Нарушение интернет-игры связано с изменением функциональных возможностей Fronto-Striatal во время обработки обратной обратной связи (2018)

Более слабая связь vmPFC с хвостатым ядром

Известно, что vmPFC участвует в переводе вознаграждений в представления субъективной ценности (39, 42). Он имеет взаимные связи со стриатумом для когнитивных и аффективно-эмоциональных функций (43, 44). Наши результаты показывают диссоциированную функциональную связь vmPFC с субрегионами полосатого тела, ассоциированными с IGO: более слабую функциональную связь с дорсальным полосатым телом (то есть с хвостатым ядром) и более сильную связь с вентральным полосатым телом (то есть NAcc).

Хвостовое ядро ​​является целевой областью проекционных нейронов дофамина в черной субстанции и, как известно, участвует в кодировании ассоциаций действие-результат во время обучения вознаграждением (45). Это одна из областей мозга, где аномалии, связанные с IGD, широко распространены в молекулярной46), структурный (47, 48) и функциональные исследования (17). Например, у молодых людей с интернет-зависимостью снижена доступность дофаминовых рецепторов D2 в двустороннем дорсальном хвостатом, а степень выраженности интернет-зависимости, измеряемая по шкале IAT, отрицательно связана с доступностью дофаминовых рецепторов D2 в левом хвостатом (46). Кроме того, у лиц с ИГД, по-видимому, наблюдается увеличение объема серого вещества в хвостатой области наряду с ухудшением показателей когнитивного контроля (47). Донг и соавт. (17) сообщают о снижении активности хвостатых у лиц с интернет-зависимостью во время принятия решений в контексте «непрерывных» побед, что говорит о недостаточном внимании к предыдущим выборкам поведения и их результатам.

Активация мозга в ответ на положительную обратную связь была зарегистрирована как в хвостатом ядре, так и в vmPFC, особенно когда обратная связь содержит информацию о будущем поведении (49). Было показано, что анатомическая сила соединения caudate-vmPFC предсказывает гибкость целенаправленного действия (50). Нарушение функциональной связи между дорсальным полосатым телом и vmPFC, обнаруженное в группе IGO данного исследования, подразумевает, что должно быть ненормальное принятие решения или неудача поведенческой корректировки для денежного вознаграждения, особенно потому, что аналогичные результаты были зарегистрированы для других типов наркомании. Например, Lee et al. (51) сообщили о снижении функциональной связи между дорсальным полосатым телом и орбитофронтальной областью, окружающей vmPFC, во время задачи «нечетно-четный проход» у лиц с алкогольной зависимостью, в связи с их постоянным выбором неадаптивных выборов. Тем не менее, мы не нашли связи между слабой связью vGOPFC и дорсального стриатума МПО и эффективностью обучения для денежного вознаграждения.

Более сильная связь vmPFC с прилежащим ядром

В отличие от связности vmPFC-хвостатого ядра, связь vmPFC-NAcc была улучшена в группе IGO. Предполагается, что NAcc, как один из основных компонентов вентрального стриатума, участвует в назначении стимулирующего значения полезному стимулу. Предполагается, что схема vmPFC-NAcc является невропатологическим механизмом зависимости (52). Например, повышается функциональная связь между вентральным полосатым телом и vmPFC у героинзависимых людей во время состояния покоя (53). Повышенное соединение vmPFC-NAcc также сообщалось у молодых людей с алкогольной зависимостью во время обработки вознаграждения, а индивидуальные различия в этом соединении были связаны с частотой употребления алкоголя (54).

Наши результаты соответствуют выводам Volkow et al. (55), который предположил, что зависимость связана со схемами «СЕЙЧАС», где повышенная схема vmPFC / NAcc способствует выбору немедленного вознаграждения. Нынешнее открытие связи vmPFC-NAcc в группе IGO согласуется с патологическими изменениями в нейрональных механизмах, вовлеченных в обработку ценностей вознаграждения в зависимости от вещества, особенно в «желающих» цепях.

Хотя существует отрицательная корреляция между функциональной связностью vmPFC-NAcc и правильной скоростью пребывания для денежного вознаграждения, следует проявлять осторожность при интерпретации этого вывода. Обратите внимание, что два человека из группы IGO, чьи сильные стороны функциональной связи vmPFC-NAcc были значительно усилены во время доставки денежного вознаграждения, показали самый низкий уровень правильного пребывания. В частности, один участник группы МПО может быть идентифицирован как статистический выброс [Метод расстояния Кука; (56)]. Отрицательная корреляция изначально обнаружена в группе МПО [r₍₁₆₎ = -0.516, p = 0.028] больше не имеет значения, если этот выброс удален из анализа [r₍₁₅₎= -0.233, p = 0.369]. В качестве альтернативы, мы думаем, что этот выброс является лишь крайним примером этой отрицательной взаимосвязи, в которой участник с наиболее улучшенной функциональной связью vmPFC-NAcc для денежного вознаграждения будет испытывать наибольшее когнитивное вмешательство в обработку обратной связи с вознаграждением. Низкая производительность этого участника была характерна только для денежного вознаграждения (0.65: средний процент правильных остановок группы IGO = 0.941; SD = 0.094), без символического вознаграждения (0.77: усредненный показатель правильного пребывания группы IGO = 0.822; SD = 0.179). Это говорит о том, что плохая поведенческая производительность выброса не была связана с неправильным пониманием инструкций по заданию или плохой способностью к обучению в целом. Более того, подобная тенденция отрицательной взаимосвязи существовала даже в нормальной контрольной группе [r₍₁₈₎ = -0.440, p = 0.052], что указывает на то, что повышенная функциональная связь vmPFC-NAcc была связана с плохой успеваемостью за денежное вознаграждение, независимо от проблем МПО. Эта интерпретация подтверждается предыдущим отчетом о том, что среди здоровых участников индивидуумы с повышенной связностью вентрального стриатума-vmPFC демонстрировали более сильную импульсивную поведенческую тенденцию во время задачи с задержкой (57). Текущий вывод об усилении функциональной связности vmPFC-NAcc в группе IGO можно понимать как похожий патологический механизм повышенной значимости в «желающих» цепях (58). Другими словами, улучшенная связь vmPFC-NAcc для стимула вознаграждения у людей, участвующих в МПО, может быть связана с более значимым откликом на вознаграждение, что может быть возможным механизмом проблематичного поведения при чрезмерном использовании Интернета для существенных стимулов.

Более слабая связь VS с дорсальной передней поясной извилиной корой

Наше исследование функциональной связности VS на основе задач показало, что индивидуумы IGO имеют более слабую связь VS-dACC по сравнению с контрольной группой. Эта сниженная функциональная связь между вентральным полосатым телом и dACC согласуется с предыдущими результатами. Было показано, что внутренняя связь вентрального стриатума-dACC связана с большей тяжестью никотина (59) и кокаиновая зависимость (60). Также Crane et al. (61) сообщили, что группа высокого риска в отношении расстройства, связанного с употреблением алкоголя (то есть, пьяницы) испытывают трудности с подключением к этой сети во время обработки вознаграждения.

В контексте обучения dACC играет важную роль в кодировании ассоциаций действий и результатов, включая интеграцию истории вознаграждений для принятия решений о потенциальных вознаграждениях (62, 63). Также было предложено принять участие в информировании о необходимости внимания во время обучения (64). Сообщалось об отклонениях в функции dACC для обработки обратной связи у людей с IGD. Яу и соавт. (65) отметил, что подростки с проблемным использованием Интернета притупили негативность, связанную с обратной связью, и амплитуды P300 во время принятия риска, предполагая ненормальную функцию ACC при ранней и поздней обработке обратной связи. Учитывая, что VS также является критической областью мозга для обучения, связанного с вознаграждением (66) а также для обработки вознаграждения (67), функциональная связь между VS и dACC должна играть решающую роль в обучении с обратной связью, в котором обновляются значения результатов для выбранных ответов. Следовательно, измененная функциональная связь VS-dACC в группе IGO может указывать на трудность в представлении ценностных сигналов, привязанных к отношениям действия-результата, что, в свою очередь, может привести к проблемам в обучении, даже при том, что ухудшение качества обучения не наблюдалось для денежного вознаграждения.

Более слабая связь VS с другими корковыми и подкорковыми областями

Мы обнаружили широко распространенные аномальные функциональные связи в vlPFC, прекунеусе и язычной извилине в связи с IGO. Эти регионы участвуют в различных когнитивных контролях во время обучения с обратной связью. Например, vlPFC известен как руководство гибким целенаправленным поведением путем интеграции информации о мотивации из подкорковых областей (68, 69). Precuuneus и язычная извилина активируются в ответ на денежное вознаграждение во время изучения разворота, когда вознаграждение дается в качестве сигнала для изменения ролей (70). Согласно Dong et al. (71), у людей с ИГД снижается активация нижней лобной коры при принятии рискованного выбора. Снижение функциональной связности между VS и различными кортикальными областями в группе IGO данного исследования свидетельствует о нарушении когнитивного контроля обработки обратной связи, когда денежное вознаграждение дается в качестве положительной обратной связи.

Мы также обнаружили, что группа IGO демонстрировала более слабую функциональную связь VS с паллидумом во время обработки денежного вознаграждения. Паллидум получает эфферентные соединения от вентрального полосатого тела, особенно от NAcc, и посылает сигнал в кору через реле через таламус (72). Известно, что паллидум в основном связан с моторными функциями, но роль в обработке вознаграждения также широко обсуждалась (73). Zhai et al. (74) сообщили, что IGD связан со снижением эффективности белого вещества в паллидуме. VS и pallidum оба участвуют в гедонистическом воздействии зависимости, которая, как считается, опосредуется опиоидными системами (75), мы предполагаем, что снижение функциональной связности VS-Pallidum у людей с МПО может отражать снижение гедонического удовольствия за денежное вознаграждение. Эта интерпретация соответствует теоретической модели зависимости, которая включает в себя снижение гедонистических уставок (76).

Почему влияние на функциональную связь только для денежного вознаграждения?

Исключительно для денежного вознаграждения группа IGO показала измененные функциональные возможности подключения с более слабыми или сильными моделями. Во время обучения с обратной связью участники осознавали, что правильный ответ может привести к денежному или символическому вознаграждению. Поскольку они не были проинформированы о том, за каким стимулом к ​​обучению должно следовать денежное вознаграждение, а не символическое вознаграждение, вручение денежного вознаграждения имело бы большую мотивационную значимость по сравнению с символическим вознаграждением. Тот факт, что эти эффекты были ограничены группой МПО, предполагает, что эта значимость оказала большее влияние на людей МПО, чем на контрольных.

Несмотря на функциональные эффекты связности, наблюдаемые у отдельных лиц МПО для денежного вознаграждения, мы не обнаружили ухудшения в обучении для денежного вознаграждения в группе МПО по сравнению с контролем. Одной из возможных причин этого может быть эффект потолка. В этой парадигме обучения с обратной связью, где каждая обратная связь давалась на основе детерминистического непредвиденного воздействия на стимул и результат, средний показатель правильного пребывания для денежного вознаграждения был очень высоким в обеих группах (группа IGO: M = 0.94, SD = 0.09; контрольная группа: M = 0.95, SD = 0.04). Следовательно, было бы трудно устранить какие-либо проблемы с обучением для обучения за счет денежного вознаграждения, даже в группе МПО. Другая возможность состоит в том, что отдельные лица, участвующие в МПО, могут использовать другие компенсирующие когнитивные ресурсы для изучения ассоциаций SR, что приводит к производительности, аналогичной элементам управления. Однако мы не нашли никаких доказательств в поддержку компенсаторной гипотезы, поскольку большинство исследованных функциональных сетей были слабее в группе МПО, чем в контрольной группе. Для единственного случая повышенной функциональной связности в группе IGO (т. Е. Связи vmPFC-NAcc) связь с поведенческими характеристиками была противоположной ожидаемой: люди с более сильной связью vmPFC-NAcc для денежного вознаграждения продемонстрировали пониженную тенденцию выбирать тот же ответ в последующих случаях. Таким образом, если существует компенсаторный механизм для преодоления нарушений обучения для обратной связи вознаграждения в IGO, он должен существовать вне сетей связи vmPFC или VS. Наконец, мы должны рассмотреть возможность того, что компенсаторные механизмы IGO возникают не во время обработки обратной связи, как было исследовано в текущем исследовании, а во время интервала между испытаниями (стратегия рабочей памяти) или во время представления стимула / выбора ответа. В соответствии с этой идеей, предыдущий отчет (1) предполагает, что сотрудники МПО набрали стратегию рабочей памяти специально для денежного вознаграждения, чтобы компенсировать ухудшение обучения за вознаграждение.

Оговорки и ограничения

Хотя мы наблюдали различные паттерны функционального подключения VS и vmPFC в группе IGO, степень этих отклонений не была связана с тяжестью симптомов зависимости от интернет-игр. Нарушения, обнаруженные в функциональных сетях, участвующих в обработке информации о вознаграждении, могут быть результатом интенсивного использования интернет-игр отдельными МПО. Однако эта возможность не подтверждается нашими данными, так как мы не смогли найти никакой корреляции между временем, затрачиваемым на игры, и возможностями подключения. Альтернативная возможность состоит в том, что степень зависимости может не иметь линейной зависимости от степени отклонений в обработке вознаграждения. Другой заключается в том, что люди с определенными врожденными, уже существующими функциональными сетевыми функциями могут с большей вероятностью столкнуться с проблемами чрезмерного использования в играх. Например, случайная игровая деятельность может стать проблематичной для тех, кто относительно неэффективен в обработке когнитивных требований / требований внимания для управления окружающей средой, когда испытывает удовольствие за весьма заметное вознаграждение, подвергая таких в остальном нормальных людей риску IGD. Потребуются лонгитюдные исследования для изучения долгосрочных последствий использования интернет-игр или факторов риска при обработке информации.

Депрессия и синдром дефицита внимания / гиперактивности (СДВГ) были вовлечены в обработку вознаграждения (77, 78), оба из которых являются также хорошо известными психиатрическими сопутствующими заболеваниями IGD (79). Изменения в моделях функциональной связности, которые мы наблюдали в группе IGO, не были связаны с какой-либо сопутствующей патологией IGD, такой как депрессия или импульсивность. Поскольку групповые различия в денежном вознаграждении наблюдались в функциональных мозговых сетях, о которых известно, что они вовлечены в значимость и когнитивный контроль за вознаграждением, разумно предположить, что эти различия связаны с обработкой информации о вознаграждении. Следовательно, различия в обработке информации для денежного вознаграждения, вероятно, являются критическими характеристиками IGD, которые могут возникать независимо от личностных качеств или эмоциональных расстройств.

Важно обсудить пару ограничений этого отчета. Наша группа IGO состояла из молодых мужчин, которые считались «подверженными риску» IGD. Нужно быть осторожным при обобщении наших выводов для женщин IGO, или для мужчин или женщин, у которых клинически диагностирован IGD (80). Другой проблемой является использование фиксированного интервала между стимулами обучения и отображением обратной связи, что типично для парадигм обучения ассоциации SR. Этот фиксированный интервал мог вызывать влияние на данные визуализации для активации, связанной с обратной связью, остаточной активностью из периода ожидания обратной связи (т. Е. Представление сигнала или инициирование ответа). Действительно, в предыдущем исследовании, посвященном ошибке прогнозирования вознаграждения в IGD, была выявлена ​​притупленная активация VS во время обработки сигналов (81). Наконец, следует иметь в виду, что подход функциональной связности не выявляет прямых или причинно-следственных связей между двумя регионами, даже если некоторые из наших интерпретаций основаны на конкретных анатомических взаимосвязях, обнаруженных в исследованиях на животных.