Активность мозга, связанная с социальной изоляцией, пересекается с связанной с наркотиками лобно-полосатой схемой у потребителей кокаина: пилотное исследование (2019)

2.2. Процедура

В день функционального МРТ участники предоставили образцы мочи для скрининга на незаконное употребление наркотиков и у женщин на беременность. Кроме того, участники заполнили Перечень тревожных состояний Шпильбергера (STAI) (Спилбергер, 1984) и список депрессии Бека (BDI) (Beck и др., 1961). Участники также выполнили инвентаризацию самооценки (оценка потребности-угрозы) до выполнения задачи социального остракизма в сканере МРТ. Все члены группы кокаина имели положительные результаты анализов мочи на кокаин (который чувствителен в течение приблизительно 72 ч после последнего использования) и признали, что не употребляли кокаин накануне вечером. Хотя количество жажды не было определено количественно, потребители кокаина сообщили, что они не активно потребляли кокаин по прибытии и не имели признаков интоксикации или отмены кокаина. Во избежание возможных осложнений отмены никотина при функциональной активности мозга (Wang et al., 2007; Xu и др., 2007), 1 за час до того, как участникам МРТ-сканирования был дан минимальный перерыв 5 с возможностью курить. Ни пользователи кокаина, ни контроли не воспользовались этой возможностью.

2.3. Задача кибербола

Этот функциональный МРТ-эксперимент был смоделирован на основе исследования, в котором использовалась игра с бросанием мяча, известная как «Кибербол», чтобы вызвать у людей состояние социальной изоляции (Уильямс и др., 2000). Эта задача была адаптирована для оптимизации ее для сбора данных МРТ, а также для повышения достоверности парадигмы для нашего образца и контекста (Рис 1). Вкратце, участников проинформировали, что они будут играть в виртуальную игру в бросание мяча в сканере МРТ с двумя другими игроками, подключенными к соседним сканерам МРТ. Эта обложка была дополнена тем, что человек позировал для изображения своего лица, которое будет показано другим виртуальным игрокам, и организовал телефонные звонки другим экспериментаторам, чтобы убедиться, что их участники готовы к работе. Кроме того, находясь в сканере МРТ, непосредственно перед началом задания участник увидел визуальное отображение таких фраз, как «Ожидание подключения к МРТ 1…». «,« IP-адрес защищен »,« MRI 2 онлайн ». Все изображения были немедленно уничтожены и удалены из кэша стимулирующего компьютера в соответствии с парадигмой МРТ, чтобы еще больше защитить личность участника.

Участники смотрели игру Cyberball через очки, совместимые с MRI, которые были подключены к компьютеру. На экране компьютера были показаны изображения двух виртуальных игроков. Один из них отображался в верхнем левом и правом верхних углах экрана компьютера, который, как говорили, находился в близлежащих сканерах МРТ. Чтобы решить потенциальные проблемы, связанные с влиянием пола и расы на социальную изоляцию, в качестве виртуальных игроков для всех участников использовались изображения афро-американского мужчины и кавказской женщины. Наш участник смог «бросить» мяч виртуальному игроку в верхнем левом углу, нажав первую (левую) кнопку или игроку в верхнем правом углу, нажав вторую (правую) клавишу на МРТ совместимая коробка ответа. Участники должны были бросить мяч в течение 1, иначе мяч был взят у них и передан другому игроку. На короткой тренировке участники были ознакомлены с заданием и практиковались в броске мяча в верхний левый и правый угол экрана с помощью поля для ответов.

После тренировки были показаны фотографии других игроков, и на экране появился мяч, чтобы начать игру. Задание было разделено на блоки включения, исключения и отдыха. В течение периода включения (мин. 3.5) вероятность того, что другие игроки бросят мяч нашему участнику, составила 50%. Был период отдыха 30 до и после блока «Включение», в котором участникам было сказано сохранять бдительность с открытыми глазами. После отдыха началось условие исключения (3.5 min). Во время блока исключения первые 30 были идентичны блоку включения, в котором вероятность того, что наш участник получит мяч, составляла 50%. Вероятность медленно уменьшалась с шагом 10% каждые 30 с, пока вероятность того, что наш участник получит мяч, не будет равна 0%. Это привело к восприятию того, как медленно исключают из игры. В последних 60 участники были полностью исключены двумя виртуальными игроками из игры с бросанием мяча.

2.4. Инвентаризация переменных самооценки

Как до, так и после участия в задании по киберболу, участников попросили заполнить вопросник для самооценки (инвентарь потребности-угрозы), адаптированный из предыдущих исследований по киберболу (Уильямс и др., 2000). Эта шкала использовалась для определения влияния социальной изоляции на четыре фундаментальные области самооценки: принадлежность, локус контроля, самооценка и значимые действия. Вопросы были немного изменены, и форма была названа по-разному между до и после тестирования, чтобы минимизировать вероятность того, что участники будут помнить, что они сообщили в предварительном тестировании. Анкета содержала ряд вопросов, в которых участникам предлагалось оценить свои уровни четырех областей самооценки во время участия в игре «Кибербол». Примеры вопросов, оценивающих четыре области самооценки, включали: принадлежность (например: «Я чувствовал себя плохо принятым другими участниками», «Я чувствовал, как будто я установил« связь »» или связан с одним или несколькими из участников во время игры в кибербол: «Я чувствовал себя посторонним во время игры в кибербол», контроль (например: «Я чувствовал, что могу бросать мяч так часто, как хотел во время игры, '' '' Я чувствовал себя несколько разочарованным во время игры в кибербол '' '' Я чувствовал себя под контролем во время игры в кибербол ''), чувство собственного достоинства (например: "Во время игры в кибербол я чувствовал себя хорошо" " «Я чувствовал, что другие участники не воспринимали меня как достойного и симпатичного человека», «Я чувствовал себя несколько неадекватным во время игры в кибербол» («Cyberball game») и осмысленных действий «Я поймал мяч, решив, в кого бросить мяч» и каким-то образом повлиял на направление игры ».« Во время игры в «Кибербол» я чувствовал себя несуществующим »,« Я чувствовал, что мои действия Во время игры в кибербол ''). Если не указано иное, все вопросы оценивались по шкалам 9 (1 = совсем нет, а 9 = очень много).

После того как участники заполнили вопросник самооценки угрозы угрозой, экспериментатор спросил участников об их мыслях / чувствах во время исследования. Затем они были подробно проинформированы о целях исследования, поблагодарили и предоставили нашу контактную информацию, если у них возникнут дополнительные вопросы. Учебные материалы и информация об услугах лечения были также предоставлены нашим участникам, если они будут заинтересованы.

2.5. Функциональный сбор данных МРТ

Изображения были получены на сканере 1.5T General Electric со стандартной квадратурной катушкой типа «птичья клетка» и усовершенствованной эхопланарной системой ядерного магнитного резонанса. Для ограничения движения головы использовалась пена. Высокое разрешение T₁Взвешенные анатомические изображения (3D SPGR, TR = 10 мс, TE = 3 мс, размеры вокселей 1.0 × 1.0 × 1.5 мм, 256 × 256 воксели, срезы 124) были получены для совместной регистрации и нормализации функциональных изображений. Во время задания «Кибербол» было получено общее количество копланарных функциональных изображений 230 с использованием градиентной эхопланарной последовательности (TR = 2100 мс, TE = 40 мс, размеры вокселей 3.75 × 3.75 × 5.0 мм, 64 × 64 вокселей, срезов 28). Остальные блоки были длиной 31.5 (15 vol). Блоки включения и исключения продолжались 3.5 мин. (100 том). Плоскости сканирования были ориентированы параллельно передне-задней линии спайки и простирались от верхней части моторной коры до основания мозжечка. Шесть томов данных были получены в течение периода обратного отсчета 20 и немедленно отброшены для обеспечения равновесия до начала выбора.

2.6. Статистический анализ

Независимые образцы t-тесты использовались для сравнения контролей и потребителей кокаина по демографическим переменным (т. е. по возрасту, показателям BDI и STAI). Анализ хи-квадрат использовался для сравнения гендерных и этнических переменных. Для каждой из четырех областей самооценки (принадлежность, контроль, самооценка и значимые действия) использовался дисперсионный анализ смешанной модели 2 × 2 для оценки взаимодействия между группой (контроли, пользователи) и социальной изоляцией ( повторяется: значения до и после теста). Оценка основных эффектов и взаимодействий сопровождалась ретроспективном студент t-тестов. Все поведенческие данные были проанализированы с использованием версии 11.5 Статистического пакета для социальных наук (SPSS). Значение было определено как p <0.05.

3.2. Употребление наркотиков

Пять членов контрольной группы сообщили, что предыдущее употребление марихуаны ограничивалось меньшим, чем пожизненное употребление 50, более чем за 2 лет до исследования. Никакие контроли не сообщили об использовании любого другого незаконного вещества в течение жизни. Три курица и потребители кокаина 15 были курильщиками сигарет (X² = 16.9, р <0.001). Оценка по результатам инвентаризации расстройств, связанных с употреблением алкоголя (AUDIT) для контрольной группы составила 3.4 ± 3.1, а для потребителей кокаина - 8.9 ± 7.2 (t₍₄₁₎ = 11.8, p <0.001), ни у одного из которых не было алкогольной зависимости в настоящее время или в прошлом. Потребители кокаина употребляли кокаин в общей сложности (среднее значение ± стандартное отклонение) 15.1 ± 8.6 лет и 9.8 ± 7.1 года при нынешнем уровне. Средний возраст первого использования составил 21.1 ± 5.2 года. Потребители кокаина в настоящее время употребляют кокаин 3.9 ± 1.6 дня в неделю и тратят 220 ± 78 долларов в неделю. Все участники соответствовали критериям кокаиновой зависимости, и крэк-кокаин был предпочтительным методом употребления. Шесть потребителей кокаина сообщили об употреблении марихуаны в прошлом месяце (в среднем ± SD = 5.4 ± 1.8 дня в месяц). Один участник сообщил об употреблении МДМА в прошлом. Двое участников сообщили об употреблении героина в прошлом. Ни один из участников не сообщил об употреблении в прошлом ЛСД, метамфетамина или бензодиазепинов. В день сканирования все потребители кокаина прошли положительный анализ мочи на содержание кокаина, а четверо - на марихуану. Все остальные измеренные вещества (например, опиаты, амфетамины, метамфетамин, барбитураты, бензодиазепины) были отрицательными. У всех членов контрольной группы анализы мочи на содержание всех веществ были отрицательными.

3.3. Поведенческий ответ на социальную изоляцию

Средние (± SEM) ответы по четырем областям вопросника для самооценки как у контрольной группы, так и у потребителей кокаина представлены в Рис 2. Социальная изоляция была связана с основным эффектом на 3 из 4 показателей самооценки (чувство принадлежности: F = 12.30, p = 0.001; локус контроля: F = 63.00, p <0.001; чувство значимых действий: F = 15.70, p <0.001), при этом чувство принадлежности и значимые действия становятся ниже после исключения, а локус контроля становится более внешним. Также наблюдалась значительная взаимосвязь между группой и реакцией на социальное исключение для 2 из 4 показателей самооценки (чувство принадлежности: F = 8.07, p = 0.006; локус контроля: F = 10.19, p = 0.002). Исходно у потребителей кокаина были значительно более низкие баллы по всем четырем параметрам самооценки по сравнению с контрольной группой. Однако после выполнения задачи социальной изоляции не было существенной разницы в чувстве принадлежности, локусе контроля или чувстве значимых действий.

3.4. Ответ мозга на социальную изоляцию

4.1. Социальная боль и поясная извилина

В ответ на социальную изоляцию потребители кокаина имели значительно большую нервную реакцию в поясной коре, чем здоровые контроли. Это расширяет данные предыдущей задачи по социальному остракизму, которая продемонстрировала, что в здоровом контроле поясная кора была одной из областей мозга, наиболее подверженных исключению из симулированной игры в метание мяча (Eisenberger et al., 2003). Согласованность этих результатов позволяет предположить, что помимо традиционной роли в обработке физической боли и мониторинга ожиданий, зона между передней и средней поясной извилиной может также участвовать в обработке социальной боли. Это согласуется с недавним обзором литературы по поясной коре, который предполагает, что поясная кора представляет собой центр, где информация о боли, наказаниях и негативных переживаниях связана с моторными центрами, ответственными за выражение эмоций на лице (Shackman и др., 2011). В этой интерпретации возможно, что передняя средняя поясная извилина коры представляет сенсибилизированный центр у потребителей кокаина, где повышенная реакция на социальную боль у потребителей кокаина связана с повышенной активностью в нижележащих схемах, связанных с лимбой.

4.2. Боковая префронтальная кора и токсикомания

В дополнение к передней средней поясной извилине коры, потребители кокаина в этом исследовании также имели значительно более сильный ответ, чем контроли в латеральной префронтальной коре (Brodmann Area 10) во время социальной изоляции. Область Бродмана 10 является крупнейшей последовательной цитоархитектурной областью мозга. Боковые аспекты BA 10 участвуют во множестве когнитивных процессов, включая постоянное внимание, перспективное планирование, изменение набора и принятие сложных решений (Рамнани и Оуэн, 2004). Несмотря на относительно низкое количество клеток, эта область имеет сильную древовидность и получает афференты преимущественно из соседних префронтальных областей (Петриды и Пандья, 2007). Это привело к интерпретации, что эта область связана главным образом с интеграцией информации, такой как проспективное или намеренное мышление (Окуда и др., 2007), предварительные решения при наличии неопределенности (Daw и др., 2006) и оценки результатов действий (Кёхлин и Хьяфил, 2007). В соответствии с этой интерпретацией, многочисленные исследования изображений подтвердили, что низкая эффективность потребителей кокаина при выполнении когнитивных задач связана с аберрантной активностью в BA10 (см .: Гольдштейн и Волков, 2002).

4.3. Хотя активность в латеральной префронтальной коре во время когнитивных задач хорошо известна

Это исследование демонстрирует, что потребители кокаина имеют повышенную активность в этой области «когнитивной интеграции», когда сталкиваются с задачей социальной изоляции. Одно из объяснений заключается в том, что потребителям кокаина сложнее интегрировать изменения в социальную структуру (включение в исключение), чем контроль. Это наблюдение подтверждает недавние выводы о том, что когнитивная дисфункция у потребителей кокаина связана с их реальной социальной дисфункцией (Гольдштейн и Волков, 2002). Другим интересным моментом является то, что BA10 и орбитофронтальная кора головного мозга являются единственными областями коры с повышенным BOLD-ответом после прямого введения кокаина (Кунья и др., 2011) и в этом регионе нарушается связность в состоянии покоя относительно здоровых контролей (Куфал и др., 2005; Gu и др., 2010). Хотя это не может объяснить различия между группами по исключению и включению, оно предполагает, что эта область мозга может быть более реактивной у людей, которые годами подвергались воздействию кокаина.

4.4. Повышенная активность в хвостатом ядре

В дополнение к увеличению этих областей коры, в настоящем исследовании потребители кокаина также имели повышенный BOLD-ответ в хвостатом ядре. Хвостовое ядро ​​у человека функционально гетеротопно, причем вентральные аспекты хвостата вовлечены в лимбическое возбуждение и имеют высокую связь с медиальной префронтальной и орбитальной префронтальной корой, тогда как дорсальные латеральные аспекты хвостата участвуют в когнитивной обработке и формировании привычки. , Эти дорсальные боковые стороны хвостатого сустава имеют более высокую связь с дорсолатеральной префронтальной корой (Хабер и Кнутсон, 2010).

С точки зрения зависимости, хвостатый характер обычно связан с целеустремленным и мотивированным поведением (Balleine et al., 2007) и активен во время вызываемой кия тяги (Garavan и др., 2000; Kilts et al., 2004). Хвостат имеет повышенный сигнал BOLD, когда пользователи сообщают о том, что чувствуют прилив и повышение от приема кокаина (Breiter et al., 1997; Risinger и др., 2005). Относящиеся к этому исследованию, в исследовании с пациентами, проходящими лечение от злоупотребления кокаином, Синха и его коллеги обнаружили, что когда потребителям кокаина было дано указание представлять стрессовые ситуации, когда они находились в сканере, у них повышался сигнал BOLD в хвостатой области. Активация хвостата во время этой стрессовой задачи также была связана с увеличением тяги кокаина (Sinha et al., 2005).

4.5. Пол

В настоящем исследовании социальной изоляции на деятельность мозга и субъективную оценку благосостояния, пост-специальный исследовательский анализ данных показал, что влияние социальной изоляции на мозг было выше у женщин, чем у мужчин, и в каждом гендерном классе. потребители кокаина имели более высокую реакцию, чем контрольные. С одной стороны, это удивительно, учитывая, что в предыдущих исследованиях по здоровому контролю не удалось найти влияние пола на реакцию мозга на социальную изоляцию (Eisenberger et al., 2003). Однако, с другой точки зрения, хорошо известно, что женщины испытывают более сильные субъективные расстройства и имеют более высокую реакцию сердечного ритма на стресс, чем мужчины (Киршбаум и др., 1992; Каджанти и Филлипс, 2006; Фарб и др., 2011). Кроме того, среди потребителей кокаина женщины имеют более субъективный ответ (Назад и др., 2005; Fox и др., 2008) и мозговой ответ (Potenza et al., 2012) к стрессорам по сравнению с мужчинами, употребляющими кокаин. Наша неспособность обнаружить влияние гендера в полном факторном дизайне, вероятно, может быть объяснена недостаточной властью - что ожидается, учитывая, что это исследование изначально не предназначалось для оценки гендерно-специфических эффектов. Тем не менее, предсказуемая разница в величине эффекта между полами и группами, употребляющими наркотики, предполагает, что в этой области необходимо провести дальнейшие исследования. В частности, необходимы дополнительные исследования, чтобы полностью оценить потенциальные взаимодействия между реакцией мозга на социальную изоляцию, пол и тягу, особенно в контексте недавних данных, появляющихся по этой теме (Potenza et al., 2012).

Как и во многих экспериментах по визуализации человека на лицах, злоупотребляющих психоактивными веществами, трудно отнести различия в поведенческих реакциях и реакциях мозга на социальную изоляцию исключительно к последствиям употребления кокаина. Это особенно верно для данной выборки, так как многие участники также регулярно употребляли табак (15 из 18 были курильщиками сигарет), иногда курили марихуану (4 из 18 имел положительный USD на марихуану во время учебного визита) и потребляли алкоголь с высокими показателями , Различия в ответах на социальную изоляцию, наблюдаемые у потребителей кокаина, могут также зависеть от других распространенных сопутствующих факторов, таких как низкий социально-экономический статус, высокий уровень сопутствующей медицинской и психиатрической патологии. В дополнение к более высоким показателям курения и употребления алкоголя, потребители кокаина в настоящем исследовании имели значительно более высокие оценки по показателям исходного воздействия, чем контрольные. Хотя ни один из потребителей кокаина не соответствовал критериям DSM-IV для основного депрессивного расстройства или генерализованного тревожного расстройства, эти базовые базовые симптомы депрессии и тревоги могли повлиять на реакцию на социальную изоляцию. Для выяснения роли базового аффекта у наших потребителей кокаина был проведен вторичный специальный анализ. Хотя эти анализы продемонстрировали положительную корреляцию между исходными симптомами депрессии и реакцией головного мозга на социальную изоляцию при BA10 и в среднем поясном поясе у потребителей кокаина, при поправке на множественные сравнения это не оставалось значимым. Опять же, однако, исследование не было изначально предназначено для оценки этой гипотезы, и, таким образом, в будущих исследованиях может потребоваться рассмотреть это как переменную для рассмотрения в будущем.

4.6. Недостатки

Хотя результаты текущего расследования подтверждают и расширяют результаты предыдущих расследований, существует несколько ограничений, которые необходимо учитывать при интерпретации результатов. Как и во многих расследованиях злоупотребления наркотиками среди людей, трудно выделить социально и демографически подобранную контрольную группу, в которой не было случаев злоупотребления наркотиками. Хотя потребители кокаина не зависели от какого-либо другого нелегального вещества, кроме кокаина, и при этом у них не было диагноза с другим расстройством Axis 1, они были более склонны курить сигареты, имели более высокий уровень исходных депрессивных и тревожных симптомов и более низкий уровень IQ, чем контроль. Среди курильщиков, возможно, что на их выполнение в задаче, возможно, повлиял умеренный отказ от сигарет, основываясь на предыдущем сообщении, что недостатки обработки визуальной информации могут быть обнаружены уже в 30 мин. После последней сигареты (Хендрикс и др., 2006). Хотя различия в этих переменных можно рассматривать как слабость этого исследования с научной точки зрения, известно, что эти факторы сосуществуют с расстройствами, связанными со злоупотреблением психоактивными веществами среди населения. Это увеличивает вероятность того, что эти результаты будут обобщены для населения зависимых от кокаина людей в целом. У всех потребителей кокаина в этом исследовании также был положительный анализ мочи на кокаин. Неясно, будут ли эти результаты отличаться в группе, обращающейся за потреблением кокаина, которая пыталась сохранить воздержание от кокаина, или в группе потребителей кокаина, которые недавно не употребляли кокаин. Возможно, что эти когорты могут иметь различную чувствительность к эффектам социальной изоляции. Кроме того, наблюдение того, что аффективные симптомы коррелируют с реакцией мозга на социальную изоляцию, добавляет элемент литературе по социальному остракизму, который ранее не рассматривался. Это открывает интересную возможность для изучения роли субклинических депрессивных симптомов для мозговой активности во время социального стресса и в группах, не употребляющих наркотики.

Есть несколько других важных вопросов, которые не могли быть решены в этом исследовании, включая роль гендера в нервном ответе на социальную изоляцию, влияние социального остракизма на тягу и влияние положительных результатов анализа мочи на результаты. Во избежание вредного воздействия никотиновой абстиненции на производительность всем участникам была предоставлена ​​возможность курить по запросу за час до получения изображения (Wang et al., 2007; Xu и др., 2007). У всех потребителей кокаина в текущем исследовании были положительные анализы мочи на кокаин во время сканирования. Их попросили воздержаться накануне вечером, и ни у одного из участников не было признаков острой интоксикации. Это решение было принято исходя из того, что пользователи с положительной мочой меньше подвержены множественным когнитивным показателям, чем пользователи с отрицательной проверкой мочи на наркотики (Куделька и Киршбаум, 2005), а также наше желание минимизировать любые возникающие последствия тяги к ответу на социальную изоляцию. В то время как большое количество литературы предполагает, что острый стресс связан с повышенным желанием (Back et al 2005, 2010), будущие исследования необходимы, чтобы определить, связана ли реакция мозга на социальный стресс с повышенным желанием.

Авторы хотели бы поблагодарить Мак Д. Миллера, Анну Лэк, доктора философии, Марлу Торренс и Уильяма ДеВриса за их помощь в разработке задачи Cyberball fMRI, организации данных, наборе пациентов и подготовке рукописи соответственно.