Nadužívanie internetových hier je spojené so zmenou funkčných pripojení Fronto-Striatal počas spracovania spätnej väzby (2018)

Slabšia konektivita vmPFC s jadrom caudate

Je známe, že vmPFC sa podieľa na prekladaní odmien do reprezentácií subjektívnej hodnoty (39, 42). Má vzájomné spojenie so striatom pre kognitívne a afektívne / emocionálne funkcie (43, 44). Naše zistenia odhalili disociovanú funkčnú väzbu vmPFC so subregiónmi striata asociovaného s IGO: slabšia funkčná konektivita s dorzálnym striatom (tj jadrom kaudátu) a silnejšou konektivitou s ventrálnym striatom (tj NAcc).

Jadro kaudátu je cieľová oblasť dopamínových projekčných neurónov v substantia nigra a je známe, že sa podieľa na kódovaní asociácií účinku a výsledku počas učenia sa odmeňovania (45). Je to jedna z oblastí mozgu, kde sú abnormality spojené s IGD široko hlásené v molekulárnych (46), štrukturálne (47, 48) a funkčné štúdie (\ t17). Napríklad mladí dospelí so závislosťou od internetu vykazujú zníženú dostupnosť dopamínového receptora D2 v bilaterálnom dorzálnom kaudáte a závažnosť závislosti na internete meraná škálami IAT je negatívne spojená s dostupnosťou dopamínového receptora D2 v ľavom kaudáte (46). Zdá sa, že aj IGD jedinci majú zvýšený objem šedej hmoty v kaudáte spolu so zhoršenou kognitívnou kontrolou (47). Dong a kol. (17) uviedli zníženú aktiváciu kaudátu u jedincov so závislosťou od internetu počas rozhodovania v kontexte „kontinuálnych“ výhier, čo naznačuje nedostatočnú pozornosť predchádzajúcim výberom správania a ich výsledkom.

Aktivácia mozgu ako odozva na pozitívnu spätnú väzbu bola zaznamenaná ako v jadre caudate, tak aj vmPFC, najmä keď spätná väzba obsahuje informácie pre budúce správanie49). Ukázalo sa, že anatomická sila pripojenia caudate-vmPFC predpovedá flexibilitu cielenej akcie (50). Zhoršená funkčná komunikácia medzi dorzálnym striatom a vmPFC zistená v IGO skupine tejto štúdie naznačuje, že by malo byť abnormálne rozhodovanie alebo zlyhanie úpravy správania pre peňažnú odmenu, najmä preto, že podobné zistenia boli hlásené pre iné typy závislosti. Napríklad Lee a kol. (51) uvádza zníženú funkčnú väzbu medzi dorzálnym striatom a orbitofrontálnou oblasťou obklopujúcou vmPFC počas úlohy Odd-Even-Pass u jedincov so závislosťou od alkoholu v spojení s ich pretrvávajúcim výberom maladaptívnych možností. Nepodarilo sa nám však nájsť prepojenie medzi slabou konektivitou vmPFC-dorzálnej striatum IGO a vzdelávacou výkonnosťou pre peňažnú odmenu.

Silnejšie pripojenie vmPFC s nucleus accumbens

Na rozdiel od konektivity vmPFC-caudate nucleus, vmPFC-NAcc konektivita bola zvýšená v skupine IGO. NAcc, ako jedna z hlavných zložiek ventrálneho striata, bol navrhnutý tak, aby bol zapojený do prideľovania stimulačného významu stimulačnému odmeňovaniu. Obvod vmPFC-NAcc bol navrhnutý ako neuropatologický mechanizmus závislosti (52). Napríklad existuje zvýšená funkčná konektivita medzi ventrálnym striatom a vmPFC u jedincov závislých od heroínu počas pokojového stavu (53). Zvýšená konektivita vmPFC-NAcc bola tiež hlásená u mladých dospelých závislých od alkoholu počas spracovania odmien a individuálne rozdiely v tejto konektivite boli spojené s frekvenciou užívania alkoholu (54).

Naše zistenia sú v súlade so závermi Volkowa a kol. (55), ktorý navrhol, že závislosť súvisí s „NOW“ obvodmi, kde zvýšený okruh vmPFC / NAcc uprednostňuje výber okamžitej odmeny. Súčasné zistenie väzby vmPFC-NAcc v skupine IGO je v súlade s patologickými zmenami v neuronálnych mechanizmoch, ktoré sa podieľajú na spracovaní hodnoty odmeny v závislosti od látky, najmä v rámci „hľadajúcich“ okruhov.

Aj keď existovala negatívna korelácia medzi funkčnou konektivitou vmPFC-NAcc a mierou správneho pobytu pre peňažnú odmenu, pri interpretácii tohto nálezu je potrebné postupovať opatrne. Upozorňujeme, že dvaja jedinci zo skupiny IGO, ktorých sila funkčnej konektivity vmPFC-NAcc bola počas doručovania peňažných odmien vysoko zvýšená, vykazovali najnižšiu mieru správneho pobytu. Najmä jeden účastník v skupine IGO by mohol byť identifikovaný ako štatistický výstup (metóda Cookovej vzdialenosti; (56)]. Negatívna korelácia pôvodne zistená v skupine IGO [r₍₁₆₎ = -0.516, p = 0.028] už nie je významná, ak je táto hodnota odobratá z analýzy [r₍₁₅₎= -0.233, p = 0.369]. Prípadne si myslíme, že táto odľahlá hodnota je iba extrémnym príkladom tohto negatívneho vzťahu, v ktorom by účastník s najrozšírenejšou funkčnou väzbou vmPFC-NAcc pre peňažnú odmenu zažil najväčšiu kognitívnu interferenciu pri spracovaní spätnej väzby odmeny. Nízky výkon tohto účastníka bol špecifický iba pre peňažné ohodnotenie (0.65: priemerná miera správneho pobytu skupiny IGO = 0.941; SD = 0.094), nie symbolická odmena (0.77: priemerná hodnota správneho pobytu skupiny IGO = 0.822; SD = 0.179). To naznačuje, že zlý behaviorálny výkon odľahlej hodnoty nesúvisel s nepochopením pokynov na vykonanie úlohy alebo so zlou schopnosťou učiť sa všeobecne. Podobný trend negatívneho vzťahu navyše existoval aj v normálnej kontrolnej skupine [r₍₁₈₎ = -0.440, p = 0.052], čo poukazuje na to, že zvýšená funkčná väzba vmPFC-NAcc bola spojená so slabým vzdelávacím výkonom pre peňažnú odmenu bez ohľadu na problémy s IGO. Táto interpretácia je podporená predchádzajúcou správou, že u zdravých účastníkov jedinci so zvýšenou konektivitou ventrálneho striatum-vmPFC vykazovali väčšiu impulzívnu tendenciu správania počas úlohy oneskorenia oneskorenia (57). Súčasné zistenie posilnenej funkčnej konektivity vmPFC-NAcc v skupine IGO možno chápať ako podobný patologický mechanizmus zvýšenej výkyvnosti v rámci „hľadajúcich“ okruhov (58). Inými slovami, vylepšená väzba vmPFC-NAcc na stimuly pre odmenu u jednotlivcov IGO môže súvisieť s väčšou odozvou na odplatu za odmenu, ktorá môže byť možným základným mechanizmom problematického správania sa nadužívaním internetu pre výrazné stimuly.

Slabšia konektivita VS s dorzálnym predným cingulárnym kortexom

Naše skúmanie funkčnej konektivity založenej na úlohách ukázalo, že jednotlivci IGO majú slabšiu väzbu VS-dACC v porovnaní s kontrolnou skupinou. Toto znížené funkčné spojenie medzi ventrálnym striatom a dACC je v súlade s predchádzajúcimi zisteniami. Ukázalo sa, že vnútorná konektivita ventrálnej striatum-dACC je spojená s vyššou závažnosťou nikotínu (59a závislosť na kokaíne (60). Tiež Crane a kol. (61) uviedli, že vysoko riziková skupina pri poruche užívania alkoholu (tj flámski konzumenti alkoholu) majú problémy so zapojením tejto siete počas spracovania odmien.

V kontexte učenia má dACC dôležitú úlohu v asociáciách s kódovaním a výsledkom, vrátane integrácie histórie odmeňovania, ktorá usmerňuje rozhodnutia o potenciálnych odmenách (62, 63). Bolo tiež navrhnuté zapojiť sa do signalizácie potreby pozornosti počas učenia (64). Boli hlásené abnormality vo funkcii dACC pre spätnú väzbu u jedincov s IGD. Yau a kol. (65) poznamenali, že adolescenti s problematickým používaním internetu majú počas podstupovania rizika otupenú negativitu spätnej väzby a amplitúdy P300, čo svedčí o abnormálnej funkcii ACC pri včasnom a neskorom spracovaní spätnej väzby. Vzhľadom na to, že VS je tiež kritická oblasť mozgu pre učenie spojené s odmenou (66), ako aj pre spracovanie odmien (67), funkčné prepojenie medzi VS a dACC musí mať kritickú úlohu v spätnoväzbovom vzdelávaní, v ktorom sú aktualizované výstupné hodnoty pre vybrané odpovede. Zmenená funkčná väzba VS-dACC v skupine IGO by preto mohla naznačovať ťažkosti pri reprezentovaní hodnotových signálov pripojených k vzťahom medzi výsledkom a výsledkom, čo by zase mohlo viesť k problémom s učením, aj keď zhoršená výkonnosť učenia nebola pozorovaná pri peňažnej odmene.

Slabšia konektivita VS s inými kortikálnymi a subkortikálnymi oblasťami

Zistili sme rozšírené abnormálne funkčné väzby vo vlPFC, prekuneus a lingválnom gyruse v spojení s IGO. Tieto regióny sú zapojené do rôznych kognitívnych kontrol počas spätnej väzby. Napríklad, vlPFC je známy tým, že riadi flexibilné správanie zamerané na ciele integráciou motivačných informácií z subkortikálnych oblastí (68, 69). Prekuneus a lingválny gyrus sú aktivované ako odozva na peňažnú odmenu počas reverzného učenia, keď je odmena daná ako signál na zvrátenie rolí (70). Podľa Dong et al. (71) pri rizikových voľbách je znížená horšia aktivácia frontálneho kortexu u jedincov s IGD. Znížená funkčná konektivita medzi VS a rôznymi kortikálnymi oblasťami v IGO skupine súčasnej štúdie naznačuje zhoršené kognitívne kontroly spracovania spätnej väzby, keď je peňažná odmena poskytnutá ako pozitívna spätná väzba.

Tiež sme zistili, že skupina IGO vykazovala slabšiu funkčnú konektivitu VS s pallidum počas spracovania peňažnej odmeny. Pallidum prijíma eferentné spojenia z ventrálneho striata, najmä z NAcc, a vysiela signál do mozgovej kôry cez relé cez talamus (72). Je známe, že pallidum je spojené najmä s motorickými funkciami, ale úloha v spracovaní odmien bola tiež široko diskutovaná (73). Zhai a kol. (74) uvádza, že IGD je spojené so zníženou účinnosťou bielej hmoty v pallidum. VS a pallidum sa podieľajú na hedonickom dopade závislosti, o ktorom sa predpokladá, že je sprostredkovaný opioidnými systémami (75), špekulujeme, že znížená funkčná konektivita VS-Pallidum u jednotlivcov IGO môže odrážať zníženú pôžitok z hedoningu za peňažnú odmenu. Táto interpretácia je v súlade s teoretickým modelom závislosti, ktorý zahŕňa znížené hédonické hodnoty (76).

Prečo sú účinky na funkčnú konektivitu len pre peňažnú odmenu?

Iba za peňažnú odmenu skupina IGO vykazovala zmenené funkčné prepojenia, ktoré mali slabšie alebo silnejšie vzorce. Počas učenia spätnej väzby si účastníci boli vedomí, že správna odpoveď môže viesť k peňažnej alebo symbolickej odmene. Pretože neboli oboznámení s tým, po ktorom stimule učenia má nasledovať peňažná, na rozdiel od symbolickej odmeny, malo by poskytnutie peňažnej odmeny väčší motivačný význam v porovnaní so symbolickou odmenou. To, že sa tieto účinky obmedzili na skupinu IGO, naznačuje, že táto význačnosť mala väčší vplyv na jednotlivcov IGO ako na kontroly.

Aj napriek efektom funkčnej konektivity, ktoré sa pozorovali u jednotlivcov IGO za peňažnú odmenu, sme v skupine IGO v porovnaní s kontrolami nezistili, že by u učiteľov došlo k zníženiu učenia za peňažnú odmenu. Jedným z možných dôvodov by mohol byť stropný efekt. V tomto paradigme učenia spätnej väzby, kde bola každá spätná väzba poskytnutá na základe deterministického stimulačného výsledku, bola priemerná miera správneho pobytu pre peňažnú odmenu v oboch skupinách veľmi vysoká (skupina IGO: M = 0.94, SD = 0.09; kontrolná skupina: M = 0.95, SD = 0.04). V dôsledku toho by bolo ťažké vyriešiť prípadné poruchy učenia sa z peňažnej odmeny, dokonca aj v skupine IGO. Ďalšou možnosťou je, že jednotlivci IGO by sa mohli spoliehať na iné kompenzačné kognitívne zdroje, aby sa naučili združenia SR, čo má za následok výkon podobný kontrolám. Nezistili sme však žiadny dôkaz na podporu kompenzačnej hypotézy, pretože väčšina skúmaných funkčných sietí bola v skupine IGO slabšia ako v kontrolách. Pre jediný prípad zvýšenej funkčnej konektivity v skupine IGO (tj väzba vmPFC-NAcc) bol vzťah s výkonom správania opakom očakávania: jednotlivci so silnejšou väzbou vmPFC-NAcc pre peňažnú odmenu vykazovali zníženú tendenciu vybrať si v nasledujúcich príležitostiach. Ak teda existuje kompenzačný mechanizmus na prekonanie poruchy učenia pre spätnú väzbu odmeňovania v IGO, musí existovať mimo väzbových sietí vmPFC alebo VS. Nakoniec by sme mali zvážiť možnosť, že kompenzačné mechanizmy IGO sa nevyskytnú v čase spracovania spätnej väzby, ako sa skúmalo v súčasnej štúdii, ale počas inter-trial intervalu (stratégia pracovnej pamäte) alebo počas prezentácie stimulov / odpovedí. V súlade s touto myšlienkou, predchádzajúca správa (1) navrhuje, aby IGO jednotlivci rekrutovali stratégiu pracovnej pamäte špecificky pre peňažnú odmenu s cieľom kompenzovať ich odmeňovanie za učenie.

Upozornenia a obmedzenia

Aj keď sme v skupine IGO pozorovali rôzne vzory funkčnej konektivity VS a vmPFC, stupeň týchto abnormalít nebol spojený so závažnosťou príznakov závislosti na internetovom hraní. Abnormality zistené vo funkčných sieťach zapojených do spracovania informácií o odmenách môžu vyplynúť z rozsiahleho využívania internetových hier jednotlivcov IGO. Táto možnosť však nebola podporená našimi údajmi, pretože sme nenašli žiadnu koreláciu medzi časom stráveným hraním hier a silnými stránkami pripojenia. Alternatívnou možnosťou je, že závažnosť závislosti nemusí vykazovať lineárny vzťah so stupňom abnormalít pri spracovaní odmien. Ďalším je, že u osôb s určitými inherentnými už existujúcimi funkčnými sieťovými vlastnosťami je pravdepodobnejšie, že spadnú do problémov s nadmerným používaním hier. Napríklad príležitostná herná aktivita sa môže stať problematickou pre tých, ktorí sú relatívne neefektívni v spracovaní kognitívnych / pozorovacích požiadaviek na kontrolu prostredia, keď majú potešenie z veľmi významných odmien, čo vystavuje týchto inak normálnych jedincov riziku IGD. Na riešenie dlhodobých účinkov používania internetových hier alebo rizikových faktorov pri spracovaní informácií budú potrebné pozdĺžne štúdie.

Depresia a porucha pozornosti / porucha hyperaktivity (ADHD) sa podieľajú na spracovaní odmien (77, 78), ktoré sú tiež dobre známe psychiatrické komorbidity IGD (79). Zmeny vo vzorcoch funkčnej konektivity, ktoré sme pozorovali v skupine IGO, neboli spojené so žiadnou z komorbidít IGD, ako je depresia alebo impulzivita. Keďže skupinové rozdiely pre peňažnú odmenu boli pozorované vo funkčných mozgových sieťach, o ktorých je známe, že sú zapojené do výkyvov a kognitívnej kontroly odmeny, je rozumné predpokladať, že tieto rozdiely súvisia so spracovaním informácií o odmenách. Rozdiely v spracovaní informácií o peňažnej odmene sú preto pravdepodobne kritickými vlastnosťami IGD, ktoré sa môžu vyskytnúť nezávisle od vlastností osobnosti alebo emocionálnych porúch.

Je dôležité diskutovať o niekoľkých obmedzeniach tejto správy. Naša skupina IGO pozostávala z mladých mužov, ktorí boli považovaní za „ohrozených“ IGD. Je potrebné postupovať opatrne pri zovšeobecňovaní našich zistení na samice IGO alebo na samce alebo ženy klinicky diagnostikované s IGD (80). Ďalšou otázkou je použitie fixného inter-stimulačného intervalu medzi učiacimi sa podnetmi a zobrazením spätnej väzby, ako je to typické pre paradigmy asociačného učenia SR. Tento fixný interval by mohol spôsobiť, že zobrazovacie údaje pre aktiváciu spätnej väzby budú ovplyvnené reziduálnou aktivitou z obdobia spätnej väzby (tj prezentácie cue alebo začatia reakcie). Skutočne, predchádzajúca štúdia skúmajúca chybu predikcie odmeny v IGD odhalila otupenú aktiváciu VS počas spracovania cue (81). Nakoniec je potrebné mať na pamäti, že prístup funkčnej konektivity neodhaľuje priame alebo kauzálne vzťahy medzi dvoma regiónmi, aj keď niektoré z našich interpretácií boli informované o špecifických anatomických prepojeniach zistených v štúdiách na zvieratách.