Aberrant kortikostriatala funktionella kretsar hos ungdomar med internetberoende sjukdom (2015)

Beskrivning

Internetberoendestörning (IAD), ett utbrett psykiskt hälsoproblem runt om i världen, har väckt stor uppmärksamhet från allmänheten och forskarvärlden (Spada, 2014). I bilagan till den nyligen utgivna Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders Edition, femte upplagan (DSM-5), listas Internetspelstörningar, en viktig undertyp av IAD, som en störning som kräver ytterligare studier (Petry et al., 2014). IAD leder till negativa konsekvenser i det dagliga livet; men lite är känt om biomarkörer, prevalens, förlopp och behandlingsresultat associerade med IAD.

För att förstå de neurobiologiska mekanismerna bakom IAD har avbildningsstudier utförts för att undersöka strukturella och funktionella abnormiteter associerade med IAD. Hjärnans strukturella och funktionella förändringar associerade med IAD har granskats i tidigare studier på annat håll (Kuss och Griffiths, 2012; Ko et al., 2015; Lin och Lei, 2015). I korthet är det konsekvent visat att den prefrontala cortex (PFC) och striatum är inblandade i IAD. Försökspersoner med IAD har minskade grå substansdensiteter/volymer (Yuan et al., 2011; Zhou et al., 2011; Weng et al., 2013), kortikal tjocklek (Hong et al., 2013a; Yuan et al., 2013), glukosmetabolism (Tian et al., 2014) och förändrad hjärnaktivering (Dong et al., 2013a; Ko et al., 2014) i PFC inklusive dorsolateral PFC, orbitofrontal cortex (OFC) och anterior cinguate cortex (ACC). IAD-missbrukare visade sig också ha lägre nivåer av dopamin D2-receptorer (Kim et al., 2011; Hou et al., 2012), förändrad glukosmetabolism (Park et al., 2010a) och hjärnaktivering (Ko et al., 2014; Li et al., 2014) i striatum. Dessa fynd är i linje med nuvarande patofysiologiska modell som betonar den framträdande rollen för striatum och PFC vid beroendesjukdomar (Goldstein och Volkow, 2011; Limbrick-Oldfield et al., 2013).

Funktionell anslutning i vilotillstånd (FC), som mäter interregionala korrelationer av spontan hjärnaktivitet från blodsyrenivåberoende (BOLD) funktionell magnetisk resonanstomografi (MRI) signaler, har använts i stor utsträckning för att undersöka funktionell organisation/anslutning av hjärnan. Med denna teknik tyder bevis på att kortikostriatala funktionella kretsar är avgörande för uppkomsten av repetitiva och tvångsmässiga beteenden, vanemässigt beteende, belöningssökande och nyhetssökande beteenden och beroendeframkallande beteende (Feil et al., 2010; Shepherd, 2013). Dessutom hittades förändrade kortikostriatala funktionella kretsar vid autism (Di Martino et al., 2011), tvångssyndrom (Harrison et al., 2009; Posner et al., 2014; Burguière et al., 2015), och allvarlig depression (Furman et al., 2011). Stört kortikostriatalt nätverk har också rapporterats hos frekventa pornografianvändare som var inblandade i belöningsrelaterade och beroendeframkallande beteenden (Kühn och Gallinat, 2014). Avbildningsstudier har också visat starka samband mellan missbruksrubbningar och dysfunktion inom kortikostriatala funktionella kretsar (Feil et al., 2010; Volkow et al., 2013).

Anatomiskt är striatum en heterogen struktur som kan delas upp i subregioner, som är involverad i funktionellt segregerade kortikostriatala kretsar som underbygger olika kognitiva funktioner (Alexander et al., 1986; Choi et al., 2012; Gordon et al., 2015; Manza et al., 2015). Till exempel genom att fördela caudate och putamen i tre regioner, respektive, Di Martino et al. (2008) avgränsade de detaljerade mönstren av kortikostriatala funktionella kretsar som är involverade i affektiva, motiverande, kognitiva och motoriska processer (Di Martino et al., 2008). Det har visats av tidigare studier att funktionell/effektiv anslutning mellan striatum och cortex är reducerad hos IAD-personer (Hong et al., 2013b, 2015; Li et al., 2014; Wee et al., 2014). De flesta av dessa studier undersökte dock inte hur de funktionellt segregerade kortikostriatala kretsarna som är specifika för striatum-subregionerna påverkas.

Därför använde vi i den här studien en validerad uppsättning av sex bilaterala striatala frön (tre frön i caudaten och tre frön i putamen) för att utforska växlingar av specifika kortikostriatala funktionella kretsar hos ungdomar med IAD. Målen är: (1) att undersöka skillnader i den topografiska fördelningen av kortikostriatala funktionella kretsar mellan ungdomar med IAD och friska kontroller utan IAD; och (2) att belysa sambanden mellan kortikostriatala funktionella kretsar och neuropsykologiska åtgärder hos IAD-ämnen.

Material och metoder

Ämnen

Studien godkändes av etikkommittén vid RenJi Hospital i Shanghai Jiao Tong University Medical School. Deltagarna och deras föräldrar lämnade skriftligt informerat samtycke före MRT-undersökningar.

Arton högerhänta ungdomar med IAD och 18 högerhänta, ålders-, köns- och utbildningsmatchade friska kontroller deltog i denna studie. Diagnosstandarden för IAD fastställdes av det modifierade Youngs diagnostiska frågeformulär för kriterier för Internetberoende av Beard and Wolf (Skägg och varg, 2001). Alla försökspersoner screenades för psykiatriska störningar med Mini International Neuropsychiatric Interview for Children and Adolescents (MINI-KID; Sheehan et al., 2010). Uteslutningskriterierna inkluderade en historia av drogmissbruk eller beroende; en historia av allvarliga psykiatriska störningar, såsom schizofreni, depression, ångestsyndrom, psykotiska episoder eller sjukhusvistelse för psykiatriska störningar. IAD-personerna fick inga läkemedelsbehandlingar medan ett litet antal IAD-individer fick psykoterapi. Struktur- och diffusions-MR-data från dessa försökspersoner hade använts i våra tidigare studier (Zhou et al., 2011; Lin et al., 2012). För denna studie kasserades rs-fMRI-data från tre kontroller och fyra IAD-personer på grund av stora huvudrörelser (se avsnittet Förbehandling). Som ett resultat användes totalt femton kontroller och fjorton IAD-personer i studien. Detaljerad demografisk information för alla ämnen listas i tabell 1.

  

Tabell 1. Demografiska och beteendemässiga egenskaper hos de ämnen som används i denna studie.

Neuropsykologiska bedömningar

Sex frågeformulär, inklusive Young's Internet Addiction Scale (YIAS; Young, 1996), Strengths and Difficulties Questionnaire (SDQ; Goodman, 1997), Time Management Disposition Scale (TMDS; Huang och Zhang, 2001), Barratt Impulsiveness Scale-11 (BIS; Patton et al., 1995), skärmen för barnångestrelaterade känslomässiga störningar (SCARED; Birmaher et al., 1997) och Family Assessment Device (FAD; Epstein et al., 1983), användes för att utvärdera deltagarnas neuropsykologiska egenskaper.

Bildförvärv

fMRI-skanningar i vilotillstånd utfördes med en ekoplanär avbildning på en 3.0 Tesla Phillips Achieva medicinsk skanner med följande parametrar: upprepningstid = 2000 ms; ekotid = 30 ms; vändvinkel = 90°; förvärvsmatris = 64 × 64; synfält = 230 × 230 mm²; skivtjocklek = 4 mm utan mellanrum. Varje hjärnvolym bestod av 34 axiella skivor och varje körning innehöll 220 volymer. Under datainsamlingen instruerades alla försökspersoner att vila, hålla ögonen stängda och inte tänka på något speciellt.

Förbehandling av data

Dataförbehandling utfördes med hjälp av SPM8.¹ De första 10 volymerna för varje försöksperson kasserades för att undvika effekterna av systeminstabilitet. De återstående 210 volymerna korrigerades för anskaffningstidsfördröjningen och justerades om till den första volymen. Försökspersoner med maximal förskjutning i någon riktning större än 2.0 mm eller huvudrotation större än 2.0° exkluderades från denna studie. Som ett resultat uteslöts data från fyra IAD-personer och tre kontroller. Resultaten visade att det inte fanns några skillnader i huvudrörelser mellan två grupper (p = 0.55 för translationell rörelse och p = 0.43 för rotationsrörelse). De omjusterade bilderna normaliserades sedan rumsligt till Montreal Neurological Institute-utrymmet och omsamplades till en 3 mm isotrop voxel. De normaliserade bilderna utjämnades med en 6 mm full bredd vid halv maximal isotropisk Gausskärna och flera källor till falska varianser inklusive huvudrörelseparametrarna, linjär drift, globala BOLD-signaler och BOLD-signaler i vit substans och cerebro-ryggmärgsvätska var avlägsnas genom linjär regression. Slutligen utfördes temporal bandpassfiltrering (0.01–0.08 Hz) på tidsserien för varje voxel med ett idealiskt rektangelfönster.

Funktionell anslutningsanalys

Vi anställde sex tidigare validerade bilaterala striatalregioner av intresse ("frön"; Di Martino et al., 2008). Caudatfrön inkluderade inferior ventral striatum (VSi, motsvarande nucleus accumbens; ±9, 9, −8), superior ventral striatum (VSs; ±10, 15, 0) och dorsalt caudatum (DC; ±13, 15, 9) ). Putamen frön inkluderade ventral rostral putamen (VRP; ±20, 12, -3), dorsal rostral putamen (DRP; ±25, 8, 6) och dorsal caudal putamen (DCP; ±28, 1, 3). Radien för varje frö är 6 mm. Koordinaterna för frön från höger och vänster hemisfär definierades i MNI-utrymmet. Dessa frön validerades baserat på anatomiska och funktionella underavdelningar av striatum, och deras anslutningsmönster har replikerats oberoende (Di Martino et al., 2008, 2011; Harrison et al., 2009; Kelly et al., 2009; Choi et al., 2012; Gabbay et al., 2013; Gordon et al., 2015; Manza et al., 2015).

För varje försöksperson erhölls först en korskorrelationskoefficientkarta för varje frö genom att beräkna korskorrelationskoefficienten mellan de genomsnittliga tidsförloppen för frösubregionen och det för varje voxel i hela hjärnan genom att regressera effekterna av huvudrörelser, linjärt drift och hjärnaktivitet från cerebrospinalvätska och vit substans. Och sedan konverterades korskorrelationskoefficientkartan till z-värdeskartor genom Fishers r-till-z-transformation för att närma sig en normalfördelning. De z-värdeskartor matades in i ett voxelmässigt ett-prov t testa för att bestämma grupp FC-kartor med höjd (p < 0.001) och omfattning (p < 0.001) trösklar korrigerade på helhjärnanivå (Greicius et al., 2007). Grupp FC-kartor från både IAD-personer och friska kontroller kombinerades genom att använda en "ELLER"-operation för att generera en kombinerad mask, som användes för att begränsa de efterföljande grupp-mellan-analyserna. Sedan z-värdeskartor inom denna mask lades in i ett voxelmässigt tvåprov t testa med ålder och kön som kovariater för att utvärdera grupp-mellan FC-skillnader. Den kombinerade tröskeln för p < 0.005 för varje voxel och klusterstorlek på 351–405 mm³ (vänster (l) VSi: 351 mm³; höger (r) VSi: 378 mm³; lVS: 405 mm³; rVS: 378 mm³; LDC: 405 mm³; rDC: 405 mm³; lDRP: 378 mm³; rDRP: 405 mm³; lDCP: 405 mm³; rDCP: 432 mm³; lVRP: 405 mm³; rVRP: 405 mm³), motsvarande en korrigerad p < 0.05 användes för att erhålla de signifikanta grupp-mellan FC-skillnadskartorna. Denna korrigering var begränsad inom den kombinerade masken och bestämdes av 5000 Monte Carlo-simuleringar med hjälp av AFNI AlphaSim-programmet.²

Hjärnbeteendeföreningar

Stegvisa multipla regressionsanalyser med genomsnittlig FC-styrka i regionerna som visar grupp-mellan FC-skillnader som beroende variabel och ålder, kön, utbildning, YIAS, SDQ, SCARED, FAD, TMDS och BIS som oberoende variabler utfördes för att kontrollera om ändrade funktionella kretsar är korrelerade med beteendepoängen.

Resultat

Demografiska och beteendemässiga åtgärder

Deltagare i IAD-grupp och normal kontrollgrupp matchades på ålder, kön och utbildningsår. Det fanns inga signifikanta skillnader i TMDS och BIS mellan de två grupperna medan IAD-personer hade högre YIAS (p < 0.0001), SDQ (p < 0.0001), RÄDD (p < 0.001) och FAD (p = 0.017) poäng än kontrollerna. De demografiska egenskaperna och beteendemåtten för IAD- och kontrollpersoner listades i tabell 1.

Kortikostriatala funktionella kretsar

I överensstämmelse med tidigare arbeten gav fröbaserade FC-analyser detaljerade kartor över distinkta funktionella kretsar för vart och ett av de sex fröna i striatum per hemisfär. FC-mönster för caudate- och putamen-fröna visades i figurerna 1, 2, respektive. Våra resultat rekapitulerade tidigare studier (Di Martino et al., 2008, 2011; Harrison et al., 2009; Kelly et al., 2009; Choi et al., 2012; Gabbay et al., 2013; Gordon et al., 2015; Manza et al., 2015) och överensstämde med känd anatomisk anslutning (Haber, 2003) och funktionell aktivering anpassad från en metaanalys av uppdragslitteraturen (Postuma och Dagher, 2006). Även om de striatala FC-mönstren för IAD-patienter och normala kontroller var likartade för vart och ett av de sex striatala fröna, reducerades omfattningen av IAD-gruppen jämfört med kontrollgruppens. Specifika fynd visas i figuren 3; Tabell 2 och beskrivs nedan.

  

Figur 1. Funktionella anslutningskartor (FC) över caudate frön för varje grupp. FC Maps for Internet Addiction Disorder (IAD) ungdomar (röda) och normala kontroller (HC; gul) genererades separat och överlagrades sedan tillsammans för visningsändamål; ljuslila färg indikerar överlappande områden för båda grupperna. Den vänstra (höger) kolumnen indikerar FC-kartorna som genereras av vänster (höger) caudate frön. Den mellersta kolumnen indikerar caudate frön. Den vänstra sidan av bilden motsvarar den vänstra hjärnhalvan. VSi, inferior ventral striatum; VSs, superior ventral striatum; DC, dorsal caudate.

  

Figur 2. Funktionella anslutningskartor (FC) över putamenfrön för varje grupp. FC-kartor för IAD-ungdomar (röda) och normala kontroller (HC; gul) genererades separat och lades sedan över varandra för visningsändamål; ljuslila färg indikerar överlappande områden för båda grupperna. Den vänstra (höger) kolumnen indikerar FC-kartorna som genereras av vänster (höger) putamenfrön. Den mellersta kolumnen indikerar putamenfrön. Den vänstra sidan av bilden motsvarar den vänstra hjärnhalvan. VRP, ventral rostral putamen; DRP, dorsal rostral putamen; DCP, dorsal caudal putamen.

  

Figur 3. Hjärnområden visade signifikanta FC-skillnader mellan ungdomar med IAD och matchade normala kontroller (p < 0.05, AlphaSim korrigerad), när fröregioner var lokaliserade i (A) lVSi, (B) rVSi, (C) lVSs, (D) rVSs, (E) lDC, (F) rDC, (G) lVRP och (H) lDCP. För ytterligare information, se Tabell 2. Varma och kalla färger indikerar FC-ökningar och -minskningar i IAD jämfört med kontroller.

  

Tabell 2. Regioner som visar signifikanta skillnader i funktionell anslutning mellan ungdomar med Internetberoendestörning (IAD) och matchade kontrollpersoner (p < 0.05, AlphaSim korrigerad).

Inferior och Superior Ventral Striatum

Båda grupperna visade en FC-gradient från ventromediala till dorsolaterala divisioner av prefrontala och ACC som gick från VSi till VSs. Dessutom visade VSi signifikant positiv korrelation med den bakre cingulerade cortex (PCC). När FC-kartor jämfördes mellan grupper, observerades signifikanta skillnader för VSi och VSs. När det gäller VSi, visade IAD-ungdomar signifikant reducerad FC med kaudathuvudet och subcallosal ACC bilateralt. Minskad FC hittades också mellan vänster VSi och PCC bilateralt. För VSs fröregion uppvisade IAD-personer lägre FC med dorsal/rostral ACC och ventral främre thalamus bilateralt, och de vänstra subkortikala områdena inklusive putamen, pallidum, insula och inferior frontal gyrus (IFG).

Dorsal Caudate

Hos både IAD-personer och friska kontroller visade DC positiva relationer med hjärnregioner involverade i kognitiv kontroll. Direkta gruppjämförelser visade att IAD visade minskad FC mellan DC och dorsal/rostral ACC bilateralt. Den vänstra DC visade också minskad FC med den vänstra ventrala laterala thalamus, liksom den högra DC visade lägre positiva relationer med den vänstra IFG i IAD.

Dorsal Caudal och Dorsal Rostral Putamen

I överensstämmelse med deras roll i motorisk kontroll uppvisade de dorsala putamenfröna signifikanta positiva relationer med de primära och sekundära sensorimotoriska områdena för både IAD och friska försökspersoner. Men i förhållande till friska kontroller visade IAD ökad FC mellan vänster DCP och det kaudala cingulate motorområdet bilateralt.

Ventral Rostral Putamen

VRP-fröet korrelerade positivt med rostral ACC och dorsal lateral PFC som vanligtvis förknippas med konfliktövervakning och felrelaterade processer. Även om IAD visade mindre extender FC med andra hjärnregioner, visade endast FC mellan vänster VRP och höger IFG signifikanta skillnader mellan grupper.

Hjärnbeteendeföreningar i IAD

Hos IAD-ämnen förutspådde högre poäng på YIAS lägre FC-styrka mellan höger VS och det bilaterala dorsala kaudatet (r = −0.560; p = 0.038; Figur 4A). Dessutom förutspådde högre SCARED-poäng lägre FC-styrka mellan höger VS och den bilaterala rostrala ACC (r = −0.540; p = 0.046; Figur 4B), mellan vänster DC och den bilaterala dorsala/rostrala ACC (r = −0.566; p = 0.035; Figur 4C), och mellan vänster VRP och höger IFG (r = −0.609; p = 0.021; Figur 4D). Vi använde också spearman-korrelation för att upptäcka samband mellan de ändrade FC- och beteendemåtten. Resultaten av spearman-regression var liknande de för linjär regression. YIAS korrelerades med FC-styrka mellan höger VS och det bilaterala dorsala kaudatet (r = −0.594; p = 0.025). SCARED-poängen var associerade med FC-styrka mellan de högra VS:erna och den bilaterala rostrala ACC (r = −0.548; p = 0.042), och mellan vänster VRP och höger IFG (r = −0.666; p = 0.009). SCARED-poängen hade en trendkorrelation med FC-styrka mellan vänster DC och den bilaterala dorsala/rostrala ACC (r = −0.464; p =

  

Figur 4. Korrelationsanalys mellan FC-styrka och beteendemått inom IAD-gruppen. (A) Korrelationer mellan FC-styrka (anges med medelvärde z värde) av höger superior ventral striatum (rVSs) till dorsal caudate och Youngs Internetberoendeskala (YIAS; r = -0.560, p = (B) Korrelationer mellan FC-styrkan (anges med medelvärde z värde) av rVS till den rostrala främre cinguate cortex (ACC) och skärmen för barnångestrelaterade emotionella störningar (SCARED; r = -0.540, p = (C) Korrelationer mellan FC-styrkan (anges med medelvärde z värde) av vänster dorsal caudate (lDC) till rostral/dorsal ACC och SCARED; (r = -0.566, p = (D) Korrelationer mellan FC-styrkan (anges med medelvärde z värde) av den vänstra ventrala rostrala putamen (lVRP) till den högra inferior frontal gyrus (IFG) och den SCARED (r = -0.609, p =

Diskussion

Såvitt vi vet är detta den första studien för att undersöka integriteten hos de kortikostriatala funktionella nätverken och sambanden mellan avvikelser på kretsnivå och kliniska åtgärder vid IAD. För både IAD-ämnen och kontroller replikerade vi resultaten av Di Martino et al. (2008), observerar anslutningsmönster som överensstämmer med hypotesen affektiva och motivation (inferior ventral striatum), kognitiva (ventral putamen, dorsal caudate, superior ventral striatum) och motoriska (dorsal putamen) underavdelningar av striatum. Jämfört med kontroller visar IAD liknande anslutningsmönster men förändrade anslutningsstyrkor för varje striatum-subregion utom DRP. Dessutom fann vi att YIAS-poäng var negativt relaterade till anslutningsstyrkan mellan höger VS:er och dorsala kaudatet bilateralt, och SCARED-poäng var omvänt associerade med anslutningsstyrkor mellan höger VS:er och den bilaterala rostrala ACC, mellan vänster DC och den bilaterala dorsala / rostral ACC samt mellan vänster VRP och höger IFG. Dessa relationer indikerar att svårare Internetberoende, desto svagare är anslutningsstyrkorna mellan dessa regioner. Våra resultat tyder på att kortikostriatala funktionella kretsar kan användas som en kvalificerad biomarkör för att förstå de underliggande neurala mekanismerna för skada eller för att utvärdera effektiviteten av specifika tidiga insatser vid IAD.

Avbrutna kortikostriatala funktionella kretsar i IAD

I den aktuella studien visade VSi-fröet minskad anslutning till kaudathuvudet, subgenual ACC och PCC i IAD-gruppen, en koppling som är känd för att vara viktig för affektiv och motiverande bearbetning (Johansen-Berg et al., 2008; Beckmann et al., 2009). Upptäckten av minskad anslutning mellan nucleus accumbens/VSi och caudate-huvudet innebär de ändrade belöningsrelaterade funktionerna i IAD, vilket indikerar att internetmissbrukare kanske föredrar att välja mindre omedelbara belöningar (dvs. omedelbara euforiska effekter) snarare än större belöningar som inträffar i framtiden , såsom god hälsa, goda relationer eller yrkesmässig framgång (Irvine et al., 2013). Som nämnts observerades minskad aktivering i caudaten efter kontinuerliga vinster i IAD (Dong et al., 2013b). Subgenual ACC, en hög sannolikhet för anslutning till nucleus accumbens/VSi, är ett kritiskt nav inom distribuerade nätverk som ansvarar för negativ emotionell upphetsning eller reglering (Johansen-Berg et al., 2008; Rudebeck et al., 2014). Tidigare hjärnavbildningsstudier visade att subgenuell ACC är inblandad i erfarenhet av negativa humörtillstånd (Mayberg et al., 1999) och subgenuell ACC är ett mål med djup hjärnstimulering för behandling av depression (Liston et al., 2014). Neuropsykologiska studier visade att höga frekvenser av ångest och humörstörningar hittades hos personer med IAD (Bozkurt et al., 2013; Zhang et al., 2013). PCC, en central hjärnregion i standardlägesnätverket, är inblandad i självreferensfunktioner (Vogt et al., 2006). Onormal täthet av grå substans (Zhou et al., 2011) och vit substans mikrostruktur (Dong et al., 2012a) i PCC rapporterades hos IAD-individer. De kliniska psykologiska studierna fann också att universitetsstudenter för internetberoende har lägre poäng för självstyrning och samarbetsvilja (Dalbudak et al., 2013a), vilket tyder på att IAD-ämnen har lägre grad för självreferensfunktioner. Sammantaget indikerar fynden av minskade anslutningar mellan VSi och kaudathuvudet, subgenual ACC och PCC att IAD-ungdomar visar onormal affektiv och motiverande bearbetning.

Vårt fynd av minskad anslutning mellan caudate (VSs och DC) och den bilaterala dorsala/rostrala ACC implicerar dysfunktion av de croticostriatal-limbiska kretsarna involverade i kognitiv och emotionell kontroll (Botvinick et al., 2004; Li och Sinha, 2008) i IAD. Dorsal ACC har associerats med underhåll av arbetsminne, konfliktövervakning och felbearbetning, liksom rostral ACC är involverad i affektiv bearbetning och känslomässig reglering (Bush et al., 2000). Som noterat hittades lägre grå substansdensitet i den vänstra dorsala ACC i kohorten av strukturella MRI-data i våra tidigare studier (Zhou et al., 2011). En annan forskning visade att IAD hade en minskad gråsubstansvolym i den rostrala ACC (Yuan et al., 2011). Större aktivitet i ACC avslöjades också för interferenstillståndet för stroop-paradigmet (Dong et al., 2012b) och en metaanalys visade att IAD hade en signifikant hyperaktivering i medial frontal/ACC (Meng et al., 2014). Försökspersoner med IAD visade också en försämrad felövervakningsförmåga jämfört med kontroller, vilket var relaterat till den starkare aktiviteten i dorsalt ACC i felsvar (Dong et al., 2013a). Beteendestudier visade att IAD-individer var associerade med längre reaktionstid och fler svarsfel under inkongruenta förhållanden än kontrollerna utan IAD (Dong et al., 2011). Minskad anslutning mellan VS och insula rapporterades också i IAD. Insulan har tidigare visats vara konsekvent aktiverad under prestandaövervakning och modulerad av felmedvetenhet (Menon och Uddin, 2010). En metaanalysstudie av hjärnavbildning antydde att insula är engagerad i felmedvetenhet (Klein et al., 2007). Således spelar insula en viktig roll i felbearbetning när det gäller att anpassa det mänskliga beteendet. Som nämnts uppvisade IAD-personer lägre grå substansdensitet (Zhou et al., 2011) och minskad kortikal tjocklek (Yuan et al., 2013) i ön. Dessutom har minskad insulär aktivering under felbehandling tidigare hittats hos patienter med IAD (Ko et al., 2014). Därför, liksom substansberoende, utgör störd kognitiv kontroll och emotionell stressbearbetning tillsammans med tvångsmässig internetanvändning kärnan i croticostriatal-limbic funktionella brister hos IAD-missbrukare.

IAD visade också minskad anslutning mellan striatum (VSs, DC och VRP) och IFG, en koppling som är känd för att vara involverad i hämmande kontroll (Chambers et al., 2009; Swick et al., 2011). Brister i hämmande kontroll kan bidra till att förlora kontrollen över deras internetanvändning och att fortsätta använda spel online trots personlig ångest, symtom på psykiskt beroende och olika negativa konsekvenser. Epidemiologiska studier visade att ungdomar med IAD uppvisade mer impulsivitet (dvs underskott i responshämning) än kontroller utan IAD (Cao et al., 2007; Dalbudak et al., 2013b). En neuropsykologisk studie visade nedsatt svarshämning hos patienter med IAD (Zhou et al., 2012). En annan händelserelaterad hjärnpotential med Go/No-Go-uppgiftsstudien visade att IAD-studenterna hade mindre effektivitet i informationsbearbetning och lägre impulskontroll än sina vanliga kamrater (Dong et al., 2010). Dessutom uppvisade försökspersonerna med internetspelstörningar högre hjärnaktivering när de bearbetade responshämning över vänster frontallob än kontroller (Ko et al., 2014). Minskade kopplingar mellan striatum (VS och DC) och pallidum och thalamus hittades också i IAD-gruppen. I de kortikostriatala kretsarna är pallidum utgången från striatum och pallidum ansluter till thalamus som skjuter ut till cortex (Alexander et al., 1986). Dessa kretsar anses vara viktiga för att fokusera och bibehålla önskade beteenden samtidigt som de undertrycker oönskade beteenden (Haber och McFarland, 2001). IAD-individer är kända för att ha svårigheter med responshämning, vilket sannolikt bidrar till deras benägenhet att återfalla i närvaro av internetrelaterade signaler. Därför antyder resultaten att dålig hämmande kontroll, en minskad förmåga att undertrycka automatiska och vanemässiga beteenden, är utbredd hos patienter med IAD.

Intressant nog visade IAD ökad anslutning mellan vänster DCP och de bilaterala kaudala ciguleringsmotorområdena som ofta aktiveras under enkla armrörelser (Shima och Tanji, 1998). Med tanke på internetmissbrukare spenderar oerhört mycket tid online och blir förvånansvärt skickliga och exakta i musklickning och tangentbordsskrivning (Kuss och Griffiths, 2012), är det möjligt att sådana träningsprocesser kan inducera neuroplastiska förändringar i de kaudala cigulatmotorrelaterade områdena.

Relationer mellan kortikostriatala funktionella kretsar och beteende i IAD

I denna studie undersökte vi beteendekorrelaten av förändringar av kortikostriatala funktionella kretsar hos IAD-ungdomar. Minskning av FC-styrka mellan de högra VS:erna och den bilaterala dorsala caudaten hos IAD-personerna korrelerade signifikant med ökningen av YIAS-poängen; medan högre SCARED-poäng verkade vara relaterad till lägre FC-styrkor mellan höger VS och bilaterala rostrala ACC, mellan vänster DC och bilaterala dorsala/rostrala ACC och mellan vänster VRP och höger IFG. YIAS är ett allmänt använt frågeformulär för att utvärdera Internets beroende. Tidigare psykometriska studier rapporterade att IAD-personer hade högre YIAS-poäng än de utan IAD (Cao och Su, 2007). Eftersom minskad anslutning tros indikera svårare att koppla in en krets vid behov, antydde denna observation av den negativa korrelationen mellan YIAS-poäng och anslutningsstyrka mellan höger VS:er och det bilaterala dorsala caudatet att IAD-personer med högre YIAS-poäng verkade söka efter suprafysiologisk stimulering av Internet över naturliga belöningar. SCARED är ett tillförlitligt och giltigt självrapporteringsformulär som mäter symtom på ångestsyndrom hos barn (Birmaher et al., 1997). Neuropsykologiska studier visade att IAD-ungdomar hade signifikant högre SCARED-poäng än de utan IAD (Xiuqin et al., 2010). Det negativa sambandet mellan SCARED-poäng och anslutningsstyrkor härrör från dysfunktion av kortikostriatala kretsar som är involverade i affektreglering. Dessutom visar resultaten av signifikanta samband mellan anslutningsstyrka inom kortikostriatala kretsar och beteendeegenskaper att de kortikostriatala nätverken kan fungera som en prediktor för abstinens eller ett potentiellt nytt behandlingsmål för IAD.

Jämförelser med kortikostriatala funktionella kretsar avvikelser vid drogberoende

FC-studier i vilotillstånd har också visat starka samband mellan drogberoende och avvikelser i kortikostriatala funktionella kretsar. Till exempel observerades ökad FC mellan vänster ventral striatum och höger OFC, vilket sträcker sig in i rostroventral ACC vid kokainberoende (Wilcox et al., 2011). FC-styrkan inom den striatal-dorsolaterala PFC var positivt korrelerad med mängden kokainanvändning hos kokainanvändarna, och balansen mellan striatal-dorsal ACC och striatal-främre prefrontala/orbitofrontala cortexkretsar var signifikant associerad med förlust av kontroll över kokainanvändning (Hu et al., 2015). Kroniskt alkoholmissbruk har också en skadlig effekt på funktionen inom kortikostriatala kretsar. Till exempel var dorsal striatum-mOFC FC nedsatt (Lee et al., 2013) och den försämrade frontostriatala anslutningen inducerade onormalt beslutsfattande och hämning av belöning och respons vid alkoholberoende (Park et al., 2010b; Courtney et al., 2013; Forbes et al., 2014). När det gäller nikotinberoende, korrelerade den minskade FC mellan ventral striatum och dorsal främre cingulerad cortex negativt med svårighetsgraden av nikotinberoende (Hong et al., 2009). Dessutom har ökad FC mellan nucleus accumbens och ventral/rostral ACC och OFC, mellan höger caudat och bilateral mittfrontal gyrus och höger superior frontal gyrus observerats hos kroniska heroinanvändare (Ma et al., 2010; Wang et al., 2013). Det verkar därför som om IAD och drogberoende i viss mån är förknippade med liknande avvikelser i hjärnans funktionskretsar i kortikostriatala, vilket kan utgöra en neural signatur för dessa former av beroende.

Begränsningar

Det finns flera begränsningar som bör nämnas i denna studie. För det första baserades diagnosen IAD huvudsakligen på resultat av självrapporterade frågeformulär, vilket potentiellt kan resultera i felklassificering i vissa fall. Därför behöver diagnosen IAD förfinas med standardiserade diagnostiska verktyg för att förbättra tillförlitligheten och validiteten. För det andra var urvalsstorleken i studien relativt liten och generalisering av fynden bör också vara försiktig. På grund av denna begränsning bör resultaten betraktas som preliminära och måste replikeras i framtida studier med en större urvalsstorlek. För det tredje utesluter vi fall som var komorbida med substans och andra allvarliga psykiatriska störningar, och resultaten bör generaliseras försiktigt till dessa grupper med komorbid drogmissbruk och andra psykiatriska sjukdomar. För det fjärde, detaljer om sjukdomens varaktighet registrerades inte i denna studie. Därför kunde någon koppling mellan bristerna i kortikostriatala funktionella kretsar och varaktigheten av IAD inte bekräftas i denna studie. För det femte, på grund av begränsad upplösning av vilotillstånd fMRI-data, undersöker vi FC baserat på ett litet antal subregioner i striatum, vilket kan leda till ofullständig skildring av de kortikostriatala funktionella kretsarna. Därför behövde högupplöst vilotillstånd fMRI-data användas för att lösa detta problem i framtida studier. Slutligen, utan prospektiva undersökningar, kunde orsakssambanden mellan dysfunktioner i de kortikostriatala funktionella kretsarna och IAD inte besvaras i denna studie. Framtida studier bör försöka identifiera orsakssambanden mellan IAD och de förändrade kortikostriatala funktionsvägarna.

Slutsats

Sammanfattningsvis använde vi vilotillstånd FC-analys för att undersöka den kortikostriatala funktionella arkitekturen hos IAD-ungdomar. Resultaten visar att IAD kännetecknas av försämring av kortikostriatala funktionella kretsar som involverar affektiv och emotionell bearbetning och kognitiv kontroll. Resultaten tyder på att IAD kan dela psykologiska och neurala mekanismer med andra typer av impulskontrollstörningar och substansberoende. Dessutom indikerar sambanden mellan anslutningsstyrkan hos kortikostriatala kretsar och beteendemässiga åtgärder att kortikostriatala kretsar kan fungera som ett potentiellt nytt behandlingsmål för IAD, och corticostriatal FC kan vara värdefullt för att ge information om prognos för IAD. Våra resultat indikerar att det onormala vilotillståndet kortikostriatal FC kan fungera som en in vivo- biomarkör för att testa nya, potentiellt mer effektiva terapier för internetberoende.

Författarbidrag

FL, YZ, YD, JX och HL ansvarade för studiekoncept och design. YZ, LQ och ZZ bidrog till insamlingen av data. FL bistod med dataanalys och tolkning av fynd. FL utarbetade manuskriptet. FL och HL gjorde kritisk revidering av manuskriptet för viktigt intellektuellt innehåll. Alla författare granskade innehållet kritiskt och godkände den slutliga versionen för publicering.

Finansiering

Detta arbete stöddes delvis av National Basic Research Program of China (973 Program) Grant No. 2011CB707802, och Natural Science Foundation of China (nr. 21221064, 81171302 och 81171325), och National Key Technology R&D Program Grant No.2007BAI.

Intresseanmälan

Författarna förklarar att forskningen genomfördes i avsaknad av kommersiella eller finansiella relationer som kan tolkas som en potentiell intressekonflikt.

fotnoter

1. ^ http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm
2. ^ http://afni.nimh.nih.gov/pub/dist/doc/manual/AlphaSim.pdf

Referensprojekt

Redigerad av:

Charlotte A. Boettiger, University of North Carolina, USA

Recenserad av:

Carol Seger, Colorado State University, USA
Sheng Zhang, Yale University, USA