Longitudinella förändringar i neurell anslutning hos patienter med Internet Gaming Disorder: En rest-state EEG Coherence Study (2018)

Främre psykiatri. 2018 juni 7; 9: 252. doi: 10.3389 / fpsyt.2018.00252.

PMID: 29930524

PMCID: PMC5999751

DOI: 10.3389 / fpsyt.2018.00252

Sunyoung Park¹, Hyera Ryu¹, Ji-Yoon Lee¹, Aruem Choi¹, Dai-Jin Kim², Sung Nyun Kim^3* och Jung-Seok Choi^1,4*

Mål:

Den aktuella studien undersökte neurala anslutningar förknippade med behandlingssvar hos patienter med Internet-spelstörning (IGD) med hjälp av vilotillstånd elektroencefalografi (EEG) koherensanalyser.

Metoder:

Vi inkluderade 30 patienter med IGD och 32 friska kontrollpersoner (HC). Av IGD-patienterna avslutade 18 en poliklinisk behandling som inkluderade farmakoterapi med selektiva serotoninåterupptagshämmare under 6 månader. Vilolägen EEG-koherens och självrapportfrågor användes för att utvärdera kliniska och psykologiska funktioner före och efter behandlingen, och data analyserades med användning av generaliserade beräkningsekvationer.

Resultat:

Jämfört med HC: er visade patienter med IGD ökad beta- och gamma-intrahemisfärisk koherens och ökad delta-intrahemisfärisk koherens på höger halvklot vid baslinjen. Efter 6 månader av poliklinisk hantering uppvisade patienter med IGD förbättringar av IGD-symtom jämfört med baslinjen, men de fortsatte att visa ökad beta- och gamma-intrahemisfärisk koherens jämfört med HC-värdena. Inga signifikanta EEG-koherensförändringar mellan bedömningarna före och efter behandlingen upptäcktes i något band i IGD-gruppen.

Slutsats:

Dessa fynd antyder att signifikant större intrahemisfärisk snabbfrekvens koherens kan vara en viktig neurofysiologisk dragmarkör hos patienter med IGD.

Beskrivning

Internet gaming störning (IGD) kännetecknas av ett mönster av överdriven och repetitiv användning av internetbaserade spel (1). IGD har fått ökad uppmärksamhet på grund av olika negativa konsekvenser som påverkar det normala dagliga livet, akademiska och jobbprestanda och psykologiska funktioner (1, 2). Patienter med ett beteendemissbruk, såsom IGD, delar vissa kliniska egenskaper, inklusive impulsivitet, sug och oförmåga att kontrollera skadligt beteende (3, 4). Nyligen genomförda studier har använt neuroimaging och neurofysiologiska tekniker för att undersöka de strukturella och funktionella förändringarna i hjärnan som är förknippade med impulsivitet eller responshämning för att förbättra vår förståelse av egenskaperna hos IGD (5-7).

Flera neuroimaging-studier har undersökt den dysfunktionella anslutningen hos patienter med IGD. Till exempel Zhang (8) rapporterade en minskad amplitud av låga fluktuationer i orbitofrontal cortex och posterior cingulate cortex hos unga vuxna med IGD jämfört med kontroller. De fann också att patienter med IGD uppvisade förbättrade interaktioner i standardläge och exekutiva kontrollnätverk jämfört med kontroller. Dessutom visade patienter med IGD ökad anslutning i sensorimotoriska hjärnanätverk och förändrade interhemisfäriska funktionsförbindelser i vilotillstånd i den prefrontala loben, inklusive den bilaterala överlägsna främre gyrusen, inferior frontal gyrus och mittre frontala gyrus (9, 10). Dessa resultat tyder på att patienter med IGD har nedsatt belöningsrelaterad behandling, allmän kognitiv funktion och impulskontroll.

Även om neuroimaging-studier har identifierat hjärnstrukturerna som är involverade i vilotillstånd, ger de begränsad information när det gäller den temporala dynamiken i nervnätverk i hjärnan. Elektroencefalografisk (EEG) koherens är användbar för att mäta avvikelser i funktionell hjärnorganisation med hög temporär upplösning (11). EEG-koherens mäter konsistensen av fasskillnader i två hjärnregioner och återspeglar synkroniseringen mellan neurala populationer och kortikalt samband (12). Ökad koherens mellan två EEG-elektroder tyder på funktionell integration av två hjärnregioner, medan minskad koherens återspeglar de icke relaterade aktiviteterna hos två neurala populationer (13, 14).

Några studier som har undersökt hjärnanslutning med hjälp av vilotillstånd EEG har rapporterat att ungdomar med ett internetberoende visade ökad gammakoherens bland de parietala, högra temporala och occipitala områdena jämfört med friska kontroller (HC) (15). Patienter med IGD uppvisade också förbättrad intrahemisfärisk gammakoherens jämfört med kontroller (16). Dessutom kan ökad intrahemisfärisk anslutning inom det fronto-temporala området vara förknippat med upprepande onlinespel (17). Dessa konstanta fynd indikerar att förändrad gammafasisk synkroni är förknippad med hyperarousal i det sensoriska systemet såväl som med ett onormalt excitatoriskt system. Det förblir emellertid oklart om förändrad neural anslutning hos patienter med IGD är en dragmarkör eller en tillståndsmarkör associerad med svårighetsgraden av IGD. Några studier som använder EEG-koherens har visat onormalheter i hjärnans anslutning hos individer med substansanvändningsstörning (SUD), som har en hjärnmekanism som liknar den hos IGD (7, 18, 19). Exempelvis visade långvariga abstinenta och icke-abstinenta alkoholberoende deltagare ökad bilateral, intrahemisfärisk och posterior EEG-koherens (18). På liknande sätt uppvisade abstinenta heroinberoende individer ökad vänster intrahemisfärisk gammakoherens jämfört med HC: er (19). Dessa fynd tyder på att förbättrad neuralkoppling inte normaliseras efter en lång period av avhållsamhet eller behandling och kan återspegla en endofenotyp för SUD. Därför kan longitudinella studier med patienter med IGD hjälpa oss att förstå patofysiologin för och utveckla behandlingsinsatser för IGD.

Så vitt vi vet har inga studier undersökt longitudinella förändringar i EEG-koherens i vilotillstånd efter behandling av patienter med IGD. Således undersökte vi kortikalt samband som är förknippat med behandlingssvar hos patienter med IGD för att förstå dess underliggande mekanism och för att klargöra om den förändrade fasiska synkronin hos individer med IGD är ett tillstånd eller en dragmarkör. Baserat på tidigare resultat (16, 17, 20), vi ansåg att patienter med IGD skulle uppvisa ökad snabbfrekvens koherens vid baslinjen och att detta neurofysiologiska index skulle upprätthållas även om deras IGD-symtom förbättrades efter 6 månaders poliklinisk hantering.

Material och metoder

Deltagare

Denna longitudinella studie inkluderade manliga 62-deltagare i åldrarna 18 – 38 år som rekryterades från SMG-SNU Boramae Medical Center och det omgivande samhället i Seoul, Korea. Trettio patienter klassificerades ha IGD baserat på kriterierna i Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders, Femte upplagan och diagnostiserats av en kliniskt erfaren psykiater (1). Trettiotvå deltagare fungerade som HC. Den aktuella studien inkluderade endast de patienter som spenderade mer än 4 timmar / dag och / eller 30 timmar / vecka på att spela internetspel. Dessutom användes Youngs Internet Addiction Test (Y-IAT) för att bedöma svårighetsgraden av IGD-symtom (21). Baslinjekliniska bedömningar och en EEG-skanning utfördes på alla deltagare. Sedan baslinjebedömningar fortsatte 18 av de 30 patienterna med IGD som hade komorbid depressiva eller ångestsymtom farmakoterapi med serotoninåterupptagshämmare (SSRI) med de genomsnittliga dagliga doserna: escitalopram vid 15.83 ± 9.17 mg, fluoxetin vid 50.00 ± 9.17 mg eller paroxetin vid 30.00 ± 14.14 mg. Inga andra läkemedel än SSRI användes i denna studie. Efter 6 månaders fortsatt behandling slutförde de uppföljningsbedömningar inklusive kliniska åtgärder och EEG-registrering. Det primära behandlingsresultatet var förändringen av IAT-poängen från före till efterbehandling. HC-deltagare som spelade internetspel <2 timmar / dag rekryterades direkt från lokala samhällen. Ingen av deltagarna hade en historia av intellektuell funktionshinder, psykotisk störning eller neurologisk störning, och alla var högerhänta. Deltagare med en uppskattad IQ på <80 exkluderades.

Denna studie godkändes av Institutional Review Board i SMG-SNU Boramae Medical Center, Republiken Korea. Alla deltagare gav skriftligt informerat samtycke efter att ha fått information om studien.

EEG-inspelningar

EEG-datainsamling

Detaljerad information om EEG-inspelningar och datainsamlingsförfarande presenterades i vår tidigare studie (16). Vilotillståndsregistrering registrerades i 10 minuter (4 min med slutna ögon, 2 min med öppna ögon och 4 min med slutna ögon) i ett elektriskt avskärmad och ljudisolerat rum med svaga ljus. Deltagarna instruerades att slappna av och undvika kroppsrörelser och sömnighet. EEG-aktivitet registrerades från 64 elektroder baserat på det modifierade International 10-20-systemet i kombination med vertikala och horisontella elektrookulogram och en mastoidreferenselektrod. Markkanalen var placerad mellan FPz- och Fz-elektroderna. EEG-signalerna registrerades kontinuerligt med ett 0.1–60 Hz online-bandpassfilter och ett 0.1–50 Hz offline-bandpassfilter med en samplingshastighet på 1,000 Hz. Elektrodimpedanser hölls vid <5 KΩ.

All EEG-data analyserades med NeuroGuide-programvara (NG Deluxe 2.6.1, Applied Neuroscience; St. Petersburg, FL, USA) för koherensanalysen, och 19 för 64-kanalerna drevs av NeuroGuide-montageuppsättningen enligt följande: FP1, FP2, F7 , F3, Fz, F4, F8, T3, C3, Cz, C4, T4, T5, P3, Pz, P4, T6, O1 och O2. Artefakter på grund av ögonblink och rörelser under EEG-inspelningar eliminerades med det automatiska NG Deluxe 2.6.1-systemet och upptäcktes visuellt.

Sammanhang

Koherensanalysmetoderna presenterades i Park et al. (16). För att sammanfatta transformerades EEG-data i vilotillstånd till frekvensdomänen med hjälp av den snabba Fourier-transformeringsalgoritmen med följande parametrar: epok = 2 s, samplingshastighet = 128 sampl / s (256 digitala tidpunkter), frekvensområde = 0.5 – 40 Hz, och en upplösning på 0.5 Hz med ett kosiniskt avsmalnande fönster för att minimera läckage. NG 2.6.1-programmet användes för att erhålla koherensvärdena. De accepterade epokarna av EEG-data beräknades för vart och ett av följande frekvensband: delta (1 – 4 Hz), theta (4 – 8 Hz), alfa (8 – 12 Hz), beta (12 – 25 Hz) och gamma (30 – 40 Hz). Vidare undersöktes den intrahemisfäriska koherensen för varje band med användning av F3 – C3, F3 – T3, F3 – P3, C3 – T3, C3 – P3 och T3 – P3 elektrodpar på den vänstra halva NUMX – F4 – F4 – P4 T4, F4 – P4, C4 – T4, C4 – P4, och T4 – P4 elektrodpar på höger halvklot. Interhemisfärisk koherens beräknades mellan elektrodpar F3 – F4, C3 – C4, T3 – T4 och P3 – P4.

Psykologiska bedömningar

Wechsler vuxen intelligens skala

Den koreanska versionen av Wechsler Adult Intelligence Scale administrerades till alla deltagare för att beräkna deras IQ (22-24).

frågeformulär

Den koreanska versionen av alla enkäter har validerats (25-28).

Youngs IAT (Y-IAT)

Y-IAT användes för att mäta svårighetsgraden av internetberoende. Alla 20-artiklar klassificeras på en fempunktsskala från 1 till 5. Således sträcker sig totala poäng från 20 till 100 (21, 28). Cronbachs alfa för denna studie var 0.97.

Beck depression-inventering-II (BDI-II)

BDI-II administrerades för att bedöma svårighetsgraden av depressiva symtom (26, 29). Varje artikel klassas på en fyrpunktsskala från 0 till 3 och totalpoängen för alla 21 artiklar kan variera från 0 till 63. Cronbachs alfa för denna studie var 0.95.

Beck-ångestinventar (BAI)

BAI inkluderar totalt 21 objekt och hanterar intensiteten av ångestsymptom (25, 30). Svaren klassificeras på en fyrpunktsskala och poängen sträcker sig från 0 till 3. Den totala BAI-poängen, som sträcker sig från 0 till 63, erhålls genom att summera alla 21 artiklar. Cronbachs alfa för denna studie var 0.94.

Barratt impulsivitetsskala-11 (BIS-11)

BIS-11, som användes för att mäta impulsivitet (27, 31), är ett frågeformulär med 30 artiklar som omfattar tre delskalor som mäter impulsivitet (uppmärksamhet, motor och icke-planering). Varje artikel klassificeras på en fyrpunktsskala från 1 till 4. Cronbachs alfa för denna studie var 0.79.

Statistisk analys

De grundläggande demografiska och psykologiska variablerna analyserades med oberoende t-test, medan skillnader i de psykologiska variablerna före och efter behandlingen analyserades med parade t-tests. Separata generaliserade uppskattningsekvationer (GEE) användes för att bedöma gruppeffekterna i EEG-data för varje frekvensband för att undersöka korrelationerna mellan upprepade mätningar (32, 33). Intra- och interhemisfärisk koherensvärden analyserades av GEE med användning av följande faktorer vid baslinjen och i slutet av den 6-månaders polikliniska behandlingsperioden: intrahemisfärisk koherens analyserades enligt grupp (IGD och HC) × region (fronto-central , fronto-temporala, fronto-parietal, centro-temporala, centro-parietal och temporo-parietal) × halvklot (vänster och höger); och interhemisfärisk koherens utvärderades enligt grupp (IGD och HC) × region (frontal, central, temporär och parietal). I dessa analyser kontrollerade vi för utbildning och BDI-II, BAI och BIS-11 poäng för att identifiera gruppskillnader. Alla statistiska analyser utfördes med användning av SPSS 20.0-programvara (SPSS Inc., Chicago, IL, USA).

Resultat

Demografiska och psykologiska variabler före och efter behandling

Patienterna med IGD skilde sig inte från HC: n med avseende på ålder eller IQ. Emellertid observerades signifikanta skillnader i utbildning, BDI-II, BAI och BIS-11 mellan de två grupperna. De demografiska och psykologiska egenskaperna hos IGD- och HC-grupperna presenteras i tabellen 1. Efter 6 månaders behandling hade patienter med IGD signifikant lägre Y-IAT-poäng men inte lägre BDI-II-, BAI- eller BIS-11-poäng jämfört med deras baslinjedata (tabell 2).

   

Tabell 1. Demografiska och psykologiska egenskaper hos studiegrupperna vid baslinjen.

   

Tabell 2. Förändringar i de kliniska egenskaperna hos patienter med Internet-spelsjukdom (IGD) före och efter behandlingen.

EEG-koherens

Baslinje EEG-koherensdata

Den statistiska analysen med GEE: er för intrahemisfärisk koherens avslöjade signifikanta huvudgruppseffekter i beta- och gammaband vid baslinjen efter justering för demografiska och psykologiska variabler (tabell 3). Specifikt uppvisade patienter med IGD [M (standardfel för medelvärdet; SEM) = 48.95 (69.463)] signifikant ökad intra-sfärisk koherens än HCs [M (SEM) = 41.68 (70.187)]. Patienter med IGD [M (SEM) = 58.65 (111.862)] visade också signifikant högre koherens i gammabandet än HCs [M (SEM) = 46.03 (113.029)]. Dessutom avslöjades en interaktionseffekt för grupp × halvklot. IGD-gruppen [M (SEM) = 49.11 (68.393)] hade signifikant ökat delta-intrahemisfärisk koherens i den högra halvklotet jämfört med HC-gruppen [M (SEM) = 42.36 (69.106)]. En analys av interhemisfärisk koherens återspeglade inte en signifikant huvudeffekt av grupp, en interaktionseffekt av grupp × region eller en grupp × hemisfärinteraktion.

   

Tabell 3. Effekter på EEG-intrahemisfärisk koherenskontroll för effekterna av demografiska (utbildning) och psykologiska (poäng på BDI-II, BAI och BIS-11) egenskaper före och efter behandling.

Förändringar i EEG-koherensdata efter behandling

Inga signifikanta EEG-koherensförändringar observerades i något av förbehandlings- eller efterbehandlingsbanden i IGD-gruppen. En huvudeffekt av gruppen observerades emellertid i beta- och gammakoherens vid bedömningen efter behandlingen (tabell 3 och figur 1). Specifikt uppvisade patienter med IGD [M (SEM) = 53.66 (75.338)] ökad intra-sfärisk koherens jämfört med HC: er [M (SEM) = 40.54 (77.143)]. Intrahemisfärisk koherens för gammabandet var signifikant högre hos patienter med IGD [M (SEM) = 61.41 (126.700)] än HCs [M (SEM) = 46.51 (129.734)] vid utvärderingen efter behandlingen. Enligt post hoc-analysen fanns dessutom en interaktionseffekt av grupp × region i alfa-koherens men inga signifikanta gruppskillnader.

   

Figur 1. Huvudeffekter på EEG intrahemisfäriskt (A) beta och (B) gammakoherens före och efter behandling. *P <0.05.

Diskussion

Så vitt vi vet är detta den första studien som undersöker longitudinella förändringar i neuralkoppling uppmätt med EEG-koherens hos patienter med IGD. Deltagare med IGD uppvisade ökad intrahemisfärisk EEG-koherens i beta- och gammaband vid baslinjen. Dessa onormala fasesynkronimönster normaliserades emellertid inte efter 6 månaders farmakoterapi, även om patienterna med IGD visade signifikanta förbättringar av sina IGD-symtom. Följaktligen indikerar våra resultat att ökad beta- och gammakoherens under vilotillståndet kan vara en viktig neurofysiologisk dragmarkör för patienter med IGD.

IGD-gruppen visade signifikant större snabbfrekvens intrahemisfärisk koherens än HC-gruppen vid baslinjen. Betabandaktivitet på den vilande EEG anses predisponera en patient för substansanvändning och är en elektrofysiologisk markör för hyperexcitabilitet på grund av en obalans-hämmande obalans i hjärnan (34, 35). Ökad intrahemisfärisk betakoherens har varit relaterad till sårbarhetsfaktorn för IGD (17, 36). Till exempel Youh et al. (17) visade att ökad beta-koherens i frontotemporalområdet var vanligare hos patienter med komorbid IGD och major depressive disorder (MDD) jämfört med patienter med endast MDD. Författarna föreslog att förbättrad beta-koherens kan återspegla överdriven onlinespel och indikera den förändrade neurala synkroniseringen mellan hjärnregioner hos patienter med IGD.

Den ökade EEG-gamma-koherensen före behandlingen överensstämmer med en tidigare studie (16). Gamma-aktivitet anses ofta återspegla en mängd nervfunktioner, inklusive responshämning och fördelning av uppmärksamhetsresurser (37-40). Vår forskargrupp har rapporterat att ökad gamma-intrahemisfärisk koherens är relaterad till dysfunktionell impulskontroll, belöningssystemet och svårighetsgraden av IGD-symtom (16). Vidare har Choi et al. (41) bestämde att ökad gammainaktivitet under ett vilotillstånd är relaterat till hämmande nedsättning och dragimpulsivitet hos patienter med IGD. Sammantaget tyder dessa fynd på ineffektiv neural synkroni och funktionell anslutning hos patienter med IGD.

Efter 6 månader av poliklinisk hantering uppvisade patienterna med IGD förbättringar av sina IGD-symtom jämfört med baslinjen, men de visade fortfarande ökad beta- och gamma-intrahemisfärisk koherens jämfört med HC-värden. Några studier utförda med SSRI rapporterade att farmakoterapi minskar IGD-symtom (20, 42). Serotonin tros spela en viktig roll vid depression, ångest och impulsivitet (43). Därför verkar behandling med en SSRI vara effektiv för att minska svårighetsgraden av IGD. Den aktuella studien fann emellertid inte förbättringar i förändrad intrahemisfärisk koherens i beta- och gammaband efter 6 månader SSRI-behandling. Dessa fynd antyder att ökad snabbfrekvens koherens kan betraktas som en potentiell dragmarkör för IGD snarare än en tillståndsmarkör.

Den aktuella studien var föremål för vissa begränsningar. Först kan våra resultat ha begränsad generalisering eftersom antalet deltagare i denna studie var relativt litet och endast manliga deltagare inkluderades. För det andra utnyttjade den aktuella studien typisk öppenvård snarare än välorganiserade behandlingsmetoder. Emellertid fokuserade denna studie på förändringarna i fasesynkronimönster hos patienter med IGD snarare än behandlingseffekterna. Sålunda kommer ytterligare studier att behövas för att belysa effekten av specifik farmakoterapibehandling på de neurofysiologiska markörerna för patienter med IGD. För det tredje hade alla patienter med IGD som ingick i denna studie komorbida symtom på depression eller ångest, vilket kan ha haft förvirrande effekter. Således kontrollerades psykologiska kovariater i den slutliga analysen för att kontrollera för dessa komorbida symtom.

Sammantaget fann den aktuella studien att patienter med IGD vid baslinjen hade ökat den intrahemisfäriska koherensen i snabbfrekvensbandet jämfört med HC-gruppen. Emellertid upprätthölls denna onormala neurala anslutning efter 6 månaders poliklinisk behandling, vilket indikerar att den ökade beta- och gammakoherensen under vilotillståndet kan vara en ansedd neurobiologisk markör för patofysiologin för IGD. Den nuvarande forskningen kommer att bidra till en bättre förståelse av de neurofysiologiska nätverk som ligger bakom IGD.

Författarbidrag

J-SC och SK genomförde studiens design och koncept. SP genomförde analyserna och ledde skrivandet av manuskriptet. J-SC vägledde och övervakade skrivandet av manuskriptet. HR, J-YL, AC och D-JK bidrog till genomförandet av studien.

Finansiering

Denna studie finansierades av National Research Foundation of Korea (2014M3C7A1062894), Sydkorea.

Intresseanmälan

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

Referensprojekt