Ang pagbaba ng functional connectivity sa utak sa mga kabataan na may internet addiction (2013)

pagpapakilala

Ang pagkagumon sa Internet ay lalong kinikilala sa publiko at sa pang-agham na pamayanan sa buong mundo [1], bagaman ito ay medyo bagong kondisyon at ang mga katangian ng psychopathological at mga mekanismo ng neurobiological ay nananatiling hindi naiintindihan. Ang mga kamakailang pag-aaral na neuroimaging ay naiulat ng mga makabuluhang pagbabago sa pag-andar ng utak at istraktura na nauugnay sa pagkagumon sa internet. Ang karamihan ng mga pag-aaral na ito ay gumamit ng functional magnetic resonance imaging (fMRI) na isinagawa sa panahon ng mga gawain, at naimpluwensyahan ang mga rehiyonal at striatal na rehiyon at, sa isang mas mababang sukat, ang parietal at insula cortex [2]-[5]. Bilang karagdagan, gamit ang positron emission tomography (PET), Kim et al. (2011) natagpuan nabawasan ang pagkakaroon ng dopamine D2 receptor sa bilateral caudate at kanang putamen [6], at Hou et al. (2012) gamit ang nag-iisang photon emission computed tomography (SPECT) na natagpuan nabawasan ang striatal dopamine transporter na antas ng pagpapahayag sa mga matatanda na may pagkagumon sa internet [7]. Ang mga natuklasang ito ay naaayon sa kasalukuyang mga teoretikal na modelo ng pagkagumon sa pagkagumon, na binubuo hindi lamang pagkagumon ng sangkap kundi pati na rin pagkagumon sa pag-uugali (halimbawa, pagsusugal patolohiya), na binibigyang diin ang patolohiya ng fronto-striatal circuitry [8], pati na rin ang insula [9], [10]. Ang mga pag-aaral ng istruktura MRI ni Zhou et al. (2011) at Yuan et al. (2011) na magkasama iminungkahing abnormalidad ng kulay abo sa mga rehiyon ng utak kabilang ang prefrontal cortex [11], [12], at isang pag-aaral ng pagsasabog-tensor imaging ni Lin et al. (2012) iniulat ang malawak na mga abnormalidad sa puting bagay sa mga kabataan na may pagkagumon sa internet [13]. Panghuli, si Liu et al. (2010) natagpuan ang binagong rehiyonal na homogeneity sa pagkagumon sa internet [14], na sa aming kaalaman ang tanging nakakapagpahinga-estado na fMRI na nakatagpo sa panitikan hinggil sa karamdaman na ito [15]. Sinisiyasat ng mga may-akda ang temporal homogeneity sa Dugo-Oxygen-Level-Dependent (BOLD) signal ng bawat voxel kasama ang mga pinakamalapit na 26 kapitbahay na voxels sa isang voxel-wisdom na paraan.

Ang resting-state fMRI ay isang medyo bagong pamamaraan ng imaging para sa pagsisiyasat sa inter-regional correlations ng kusang aktibidad ng utak, naitala habang ang isang tao ay tahimik na nakahiga sa scanner nang hindi nakikibahagi sa isang tiyak na gawain [16]. Ang diskarte ay nagbibigay ng isang matatag na pamamaraan para sa pagma-map ng maayos na tinukoy na mga operating system [17], [18]. Ang mga panukalang-resting estado ay maaasahan [19], [20], sa ilalim ng kontrol ng genetic [21]-[23], at naisip na mag-index ng isang intrinsic na pag-aari ng samahan ng functional na utak [24], napapailalim sa ilang mga caveats [25]. Sa kumbinasyon ng mga diskarteng teoretiko ng grapiko, ang resting-state fMRI ay nag-aalok ng isang malakas na paraan para sa pagsisiyasat sa malakihang samahan ng mga functional na dinamika ng utak at ang pagkagambala nito sa mga kondisyon ng psychopathological [26].

Sa pag-aaral na ito, ginamit namin ang data ng resting-state fMRI upang mag-mapa ng mga pagkakaiba-iba sa pagganap na koneksyon sa pagitan ng isang komprehensibong hanay ng mga 90 natatanging cortical at subkortikal na mga rehiyon ng utak sa malusog na mga indibidwal at kabataan na may pagkagumon sa internet, na nakatuon sa mga indibidwal na nakikibahagi sa labis na paglalaro sa online kasama ang mga iminungkahing subtypes ng kaguluhan na ito [27]. Nagsagawa rin kami ng isang pagsusuri ng mga kaguluhan sa topological ng network [28] upang masuri kung ang anumang pagkakaiba-iba sa pagitan ng pangkat ng lakas ng pagkakakonekta ay higit na nauugnay sa isang pandaigdigang muling pagsasaayos ng mga pakikipag-ugnay sa pag-andar [26], tulad ng naiulat sa maraming iba pang mga sakit sa saykayatriko [29], [30].

Batay sa mga nakaraang natuklasan sa istruktura at pagganap na neuroimaging sa pagkagumon sa internet [3], [4], [6], [7], [15], kasama ang naitatag na teoretikal na modelo ng mga karamdaman sa pagkagumon ng sangkap [8], [9], ipinahiwatig namin na ang mga kabataan na may pagkagumon sa internet ay magpapakita ng binagong inter-regional na koneksyon sa pagitan ng mga pangharap at striatal na rehiyon, na may isang karagdagang karagdagang paglahok ng parietal cortex at insula.

Mga Materyal at Mga Paraan

Pahayag ng Etika

Ang pag-aaral na ito ay naaprubahan ng lupon ng pagsusuri ng institusyonal para sa mga asignatura ng tao sa Seoul National University. Ang lahat ng mga kabataan at kanilang mga magulang ay nagbigay ng nakasulat na pahintulot na may pahintulot bago ang pagpasok sa pag-aaral. Ang pag-aaral ay isinasagawa alinsunod sa Pahayag ng Helsinki.

Mga Kalahok

Labindalawang kanang kanang kamay na binatilyo na may pagkagumon sa internet at 11 na kanan at katugma sa kasarian [31] ang mga malulusog na kontrol ay nakilahok sa pag-aaral na ito. Ang diagnosis ng pagkagumon sa internet ay itinatag gamit ang Young Internet Addiction Scale (YIAS), na binubuo ng mga item 20, bawat isa batay sa isang scale ng 5-point Likert scale na sinusuri ang antas ng mga problema na sanhi ng paggamit ng internet [32], at ang Kiddie-Iskedyul para sa Mga Affektadong Karamdaman at Schizophrenia-Kasalukuyan at Lifetime Bersyon (K-SADS-PL), isang semi-nakabalangkas na diagnostic na panayam sa pakikipanayam na may naitatag na pagiging totoo at pagiging maaasahan, na nagpapagana sa amin upang ibukod ang iba pang mga sakit sa saykayatriko [33], [34]. Ang mga kalahok na may pagkagumon sa internet ay nakakulong sa mga nag-uulat na nakaranas ng mga karaniwang bahagi ng pagkagumon (ibig sabihin, pagpapaubaya, pag-alis, pakikipagsapalaran sa paglalaro ng mga larong online, paulit-ulit na hindi matagumpay na mga pagtatangka na bawasan o ihinto ang online gaming, negatibong naiimpluwensyang kalooban kapag sinusubukang bawasan ang online gaming, at pagpapabaya sa mga mahahalagang relasyon o aktibidad dahil sa mga larong online) [35], [36]. Ang lahat ng mga kalahok na may pagkagumon sa internet ay nag-ulat ng labis na paglalaro sa online kasama sa mga iminungkahing mga subtypes ng kaguluhan na ito. Ang parehong mga instrumento ay inilalapat sa pag-recruit ng mga malusog na kabataan. Ang impormasyon sa demograpiko at katalinuhan ng paniktik (IQ) ng lahat ng mga kalahok ay nasuri din (tingnan Table 1).

I-download: 

 

• PPT

  PowerPoint slide

• PNG

  mas malaking larawan (21KB)

• TIFF

  orihinal na larawan (58KB)

Table 1. Demograpiko at klinikal na katangian ng mga kalahok.

doi: 10.1371 / journal.pone.0057831.t001

Pagkuha ng Data at Pagproseso ng Imahe

Ang mga imahe ng resting-state fMRI ay nakuha sa isang 3T Siemens scanner (Siemens Magnetom Trio Tim Syngo MR B17, Germany) kasama ang mga sumusunod na mga parameter: oras ng pag-uulit (TR) 2700 ms; oras ng echo (TE) 30 ms; acquisition matrix 64 × 64; larangan ng pagtingin (FOV) 192 × 192 mm²; anggulo ng pitik 90 °; laki ng voxel 3.0 mm × 3.0 mm × 3.0 mm; hiwa 40. Ang kabuuang oras ng pagkuha ay 6 min 45 sec. Ang isang coil ng ulo ay ginamit at ang paggalaw ng ulo ay nabawasan sa pamamagitan ng pagpuno ng walang laman na puwang sa paligid ng ulo na may materyal na espongha at pag-aayos ng ibabang panga sa isang tape.

Ang paghahanda ng mga imahe ng fMRI ay isinagawa gamit ang Data Processing Assistant para sa Resting-State fMRI (DPARSF) [37], na batay sa Statistical Parametric Mapping (SPM8) at Resting-State fMRI Data Analysis Toolkit (REST). Ang mga unang imahe ng 5 sa bawat paksa ay itinapon, at ang natitirang mga imahe ng 145 ay naitama para sa pag-hiwa ng oras at na-realign sa unang dami upang maiwasto para sa mga artifact ng paggalaw. Ang lahat ng mga kalahok ay nagpakita ng mas mababa sa 0.5 mm ng paglilipat at 0.5 ° ng pag-ikot sa kanilang mga 6 na mga galaw ng ulo ng paggalaw. Bilang karagdagan, ang dalawang pangkat ay hindi naiiba na magkakaiba (p<0.05) sa apat na mga parameter ng paggalaw ng ulo kamakailan na iminungkahi ni Van Dijk et al. [38]: ibig sabihin, ibig sabihin ng pag-aalis ng ulo (pagkagumon sa internet: 0.04 ± 0.01 mm, kontrol: 0.04 ± 0.01 mm), maximum na pag-aalis ng ulo (pagkagumon sa internet: 0.18 ± 0.14 mm, pagkontrol: 0.17 ± 0.07 mm), bilang ng mga micro (> 0.1 mm ) mga paggalaw (hindi hihigit sa 2 para sa lahat ng mga kalahok, maliban sa dalawang indibidwal sa pangkat ng pagkagumon sa internet na mayroong 5 at 6 micro na paggalaw), at pag-ikot ng ulo (pagkagumon sa internet: 0.04 ± 0.01 °, kontrol: 0.04 ± 0.00 °). Bago ang normalisasyong spatial, isang template ng utak na tumutugma sa edad at kasarian ay nilikha batay sa data mula sa Pag-aaral ng NIH MRI ng Karaniwang Pag-unlad ng Utak, gamit ang Template-O-Matic [39]. Ang aming mga imahe ng fMRI ay na-normalize gamit ang customized na template na ito at nainis ng isang buong-lapad na kalahating maximum na Gaussian kernel ng 6 mm. Ang data ay pagkatapos ay masira at mababang dalas ng pagbabagu-bago (0.01-0.08 Hz) ay na-filter upang makita ang mga signal mula sa kulay-abo na bagay at bawasan ang epekto ng ingay. Anim na mga parameter ng paggalaw ng ulo, mga signal ng puting bagay, at mga signal ng likido sa cerebrospinal ay naitala mula sa na-filter na signal ng BOLD. Sa wakas, ang mga nalalabi sa regresyon na ito ay nakuha mula sa mga rehiyon ng utak (node) ng 90 batay sa atlas ng Automated Anatomical Labeling (AAL) [40], at mga asosasyong nauugnay sa pares ay kinakalkula na nagreresulta sa isang 90 hanggang 90 na koneksyon sa pagkakakonekta bawat bawat paksa. Ang coefficient ng korelasyon ni Pearson (zero lag) ay ginamit upang mabilang ang bawat samahan ng matalino. Tandaan na ang pandaigdigang signal ay hindi kasama bilang isang istorbo na kovance, na tinitiyak na ang proporsyon ng mga negatibong ugnayan ay minimal.

Data ng Pagsusuri

Ang istatistika na nakabase sa network (NBS) [41], [42] ay ginamit upang kilalanin ang mga network ng utak ng rehiyon na nagpapakita ng isang makabuluhang pagkakaiba sa pagitan ng grupo sa inter-regional functional na koneksyon. Partikular, ang isang t-test ay isinagawa upang masubukan para sa isang pagkakaiba-iba sa pagitan ng pangkat sa koepisyent ng ugnayan sa bawat isa sa 90 × (90-1) / 2 = 4005 natatanging mga pares ng rehiyon. Ang mga nakakabit na network, pormal na kilala bilang mga bahagi ng graph, pagkatapos ay nakilala sa mga koneksyon sa isang t-statistic na lumampas sa isang threshold ng t = 3.0. Ang isang kamag-anak na error (FWE) -kita ng p-halaga ay kinakalkula para sa laki ng bawat nagreresultang sangkap gamit ang permutation testing (20000 permutations). Ang bawat permutasyon ay kasangkot sa random na pag-shuffling ng mga label ng grupo at pagtukoy sa laki ng pinakamalaking magkakaugnay na network, sa gayon ay nagbubunga ng isang empirical null na pamamahagi ng pinakamataas na laki ng sangkap [43]. Ang isang naitama na FWE na p-halaga ay tinantya para sa bawat magkakaugnay na network bilang proporsyon ng mga permutasyon na nagbunga ng isang mas malaking magkakaugnay na network, o isa sa pantay na laki. Ang dalawang kahaliling hipotesis (pagkontrol sa pagkagumon> at pagkontrol sa pagkagumon <control) ay sinuri nang nakapag-iisa. Ang lahat ng mga hakbang na ito ay isinagawa gamit ang NBS software package, na malayang ipinamamahagi bilang bahagi ng Brain Connectivity Toolbox (http://www.brain-connectivity-toolbox.net/) o NITRC (http://www.nitrc.org/projects/nbs/). Upang masuri ang muling paggawa ng anumang makabuluhang mga natuklasan sa mga alternatibong atlases [44], ang pag-analisa sa itaas ay paulit-ulit na inulit sa AAL atlas na pinalitan ng dalawang alternatibong mga atlases para sa pagkansela ng cortex sa mga hindi overlap na mga rehiyon; ibig sabihin, ang istruktura atlas ng Montreal Neurological Institute (MNI) (http://www.fmrib.ox.ac.uk/fsl/data/atlas-descriptions.html) at isang random na pagwawakas na binubuo ng mga rehiyon ng 120 [45]. Ang atlas ng MNI ay isang magaspang na pagkansela na kumakatawan sa walong mga anatomikal na rehiyon sa bawat hemisphere ng cerebral, at sa gayon ay pinapadali ang pagkakakilanlan ng koneksyon ng inter-lobar.

Susunod, sinubukan namin para sa pagitan ng mga pagkakaiba-iba ng pangkat sa mga pangunahing hakbang sa network na batay sa grapiko [28]; ibig sabihin, ang average na koepisyent ng kumpol, katangian ng haba ng landas at ratio ng maliit na mundo. Ang pagpapakahulugan sa mga hakbang na ito sa mga tuntunin ng pagiging kumplikado ng utak at organisasyon ay matatagpuan sa mas kamakailang panitikan [26], [30], [46]-[49]. Ang mga koneksyon ng mga matrice ay unang binarized na may paggalang sa isang hanay ng mga nakapirming mga density ng koneksyon, mula sa 10% hanggang 30% [28]. Ang mga hakbang sa network ay kinakalkula sa bawat density gamit ang naaangkop na function na ibinigay sa Brain Connectivity Toolbox. Ang clustering koepisyent at katangian haba ng landas ay na-normalize na may paggalang sa isang ensemble ng 20 random network na nabuo gamit ang Maslov-Sneppen rewiring algorithm [50]. Ang mga pagkakaiba sa pagitan ng pangkat ay pagkatapos ay masuri sa bawat density gamit ang isang dalawang panig na t-test.

Sa wakas, ang koepisyent ng kumpol at haba ng landas ay kinakalkula nang lokal para sa bawat isa sa mga rehiyon ng 90. Ang isang dalawang panig na t-test ay ginamit din upang masubukan para sa pagitan ng mga pagkakaiba-iba ng pangkat sa mga panukalang-tiyak na rehiyon. Ang maling rate ng pagtuklas (FDR) [51] ay ginamit upang iwasto para sa maraming mga paghahambing sa buong pamilya ng mga density ng network at mga rehiyon.

resulta

Mga Katangian ng Kalahok

Lahat ng mga kalahok ay mga kalalakihan na may kanan. Walang makabuluhang pagkakaiba ang natagpuan sa edad at IQ sa pagitan ng dalawang pangkat, at ang marka ng YIAS ay makabuluhang mas mataas sa pangkat ng pagkagumon sa internet (Table 1).

Mga Pagkakaiba-iba ng Grupo sa Functional Connectivity

Kinilala ng NBS ang isang solong network na nagpapakita ng malaki (p<0.05, naitama ni FWE) ay nabawasan ang pagkakakonekta sa mga kabataan na may pagkagumon sa internet kumpara sa mga kontrol. Ang apektadong network na ito ay binubuo ng 59 na mga link, na kinasasangkutan ng 38 magkakaibang mga rehiyon ng utak (Figure 1). Malawakang kinokopya ang network nang ang AAL atlas ay nahalitan ng dalawang alternatibong mga atlases para sa pagpapawalang-bisa sa cortex sa mga hindi overlap na mga rehiyon (tingnan ang Figure S1). Sa kabila ng malaking pagkakaiba-iba sa kabuuang bilang ng mga rehiyon na binubuo ng mga atlases na ito (AAL: 90, MNI: 16, random: 120), ang kapansin-pansin na pagkakapareho ay nakikita sa pangkalahatang istraktura ng network. Ang laki ng network ay inaasahan na tumaas sa resolusyon ng atlas (ibig sabihin, kabuuang bilang ng mga rehiyon), na nagbibigay ng pagtaas sa isang mas kumplikadong pagsasaayos. Gayunpaman, ang mga cortical at sub-cortical na mga rehiyon (at kaukulang mga lobes) na implicated ay malawak na kinopya sa buong mga atlases. Ang mga figure ay nailarawan sa BrainNet Viewer (http://www.nitrc.org/projects/bnv/).

I-download: 

• PPT

  PowerPoint slide

• PNG

  mas malaking larawan (3.47MB)

• TIFF

  orihinal na larawan (3.16MB)

Sa Figure 1. Network ng nabawasan ang koneksyon sa utak ng pag-andar sa mga kabataan na may pagkagumon sa internet.

Ang mga pulang tuldok ay kumakatawan sa mga stereotactic centroids ng mga rehiyon ng utak (node) na tinukoy ng Automated Anatomical Labeling (AAL) atlas, at ang mga asul na linya ay kumakatawan sa mga suprathreshold na link (t = 3.0) na binubuo ng apektadong network na kinilala sa istatistika na nakabase sa network (NBS) (p<0.05, naitama ng sangkap-bahagi). Ang pananaw ng ehe ay naglalarawan ng pagkakasangkot ng mga koneksyon ng interhemispheric (ibig sabihin, ang mga koneksyon na tumatawid sa pagitan ng kanan at kaliwang hemisphere). Ang sagittal view ay naglalarawan ng pagkakasangkot ng frontal, temporal, at parietal lobes sa apektadong network.

doi: 10.1371 / journal.pone.0057831.g001

Sumusunod sa Fornito et al. [52], Ang mga rehiyon ng AAL ay ikinategorya sa kaukulang mga pangunahing lobes (halimbawa, pangharap, temporal, parietal) at ang proporsyon ng mga koneksyon na nag-uugnay sa mga malalaking bahagi na ito ay binibilang para sa bawat pares ng lobes. Ang mga koneksyon sa Fronto-temporo-parietal ay natagpuan na apektado, ngunit ang occipital lobe ay hindi kasama sa apektadong network. Ang karamihan ng mga koneksyon na nabawasan sa pangkat ng pagkagumon sa internet ay nagsasangkot ng mga link sa pagitan ng mga rehiyon ng subkortiko at frontal (~ 24%) at parietal (~ 27%) cortices (Figure 2). Upang mas maintindihan kung aling mga rehiyon ng subkortiko ang maaaring mag-ambag sa paghahanap na ito, sinuri namin ang koneksyon sa pagitan ng bawat cortical lobe at bawat rehiyon ng subkortikal na hiwalay sa network ng NBS (Figure S2). Inilahad ng pagsusuri na ito na ang mga rehiyon ng subkortiko ay kasama ang hippocampus, globus pallidus, at putamen. Ang amygdala at caudate nucleus ay hindi kasama sa apektadong network. Ang mga bilateral putamen ay ang pinaka-malawak na kasangkot na rehiyon ng subkortikal, na nagpapakita ng nabawasan na mga koneksyon sa lahat ng tatlong pangunahing tserebral na kasangkot. Ang pattern na ito ay nag-kopya gamit ang MNI atlas, mula sa kung saan ang nagresultang network ay kasama lamang ang mga putamen at insula, bilang karagdagan sa frontal, parietal, at temporal lobes; caudate nucleus at occipital lobe ay hindi kasama sa apektadong network.

I-download:  

 

• PPT

  PowerPoint slide

• PNG

  mas malaking larawan (153KB)

• TIFF

  orihinal na larawan (508KB)

Sa Figure 2. Ang proporsyon ng mga koneksyon na apektado sa pagkagumon sa internet na nag-uugnay sa mga natatanging pares ng malawak na mga dibisyon ng cerebral.

Ang bilang ng mga link na kinasasangkutan ng bawat pares ng mga dibisyon ay na-normalize sa pamamagitan ng kabuuang bilang ng mga matalinong link.Hindi na ang hippocampus, globus pallidus, at putamen ay itinalaga sa kategorya ng subcortical, at ang anterior cingulate gyrus ay naatasan sa kategorya ng pangharap. Ang amygdala at caudate nucleus ay hindi kasama sa naputol na network at sa gayon ay hindi na kailangang italaga ang mga rehiyon na ito sa isang umbok. Ang putamen, bilaterally, ay ang pinaka-malawak na kasangkot na rehiyon ng subkortikal, na nagpapakita ng nabawasan na mga koneksyon sa lahat ng tatlong pangunahing mga tserebral na kasangkot.

doi: 10.1371 / journal.pone.0057831.g002

Hindi namin nakilala ang anumang network na may tumaas na koneksyon sa grupo ng pagkagumon sa internet. Walang makabuluhang ugnayan ang natagpuan sa pagitan ng functional na koneksyon sa natukoy na network at YIAS score, alinman sa grupo ng pagkagumon sa internet o sa mga kontrol.

Mga Pagkakaiba ng Grupo sa Network Topology

Walang pagkakaiba sa pagitan ng pangkat na nabanggit sa average na koepisyent ng kumpol, ang haba ng katangian ng haba ng landas o ang maliit na ratio ng pagiging maliit sa alinman sa mga density ng network na iniimbestigahan (p<0.05, naitama ni FDR) (Figure 3). Bilang karagdagan, walang pagkakaiba sa pagitan ng pangkat sa kaukulang lokal (tiyak na rehiyon) na mga hakbang na nakaligtas sa pagwawasto ng FDR para sa maraming mga paghahambing. Paglalapat ng isang hindi gaanong mahigpit na maling positibong pagwawasto p<(1/90) = 0.011 [53] upang tuklasin ang mga epekto sa antas ng kalakaran na nagdulot sa pagitan ng mga pagkakaiba-iba ng pangkat sa koepisyent ng lokal na kumpol at ang lokal na haba ng landas na lilitaw na nakararami sa mga occipital lobes (Tables S1 at S2).

I-download: 

 

• PPT

  PowerPoint slide

• PNG

  mas malaking larawan (1.57MB)

• TIFF

  orihinal na larawan (1.87MB)

Sa Figure 3. Maliit na mundo na mga parameter ng koneksyon sa utak na may kakayahang kumonekta sa mga kabataan na may pagkagumon sa internet.

doi: 10.1371 / journal.pone.0057831.g003

Pagtalakay

Ang katibayan ng nabawasan na koneksyon sa utak na pag-andar ay matatagpuan sa mga kabataan na may pagkagumon sa internet. Kasabay ng mga kasalukuyang modelo na binibigyang diin ang papel ng cortico-subcortical patology sa pagkagumon [54], 24% ng mga koneksyon sa binagong network na nag-iba ng mga gumon na indibidwal at malusog na mga kontrol na kasangkot sa mga link sa pagitan ng mga pangharap at subkortiko na mga rehiyon. Ang isang karagdagang 27% na naka-link sa subkortiko at parietal na mga lugar, na may higit na limitadong katibayan para sa paglahok ng insula, muli na naaayon sa kamakailang katibayan ng isang paglahok ng mga rehiyon na ito sa pagkagumon. Tandaan na ang aming pagsusuri ay nagbibigay ng isang mahigpit na pagsubok ng cortico-subcortical na mga modelo ng pagkagumon, dahil kasama nito ang mga panukala ng pares-matalinong pag-uugnay sa pagitan ng 90 iba't ibang mga rehiyon na ipinamamahagi sa buong utak. Ang katotohanan na ang mga sistemang cortico-subcortical ay lumitaw bilang isang kilalang patolohiya gamit ang ganap na pagsusuri na hinimok ng data ay nagbibigay ng malakas na suporta sa paglahok ng mga sistemang ito sa pagkagumon sa internet. Dagdag pa, ang aming mga natuklasan ay nagpapahiwatig na ang pagkagumon sa internet ay nagbabahagi ng mga katangian ng neurobiological na karaniwan sa iba pang mga nakakahumaling na karamdaman, at ang mga rehiyon na subkortikal ay maaaring kumatawan sa mga pangunahing site ng patolohiya ng network ng utak. Ang isang mahalagang tala ay ang pananaw mula sa National Institute on Drug Abuse na ang mga pagkagumon sa pag-uugali ay maaaring medyo dalisay na mga modelo ng pagkagumon, isinasaalang-alang na ang mga kondisyong ito ay hindi nahawahan ng mga epekto ng mga sangkap [55]. Sapagkat ang pag-aaral ng maraming iba pang mga pagkagumon sa pagkagumon ay walang tigil na nalilito sa pangalawang epekto ng pagkalason sa pag-abuso sa sangkap, ang pagkagumon sa internet ay nasuri nang pag-uugali at sa gayon ay nagbibigay ng isang mas naka-target na modelo para sa pag-aaral ng pagkagumon na libre mula sa pangmatagalang mga epekto sa gamot.

Sa pag-aaral na ito, ang NBS ay ginamit na may sukat ng network sinusukat batay sa lawak; iyon ay, ang kabuuang bilang ng mga koneksyon na binubuo ng network. Ang sukat ng sukat na ito ay hindi angkop sa pag-alis ng mga focal effects na kinasasangkutan ng nag-iisa, ihiwalay na mga koneksyon na hindi sama-samang bumubuo ng isang network. Upang masubukan para sa mga ganitong uri ng pagkakaiba-iba sa pagitan ng mga pangkat na pagkakaiba, ang pagsusuri ng NBS ay paulit-ulit na pagsubok para sa mga pagkakaiba-iba sa sangkap ng bahagi kaysa sa laki. Ang estadistika ng masa ay nagbibigay ng higit na sensitivity sa focal, matinding epekto kaysa sa pagsubok para sa mga pagkakaiba sa laki ng sangkap. Bilang karagdagan, din namin ang thresholded na matalinong mga paghahambing gamit ang FDR, na kung saan ay magiging napaka-sensitibo sa high-intensity, focal effects. Walang makabuluhang pagkakaiba-iba sa pagitan ng pangkat na malinaw sa alinman sa FDR o mga istatistika ng masa, na nagmumungkahi na ang pagkakaugnay sa koneksyon sa pagkagumon sa internet ay sumasaklaw sa isang ipinamamahaging network na kinasasangkutan ng maraming mga cortical at subcortical region.

Dahil sa ang mga pag-aari ng network ng utak ay kilala na maging sensitibo sa pagpili ng template ng pagkansela, sinisiyasat namin ang ilang mga alternatibong mga pamamaraan para sa pagkansela upang masuri ang muling paggawa ng anumang mga natuklasan sa mga pagbabago sa mga kahulugan ng nodal. [45], [56], [57]. Pinagana nito sa amin ang posibilidad na ang ilang mga natuklasan ay dahil lamang sa isang istatistika na kanais-nais na pagpoposisyon ng mga node, ngunit hindi maaaring kopyahin kasama ang iba pang mga kilalang pagbubuklod.

In kaibahan sa nabawasan na lakas ng pag-uugnay sa pagganap, ang mga topological na mga parameter ay hindi nagsiwalat ng walang makabuluhang pagkakaiba sa grupo. Kahit na nagsagawa kami ng karagdagang pag-aaral ng exploratory batay sa hindi gaanong mahigpit na kontrol laban sa pagkakamali sa uri ng I, ang mga resulta ay nagpapahiwatig ng posibleng topological na pagkakaiba sa pangunahin na kinasasangkutan ng occipital lobe, na hindi naapektuhan sa pagsusuri ng NBS. Kaya, habang ang pagkagumon sa internet ay nauugnay sa isang malawak at makabuluhang pagbaba ng functional na koneksyon sa mga cortico-subcortical circuit, ang pagbawas na ito ay hindi nauugnay sa isang pandaigdigang pagkagambala sa topology ng utak na network ng utak. Ipinapakita ng pag-aaral na ito na ang malawakang pagkakaiba-iba sa pag-uugnay sa pagganap ay maaaring umiiral sa kawalan ng mga pagbabago sa mga pangunahing hakbang sa topological. Ito ay maaaring kamangha-mangha na ang mga pagkakaiba sa lakas ng pagkakakonekta ay laganap sa kawalan ng anumang mga makabuluhang pagkakaiba sa topological. Gayunpaman, mahalagang isipin na ang topology at lakas ng pagkonekta ay mga natatanging katangian ng magkakaugnay at abnormalidad sa isang pangangailangan ay hindi nagpapahiwatig ng mga abnormalidad sa iba pa. Ang mga katulad na natuklasan ay napansin sa iba pang mga karamdaman [52], [58]. Gayunman, napapansin namin, ang pagkakaiba-iba ng pangkat sa ilang mga topological na katangian ay sumailalim sa kabuluhan ng istatistika. Ang pagsusuri ng isang mas malaking sample ay maaaring magkaroon ng kinakailangang kapangyarihan upang maipahayag ang mga epekto na ito. Iminumungkahi ng aming mga resulta na ang mga pagbabago sa topological ay maaaring maging mas banayad kaysa sa mga naobserbahan para sa mga hakbang sa pag-uugnay.

Kabilang sa mga koneksyon sa 59 na kasama sa binagong network, ang 25 ay mga koneksyon sa interhemispheric at ang 34 ay intrahemispheric, na nagtuturo sa paglahok ng pangmatagalan pati na rin ang mga maikling koneksyon sa buong utak. Dahil sa pagkagumon sa internet ay isang bagong kinikilalang kondisyon sa kalusugan ng kaisipan, kasama ang konsepto at mga pamantayan sa pag-diagnostiko ay hindi pa rin nakalulugod at hindi natukoy, marahil ay nakakagulat na makahanap ng ganoong malawak na apektadong network sa utak ng mga paksang ito. Kamakailan lamang, Lin et al. (2012) sinisiyasat ang utak na puting bagay sa utak sa mga kabataan na may pagkagumon sa internet gamit ang pagsasabog-tensor imaging, at natagpuan ang isang malawakang pagbawas sa fractional anisotropy (FA) sa buong utak na walang lugar na mas mataas na FA sa internet addiction group [13]. Ang nasabing mga resulta ay nagpapahiwatig ng isang posibleng anatomical na batayan para sa mga kaguluhan sa pag-andar na naobserbahan sa aming sample, isang hypothesis na maaaring masuri gamit ang pinagsamang fMRI at pagsasabong na may timbang na imaging sa parehong mga kalahok [59].

Tungkol sa malaking bilang ng mga koneksyon sa interhemispheric na natagpuan sa binagong network, ang mahusay na interhemispheric na komunikasyon ay matagal nang naisip na mahalaga sa mga pag-andar ng utak [60]-[63]. Gayunpaman, ang ilang mga pag-aaral na neuroimaging ng pagkagumon ay natugunan ang pagsasama ng pagganap sa pagitan ng mga bilateral hemispheres. Kamakailan lamang, si Kelly et al. (2011) na-obserbahan ang nabawasan na koneksyon ng interhemispheric functional na koneksyon sa mga matatanda na umaasa sa cocaine [64]. Ipinakita nila ang pangunahing paglahok ng isang fronto-parietal network, na may isang kamag-anak na sparing ng mga temporal na rehiyon, na mga resulta na kahanay sa aming mga natuklasan. Bagaman tinalakay ng mga may-akda ang paghahanap ng pangunahin bilang sumasalamin sa mga pangmatagalang epekto ng talamak na pagkakalantad sa cocaine, nabanggit din nila ang posibilidad na ang nabawasan na interhemispheric functional na koneksyon ay nauna sa pagkakalantad sa cocaine bilang isang kahinaan sa pagkagumon. Iminumungkahi ng aming mga resulta na ang mga pagbabagong interhemispheric na ito ay sumasalamin sa alinman sa kahinaan para sa pagkagumon sa pagkagumon o isang neural correlate ng pangkaraniwang nakakahumaling na pag-uugali, sa halip na maging pangalawa sa matagal na paggamit ng droga, dahil ang pagkagumon sa aming sample ay tinukoy sa mga tuntunin sa pag-uugali. Ang mga posibilidad na ito ay maaaring masuri sa pamamagitan ng pagsubok para sa mga pagkakatulad ng phenotypic sa pagitan ng mga hindi apektadong kamag-anak ng mga indibidwal na may karamdaman sa pagkagumon sa droga o pag-uugali.

Kapansin-pansin, ang isang katulad na pattern ng nabawasan ang resting-state functional na koneksyon sa pagitan ng mga frontal at parietal na mga rehiyon ay iniulat kapwa sa cocaine- at heroin-dependent na indibidwals [64], [65]. Sa isang kamakailang pagsusuri, si Sutherland et al. (2012) iminungkahi na ang pagbawas ng koneksyon sa fronto-parietal circuit ay maaaring maging isang sentral na sangkap sa kapansanan ng cognitive control network ng mga populasyon na nakakahumaling sa droga [54]. Ang aming paghahanap sa pagkagumon sa internet ay sumusuporta din sa paniwala na nabawasan ang pag-uugnay sa pagitan ng mga harap at rehiyon ng parietal ay maaaring isang pangkaraniwang katangian sa iba't ibang uri ng pagkagumon, na nagmumungkahi ng pagkakaroon ng isang nakabahaging phenotype na hindi pangalawang kinahinatnan ng paggamit ng droga. Bilang karagdagan, ang isang kamakailang pagsisiyasat ng buong-utak na koneksyon sa pag-andar sa schizophrenia ay nagpakita ng kilalang fronto-temporal sa halip na mga fronto-parietal o fronto-striatal na pagbabago [52], naaayon sa klasikal na mga modelo ng pathophysiological ng kaguluhan [66]. Siyempre, ang pinaka kapansin-pansin na paghahanap ng kasalukuyang pag-aaral ay ang pagkagumon sa internet ay nauugnay sa patolohiya ng mga striatal circuit sa partikular, isang sistema na karaniwang ipinapahiwatig sa iba pang nakakahumaling na karamdaman, na nagmumungkahi ng isang ibinahaging neurobiological fenotype. Ang pagkilala sa binagong mga striatal circuit ay nag-overlay sa mga mahusay na itinatag na mga nakakahumaling na karamdaman ay maaaring maging kapaki-pakinabang para sa pagsubok kung ang pagkagumon sa modelo ay isang naaangkop na teoretikal na balangkas para sa pag-unawa sa kaguluhan [67], [68]. Gayunpaman, kung ang isang medyo mas malakas na kapansanan ng fronto-parietal at fronto-striatal functional na koneksyon ay maaaring higit na tiyak sa mga pagkagumon sa pagkagumon ay nananatiling pinag-uusapan. Ang mga pag-aaral sa hinaharap na direktang paghahambing ng iba't ibang mga karamdaman ay kinakailangan upang maitaguyod ang pagiging tiyak.

Ang isa sa mga pinaka-kagiliw-giliw na natuklasan sa kasalukuyang pag-aaral ay ang malakas na pagkakasangkot ng mga putamen. Ang istraktura ng utak na ito ay kilala upang baguhin ang ilang mga neurotransmitters kabilang ang dopamine, at ang blunted striatal dopaminergic function ay mariin na ipinakilala bilang isa sa mga pangunahing biological mekanismo ng pagkagumon sa pagkagumon. [8]. Ang Dopamine ay isang pangunahing modulator ng pag-andar ng putamen at maaaring may mahalagang papel sa mga kaguluhan sa pag-ugnay sa pagganap na sinusunod sa pag-aaral na ito. Ito ay naaayon sa kamakailang katibayan na ang striatal dopamine transporter at D2 receptor availability ay binago sa mga taong may pagkagumon sa internet [6], [7] at ang genetic at pharmacologic modulation ng mga antas ng dopamine sa utak ay maaaring makapagbigay ng isang malalim na epekto sa mga pattern ng koneksyon sa pagkonekta [69]-[71]. Isinasaalang-alang ang mga dating ulat na ito at ang iminungkahing mekanismo ng neurobiological na pagkagumon na kinasasangkutan ng blunted striatal dopaminergic function [8], ang pag-unawa sa mga epekto ng dopamine sa network na kinilala bilang pagpapakita ng binagong pagganap na koneksyon sa kasalukuyang pag-aaral ay kumakatawan sa isang mahalagang paraan pasulong sa pag-unawa sa mga neurobiological correlates ng pagkagumon sa internet.

Ang aming paghahanap na ang putamen ay ang pinaka-malawak na kasangkot na rehiyon ng subkortiko sa nabawasan na functional network, ang pag-iwas sa caudate nucleus, ay kawili-wili din. Ang parehong mga istraktura ay bahagi ng striatum, na siya namang bahagi ng mga istruktura ng subkortikal. Ang putamen ay karaniwang itinuturing na isang rehiyon ng utak na nauugnay sa aktibidad ng motor, at mas madalas na naipahiwatig sa karagdagan sa sangkap kaysa sa caudate. Sa mga aktibidad ng motor, ang isang mahusay na natutunan na pagkakasunud-sunod ng paulit-ulit na paggalaw ng daliri ay ipinakita na nauugnay sa pag-activate sa mga putamen [72]-[76]. Ang mga taong nagdurusa sa pagkagumon sa internet ay maaaring sumailalim sa isang mas mataas na dalas ng ilang mga pag-uugali sa loob ng mahabang panahon, na kasama ang paulit-ulit na pagmamanipula ng mouse at keyboard, at ang mga karanasan na ito ay maaaring makaapekto sa kanilang utak. Samakatuwid, ang pagkakaroon ng koneksyon na nagmumula sa putamen marahil ay nagpapahiwatig ng isang tiyak na katangian ng pagkagumon sa internet. Gayunpaman, dahil hindi namin sinusukat ang antas ng pagmamanipula ng daliri sa aming mga kalahok, ang implikasyon ng nabawasan sa halip na nadagdagan ang pag-uugnay sa pag-andar na kinasasangkutan ng mga putamen na may kaugnayan sa pagmamanipula ng mouse / keyboard ay nananatiling bukas sa pananaliksik sa hinaharap. Bilang kahalili, ang pagkakasangkot ng mga putamen sa aming mga natuklasan ay maaaring sumasalamin sa papel nito sa mga proseso ng cognitive na ibinahagi sa caudate at kung saan ay may kapansanan sa pagkagumon, tulad ng pagproseso ng gantimpala [77], [78].

Ang isa pang punto na karapat-dapat sa talakayan ay ang kawalan ng anumang tumaas na pag-uugnay sa pagganap sa grupo ng pagkagumon sa internet. Kahit na inaasahan namin na makahanap ng nabawasan ang pag-uugnay sa pagganap sa grupo ng pagkagumon, sa katunayan, hindi namin ibukod ang posibilidad na obserbahan din ang nadagdagan na pag-uugnay din, partikular na binigyan ng hypothesis na ang mga kabataan na may pagkagumon sa internet ay maaaring magpakita ng isang praktikal na epekto dahil sa labis na mga aktibidad sa online. [79]-[82]. Ang isang posibleng paliwanag para sa negatibong paghahanap ay maaaring ang aming maliit na laki ng sample ay kulang ang kapangyarihan upang makita ang pagtaas na nauugnay sa kasanayan sa pag-uugnay sa pagganap. Gayunpaman, hindi pa ito ganap na itinatag kung ang pagganap ng nagbibigay-malay sa ilang mga gawain o kalubhaan ng ilang mga psychopathologies na nahayag bilang nabawasan o nadagdagan ang pag-uugnay sa pagganap [83], [84]. Ang isa pang pagsasaalang-alang ay dapat na ang epekto ng pangmatagalang labis na paggamit ng internet ay maaaring naiiba sa impluwensya sa utak ayon sa subpopulation. Halimbawa, isang subpopulasyon na tinatawag na mga propesyonal na manlalaro ng online na laro ay nakikibahagi sa masidhing aktibidad sa internet, gumugol ng katulad na haba ng oras ng pagsasanay sa mga online na laro at marahil ay gumanap nang mas mahusay sa mga laro kaysa sa mga taong may pagkagumon sa internet, at gayon pa man ay hindi naadik bilang napatunayan ng makabuluhang mas mababang marka ng YIAS [85]. Samakatuwid, maaari itong mai-hypothesize na ang mga epekto sa pagsasanay sa mga aktibidad sa internet ay marahil naipakita nang magkakaiba depende sa indibidwal.

Ang kasalukuyang pag-aaral ay may ilang mahahalagang limitasyon. Una, ang laki ng sample ay medyo maliit, na malamang na limitado ang aming kapangyarihan upang makita ang mga makabuluhang ugnayan sa pagitan ng functional na koneksyon at mga marka ng YIAS. Kaya, ang kasalukuyang paghahanap ay kailangang mai-replicate sa isang mas malaking sample ng mga kalahok na may pagkagumon at pagkontrol sa internet. Gayunman, kapansin-pansin na ang aming laki ng halimbawang ay sa kabuuan maihahambing sa dating mga pag-aaral na neuroimaging ng pagkagumon sa internet. Ang aming sample ay natatangi, dahil ang karamihan sa mga dating pag-aaral ay batay sa mga matatanda [2]-[7]. Pangalawa, ang mga pamantayan sa diagnostic para sa pagkagumon sa internet ay hindi pa matatag na itinatag, kahit na ang aming mga natuklasan ay tumuturo sa isang potensyal na batayan ng neurobiological para sa kaguluhan sa paglagay na ito. Pangatlo, bagaman hindi namin ibinukod ang comorbid na mga karamdaman sa kaisipan gamit ang K-SADS-PL, ang mga sintomas ng subthreshold-level ng comorbid na mga kondisyon ng kaisipan ay maaaring naroroon. Pang-apat, ang koleksyon ng isang mas malawak na hanay ng mga klinikal na impormasyon tulad ng mga gawi sa pagtulog ay maaaring nagpayaman sa aming data at napabuti ang aming kontribusyon sa panitikan [86], [87]. Sa wakas, ang disenyo ng pag-aaral ng cross-sectional ay nililimitahan ang interpretasyon ng isang sanhi ng relasyon sa pagitan ng nabawasan na pag-uugnay sa pagganap at ang pagbuo ng pagkagumon sa internet. Dapat pansinin na ang paggalaw ng ulo ay lumitaw bilang isang mahalagang pagkalito sa functional na neuroimaging [38], [88]. Ang paggalaw ng ulo ay komprehensibong nasuri sa pag-aaral na ito gamit ang isang hanay ng mga kamakailan-lamang na iminungkahing mga hakbang sa pag-ikot at pag-aalis [38]. Walang makabuluhang pagkakaiba sa pagitan ng mga pangkat ang natagpuan para sa isaalang-alang na mga hakbang sa paggalaw ng ulo.

In buod, ang mga resulta ng pag-aaral na ito ay nagmumungkahi na ang mga kabataan na may pagpapakita ng pagkagumon sa internet ay binago ang pag-uugnay ng utak sa utak sa kawalan ng matinding kaguluhan ng topolohiya ng network. Ang binagong network ay nagpakita ng malawak na paglahok ng mga long-range interhemispheric na koneksyon pati na rin ang mga short-range intrahemispheric na link sa buong utak. Ang mga rehiyon ng subcortical utak ay maaaring may mahalagang papel sa binagong network, lalo na ang mga putamen, na nagpakita ng nabawasan na mga koneksyon sa lahat ng tatlong pangunahing tserebral na kasangkot.

Pagsuporta sa Impormasyon

Figure_S1.tif

• 1 / 4

igosibahagi

download

Ang network ng nabawasan na pag-uugnay ng utak ng utak sa mga kabataan na may pagkagumon sa internet (gamit ang iba't ibang mga atlases).Ang mga pulang tuldok ay kumakatawan sa mga stereotactic centroids ng mga rehiyon ng utak (node) na tinukoy ng Montréal Neurological Institute (MNI) na istruktura atlas (A) at mga random na parcellation atlas (B), at ang mga asul na linya ay kumakatawan sa mga link ng suprathreshold (t = 2.1 at 3.0, ayon sa pagkakabanggit) na binubuo ng mga apektadong network na kinilala gamit ang istatistika batay sa network (NBS) (p<0.05, naitama ng bahagi-matalino).

Figure S1.

Ang network ng nabawasan na pag-uugnay ng utak ng utak sa mga kabataan na may pagkagumon sa internet (gamit ang iba't ibang mga atlases).Ang mga pulang tuldok ay kumakatawan sa mga stereotactic centroids ng mga rehiyon ng utak (node) na tinukoy ng Montréal Neurological Institute (MNI) na istruktura atlas (A) at mga random na parcellation atlas (B), at ang mga asul na linya ay kumakatawan sa mga link ng suprathreshold (t = 2.1 at 3.0, ayon sa pagkakabanggit) na binubuo ng mga apektadong network na kinilala gamit ang istatistika batay sa network (NBS) (p<0.05, naitama ng bahagi-matalino).

(TIF)

Figure S2.

Ang proporsyon ng mga koneksyon na apektado sa pagkagumon sa internet na nag-uugnay sa mga natatanging pares ng malawak na mga dibisyon ng cerebral (detalyado para sa mga rehiyon ng subkortiko).Ang bilang ng mga link na kinasasangkutan ng bawat pares ng mga dibisyon ay na-normalize ng kabuuang bilang ng mga link na pares-matalino.

(TIF)

Talahanayan S1.

Koepisyent ng lokal na kumpol.Ipinapakita ng talahanayan na ito ang mga resulta ng antas ng trend na may mas kaunting mahigpit na maling positibong pagwawasto p<(1/90) = 0.011; walang resulta na nakaligtas sa karaniwang maling pagwawasto ng rate ng pagtuklas para sa maraming mga paghahambing.

(DOC)

Talahanayan S2.

Ang haba ng lokal na landas.Ipinapakita ng talahanayan na ito ang mga resulta ng antas ng trend na may mas kaunting mahigpit na maling positibong pagwawasto p<(1/90) = 0.011; walang resulta na nakaligtas sa karaniwang maling pagwawasto ng rate ng pagtuklas para sa maraming mga paghahambing.

(DOC)