网络游戏障碍脑成像研究的更新概述(2017)

前精神病学。 2017 Sep 29; 8:185。 doi:10.3389 / fpsyt.2017.00185。 eCollection 2017。

Weinstein AM1.

抽象

关于网络游戏障碍(IGD)的结构和功能性脑机制的研究越来越多。 最近的功能磁共振成像研究表明,IGD青少年和成人在与注意运动协调执行功能和感知相关的区域中减少了灰质体积。 患有IGD的青少年在涉及决策,行为抑制和情绪调节的几个大脑区域中显示较低的白质(WM)完整性测量。 IGD青少年还在负责学习记忆和执行功能,听觉,视觉和体感刺激的处理以及感觉和运动信号的中继的功能连接中受到干扰。 IGD青少年也减少了PFC纹状体回路的功能连接性,增加了冒险选择,并且控制其冲动的能力受损,与其他冲动控制障碍相似。 最近的研究表明,改变注意力缺陷多动障碍(ADHD)的执行控制机制将成为发展IGD的倾向。 最后,患有IGD的患者还显示出几种执行控制大脑区域的功能连接性增加,这可能与ADHD和抑郁症的共病相关。 行为成瘾模型认为IGD显示了过度使用的特征,尽管有不良后果,戒断现象和表征物质使用障碍的耐受性。 证据通过显示IGD中奖励和渴望(但不是退出)机制的结构和功能变化来支持IGD的行为成瘾模型。 未来的研究需要研究IGD中的WM密度和功能连接性,以验证这些发现。 此外,需要更多关于IGD中神经化学和神经认知脑回路的相似性以及ADHD和抑郁症等共病情况的相似性研究。

关键词: 网络游戏障碍; 脑成像; 多巴胺; 功能磁共振成像; 奖励

结论:29033857

PMCID: PMC5626837

作者: 10.3389 / fpsyt.2017.00185

介绍

网络游戏障碍(IGD)的诊断和脑成像

网络游戏障碍涉及过度或控制不当的关注计算机和视频游戏的关注,冲动或行为导致损害或困扰(1)。 行为成瘾模型认为IGD显示了过度使用的特征,尽管有不良后果,戒断现象和表征物质使用障碍的耐受性。 关于IGD是否是诊断网络成瘾的最佳临床术语存在争议,例如,Young认为IGD失去了对游戏的控制(2, 3)和其他人认为这是一种冲动控制障碍(4)或强迫症的一部分(5)。 在第五版精神障碍诊断和统计手册(6),IGD在“脑激活”部分中被确定为需要进一步临床研究和经验的条件,然后才可考虑将其纳入正式疾病。 以前的评论描述了IGD中的脑成像研究(712)。 鉴于IGD脑部研究的快速发展,特别是在青少年中,本综述将总结这些研究,并将描述我们对IGD脑成像知识的差距,并将其更新至4月2017。

在PubMed中,使用搜索术语“网络成瘾”,“互联网游戏障碍”和“病理性互联网使用”进行搜索,每个术语与“脑成像”或“fMRI”或“每个术语”相结合。使用连词“AND”的PET“或”静止状态“或”定性EEG“。每个术语必须出现在文章的”标题/摘要“中。 搜索进一步受到“英语”作为出版语言和出版日期从2008到4月2017的限制。 选择进行审查的唯一研究是在同行评审期刊上发表的原始研究论文。 该搜索产生了符合条件的98研究,其中选择了76,包括静息状态的23研究,功能连接的18研究,27活化研究和药理学的8研究。 作为一般警告,在整个评价过程中,在进行组间比较时,IGD组和对照组之间存在差异,但这些差异并不意味着IGD的因果作用。 群体差异可能反映诱发因素,而不是由于IGD导致的减少。

IGD中静息状态的脑成像研究

过度的网络游戏使用与大脑区域中的异常静止状态活动相关联,这些活动负责冲动控制,奖励处理和先前经历的体细胞表征(13)。 患有IGD的青少年在对学习和记忆(杏仁核/海马)重要的区域也表现出更高的全球脑血流量,有意识地使用药物(脑岛)执行功能和抑制(14)。 患有IGD的个体在与感觉 - 运动协调相关的大脑区域中显示出增强的区域同质性(ReHo)(15, 16)并减少负责视觉和听觉功能的大脑区域的ReHo(15)。 这些区域和额叶之间的同步支持了增加奖励途径的证据(17)。 IGD和酒精使用障碍(AUD)患者的后扣带皮层(PCC)中的ReHo增加,这是一个与注意力,未来计划和自传体记忆恢复相关的区域,而只有IGD患者在一个区域的颞上回减少了ReHo与听觉处理和语言相关(18)。 网络成瘾严重程度评分与IGD参与者的内侧额叶皮层,前躯/ PCC和左下颞皮质(ITC)中的ReHo呈正相关(18)。 最近关于与IGD和AUD相关的静息状态定量脑电图(QEEG)模式的研究提供了关于IGD和AUD之间差异的进一步说明(19)。 该研究表明,较低的绝对β功率可以用作IGD的潜在性状标记,而delta带中较高的绝对功率可以是AUD的易感性标记。 本研究通过提供神经生理学证据,阐明了IGD作为行为成瘾的独特特征,其与AUD不同。 总之,静息状态的研究为IGD的认知功能提供了初步证据,但除了一项研究外(18)他们无法提供有关IGD发展的证据。 在得出任何结论之前,涉及IGD功能和维持的大脑区域的结构变化需要进一步证实。

关于脑灰质量和白质(WM)密度的研究

早期研究显示功能磁共振成像(fMRI)IGD参与者的左侧纹状体灰质体积较高,这些指标与剑桥赌博任务的审议时间呈负相关(20)。 这项研究使用了一项决策任务,可以帮助澄清大脑功能之间的关系,即决策和大脑奖励中心的结构变化。 患有IGD的参与者在涉及促销和情绪行为调节的区域中也具有较低的灰质密度(GMD),但是从该研究的结果可以推断出没有因果关系(21)。 Progamers显示与注意力和感觉 - 运动协调相关的区域的灰质体积增加(22)。 研究还发现,在患有IGD的青少年中,在几个脑区[眶额皮质(OFC),胼call体,扣带回,下前枕叶束,以及电晕放射,内部和外部胶囊]中,WM密度测量值较低(23)。 IGD的参与者也表现出丘脑中较高的WM密度和左侧PCC,而丘脑中较高的WM密度与较严重的IGD相关(24)。 IGD的参与者显示,额叶脑区的灰质体积减少,海马旁回和内囊的肢体WM减少(25)。 这项研究显示灰质萎缩和WM密度与游戏时间长度之间存在关联,从而能够评估游戏对大脑WM萎缩的影响。 在涉及认知和运动控制的区域中报告了灰质萎缩,并且在IGD中涉及认知计划和控制的区域中降低了WM密度(26)。 最后,IGD参与者在大脑区域的GMD较低,参与决策,行为抑制和情绪调节,并降低额下回,脑岛,杏仁核和前扣带的WM密度(27)。 总之,这些研究表明IGD中灰质体积和WM密度的结构变化的初步结果。 区域始终显示IGD中的灰质体积变化包括前扣带,辅助运动区,小脑,岛叶和颞下回(12)。 很少有研究显示几个与IGD中WM密度变化相关的大脑区域,因此需要进行选择那些与IGD结构变化重复相关的区域的研究。 除了一项研究(25)发现灰色和WM变化与游戏长度之间存在关联,无法推断出因果关系。

最近对青少年和青少年的研究

最近的研究表明,患有IGD的青少年在这些区域的扩散措施较低,与注意力和控制,冲动控制,运动功能和情绪调节有关(28)。 IGD青少年也表现出与注意运动协调工作记忆和感知相关的区域灰质体积减少(29)与IGD中灰质体积研究相容的研究结果(21, 25, 26)。 此外,前扣带皮层(ACC)的灰质体积与Stroop任务的响应误差呈负相关(29)。 IGD青少年减少了前额叶皮层的灰质体积和与Barratt冲动性量表相关的杏仁核,因此能够将功能(冲动)和结构(OFC和杏仁核中的灰质)联系起来(27)。 IGD参与者还显示ACC和右背外侧 - 前额叶皮质的WM密度降低,与执行功能相关的区域,如Stroop任务(30)。 视频游戏的增加与OCF,苍白球,壳核,海马,尾状/壳核岛叶和丘脑的延迟发育有关。 此外,在丘脑,海马,壳核和岛叶区域的较高平均扩散率测量与较低的智力相关(31)。 这些措施表明视频游戏,智力和大脑发育之间存在关联,但无法进行任何因果推断。 还有证据表明IGD中额叶皮质,ACC和苍白球的WM效率降低(32)。 IGD受试者也增加了WM密度并降低了额叶纤维束的扩散率(33)。 总之,迄今为止所研究的研究呈现了需要复制和验证的具有IGD的青少年和年轻成人的结构变化。 此外,这些是横断面研究,排除了对因果关系的任何推断。

见表 1 互联网和游戏障碍的休息状态和结构研究。

 
TABLE 1
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表1。 互联网和游戏障碍的休息状态和结构研究。a

 

皮质厚度

测量fMRI皮质厚度的研究揭示了IGD青少年几个脑区皮质厚度增加和减少的相互矛盾的结果(34, 35)。 OCF的皮层厚度与颜色词Stroop任务的性能受损相关(35)。 两项研究显示皮质厚度增加和减少之间的明显矛盾似乎表明这些变化不稳健,值得进一步研究。

功能连接

静止状态下的功能连接

IGD参与者的早期研究表明,与认知调节,信号处理和相关听觉 - 言语记忆过程的存储相关的区域之间功能连接增加(36)。 这些发现与当前模型一致,强调皮质 - 皮质下病理学在成瘾中的作用(37)。 IGD中功能连接的中断也可能影响动机和奖励。 患有IGD的吸烟者表现出与参与评估和奖励预期的大脑区域的功能连接减少(38)。 IGD参与者表明负责执行功能的区域连通性降低,感觉运动脑网络的连通性增加(39)。 IGD影响的执行控制网络中较低的功能连接(40)。 IGD参与者还显示尾状核和伏核的体积增加以及背侧前额叶皮质(DLPFC) - 窦和OCF以及伏隔核(与奖赏相关的区域)的静息状态功能连接减少(41)。 冲动性也与杏仁核,背外侧前额叶皮层和OCF之间的功能连接呈负相关(42并且它与前缘连接的改变有关(43)。 总之,这些是几个与药物成瘾特别相关的区域的研究,但也有一些与一般认知功能相关的研究,因此需要进行更多的研究以从不相关的脑区域中选择相关的。

最近的青少年研究

与最近强调皮质 - 皮质下病理学在成瘾中的作用的模型一致,具有IGD的青少年显示皮质 - 皮质下电路中的功能连接性降低(44)。 IGD青少年也在负责学习记忆和执行功能,听觉,视觉和体感刺激的处理以及感觉和运动信号的传递的功能连接中断(45)。 IGD青少年表现出与奖励相关的PFC和纹状体电路区域的功能连接性降低(46)。 患有IGD的青少年也表现出与后岛叶 - 顶叶鳃盖的背侧壳核功能连接减少(47)。 IGD参与者的背侧纹状体(尾状)和腹侧纹状体(伏隔核)的体积增加(48)。 IGD参与者还展示了前岛叶与突出,渴望,自我监测和注意力相关的区域之间增强的静息状态功能连接(49)。 此外,IGD参与者在左后岛脑和大脑区域之间具有更强的功能连接性,表明抑制运动反应的能力降低并且控制对网络游戏的渴望(49)。 IGD参与者减少了额叶皮质部分之间的连接措施(50)。 最后,IGD青少年表现出在工作记忆,空间定位和注意力处理中涉及的大脑区域功能连接增加(51)。 总之,IGD的参与者在几个负责执行功能,认知控制,感觉处理动机和奖励的领域表现出连接性降低。 其中一些区域对于IGD和物质使用障碍是常见的,但其他区域与学习,记忆和信息处理的一般机制相关,这些机制并非特定于IGD和物质使用障碍,因此需要更好的选择,并且不能推断因果关系。从目前的研究中得出。 见表 2 用于研究互联网和游戏障碍中的功能连接。

 
TABLE 2
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表2。 fMRI中功能连接的研究。a

 

大脑激活

视频游戏的提示 - 曝光激活研究敦促

在进行太空侵权游戏时,与女性相比,患有IGD的男性在中 - 皮质 - 边缘系统中具有更大的激活(52)。 在fMRI的IGD参与者中激活了几个额叶纹状体和边缘大脑区域(53)。 对线索反应性的纵向研究发现,在fMRI中,IGN参与者的ACC和OCF在6周内激活(54)。 游戏线索还激活了与游戏冲动相关的区域(55)。 此外,游戏和吸烟线索共享类似的线索引起的边缘 - 边缘网络反应机制(56)。 暴露于魔兽世界的游戏人物激活了与IGD参与者的认知,情感和动机相关功能相关的大脑区域(57)。 IGD参与者在与视觉空间定位,空间,注意力,心理意象和执行功能相关的区域中增加了激活(58)。 IGD参与者还表现出对内侧前额叶皮层和ACC中游戏图片的简短呈现和增强的大脑反应的注意力偏差(59)。 IGD青少年在投掷球的动画中展示了与视觉空间注意和身体自我意识相关的区域的激活,模拟了网络空间中“无实体状态”的体验(60, 61)。 总之,一些研究表明,在IGD中响应视频播放刺激而激活的大脑区域的一致模式。 其次,使用模拟奖励的任务的研究(15)能够评估提示暴露对大脑的影响。 最后,只有一项脑成像研究(54随着时间的推移跟随线索激活,使得能够评估因果关系。

IGD最近的激活研究

与健康对照参与者相比,网络游戏障碍参与者在腹侧和背侧纹状体内表现出更高的线索诱导激活(62)。 背侧纹状体激活与IGD持续时间呈正相关,表明IGD患者腹侧至背侧纹状体加工过渡(60)。 其次,互联网游戏成瘾似乎与一个人的化身识别增加有关,这表现在病态网络游戏玩家的高左Angular Gyrus激活中(63)。 这种实验操作可以表明视频游戏过程中的自我识别如何影响负责处理听觉,视觉和体感模式的大脑机制。 对社交网络的成瘾的特点是情绪调节缺陷反映了自我反思期间纹状体激活减少与IGD运动员理想反射期间相比(63)。 这是对自我反射的实验性操纵,其与大脑激活有关,并且可能暗示两者如何相互作用。 总之,一些研究表明,响应视频播放刺激的大脑激活模式与激活药物提示类似。 通过提示暴露持续激活的区域是尾状核,OCF,背外侧前额叶皮层,下额叶皮层,前扣带回,PCC,海马旁和前躯(12)。 一项研究(62)发现纹状体部分和IGD持续时间之间的关联表明由于游戏导致的长期变化。 这些研究表明,提示暴露如何影响大脑的奖励,处理感官信息和自我反思。

抑制控制机制

患有IGD的个体显示出错误的抑制控制机制,例如对Stroop任务的反应抑制受损以及前部和PCC的相关活动(64)。 IGD参与者还在Go / No Go任务中承担了更多的佣金错误,并且在游戏提示分心的情况下减少了响应抑制(65)。 冲动和反应抑制与岛叶功能受损和IGD前额 - 纹状体网络激活有关(66)。 IGD参与者在执行Go / No Go任务时也表现出更强的冲动性和更低的运动区活动(67)。 在患有IGD的青少年中,在No-Go试验期间,注意力和运动区域的活动增加(68)。 IGD参与者未能在Go-Stop范例中招募额叶 - 基底神经节通路并抑制不需要的行为(69)。 此外,IGD参与者在处理选择性注意,视觉处理,工作记忆和认知控制所涉及的大脑区域中修改的Stroop任务处理与互联网游戏相关的刺激时表现出更高的激活(70).

最近的IGD研究

最近的一项研究发现,在社交焦虑词干扰IGD期间,左中颞回和上颞回激活减少,可能表明社交焦虑(71)。 一项荟萃分析得出结论,患有IGD的个体更可能表现出受损的反应抑制(72)。 总之,这些是一致的发现,即响应抑制任务的表现受损,其次是在青少年和IGD成人的抑制期间未能募集额叶 - 基底神经节通路和使用其他脑区。

积分

网络游戏障碍与错误的决策制定以及对长期收益的即时奖励的偏好有关。 IGD个体在执行猜测任务期间主观地经历了货币收益和损失(73)。 IGD参与者还表明,增益试验中OCF的激活增加,并且在损失试验期间ACC的激活减少,这意味着增强的奖励敏感性和降低的损失敏感性。 IGD参与者还显示其他区域(下额皮质,脑岛,ACC)的大脑活动增加,并且在fMRI持续的输赢任务中连续获胜后,尾状体和PCC的活动减少(74)。 最后,IGD参与者更倾向于使用固定的概率选项,并且在执行fMRI中的概率贴现任务时与对照参与者相比响应更快(75)。 在选择概率选项时,他们还表现出额下回和前中回的激活减少,而不是对照参与者。 IGD参与者还展示了选择风险不利的选择,他们更加仓促地做出风险决策,减少冲动控制区域的招募(76)。 IGD青少年的奖励敏感度降低,他们只对误差监测敏感,无论积极情绪如何,如满意感(77)。 这些发现意味着决策受损以及与冲动性决策相一致的强化补偿性大脑机制。

IGD参与者的最新研究

最近的一项研究表明,负面结果影响风险水平与大脑区域激活之间的协方差,这些区域与价值估计(前额叶皮质),奖励预期(腹侧纹状体)和情绪相关学习(海马)有关,这可能是潜在的基础之一IGD青少年不利风险决策的神经机制(78)。 IGD参与者在延迟折扣任务中选择小的和即时的收益时表现出更强的功能连接性(79)。 结果表明,IGD参与者对奖励的敏感性增强,并且有效地控制其冲动性的能力降低,这导致决策不理想(79)。 患有IGD的男性表现出决策缺陷,表明奖励过敏和风险经验较弱与损失自我控制之间存在不平衡(62)。 最近的一项综述表明,IGD患者和病理性赌博患者的损失敏感性均下降; 增强对游戏和赌博线索的反应性,增强冲动性选择行为异常奖励为基础的学习; 而且认知灵活性没有变化(80)。 总之,IGD青少年表现出不利的风险增加选择和控制其冲动的能力受损,类似于其他冲动控制障碍。 这些研究的优势在于使用模拟决策任务来评估错误决策过程对负责奖励的大脑机制的影响。

多巴胺,5-HT和共病精神疾病的脑成像研究

神经递质如DA,血清素(5-HT)在药物和酒精依赖中起重要作用,主要通过调节多巴胺奖赏和戒断机制(81, 82)。 符合药物和澳元的证据,这些证据与多巴胺奖励活动缺乏有关(8386)IGD参与者显示多巴胺D水平降低2 纹状体中的受体可用性(87)和减少纹状体多巴胺转运蛋白(DAT)的可用性(88)。 最后,男性IGD参与者显示前额叶,颞叶和边缘区域的葡萄糖代谢显着降低,D水平较低。2 纹状体中的受体可用性(89)。 结果表明D2 受体介导的OCF失调可能是IGD失控和强迫行为的机制的基础。 由于在成瘾之前没有基线测量多巴胺水平,因此无法确定多巴胺缺乏是否是药物和AUD疾病或IGD的诱发因素。 磁共振波谱研究显示IGD参与者右侧额叶皮质中的N-乙酰天冬氨酸水平和内侧颞叶皮质中的胆碱水平较低,与注意缺陷多动障碍(ADHD)和临床抑郁症患者相似(90)。 迄今为止的研究支持多巴胺能奖励活动缺陷的证据,将IGD归类为行为成瘾。 IGD与受损自我调节之间的关联也与IGD模型兼容,因为IGD是一种位于脉冲强迫谱内的脉冲控制障碍(1).

多动症与抑郁症患者合并症的近期研究

最近的一项研究发现IGD患者的PCC功能连接改变可能取决于儿童ADHD的病史(91)。 这些研究结果表明改变ADHD中执行控制的神经网络将成为发展IGD的倾向。 此外,一项使用定性EGG比较青少年与有或无ADHD的IGD的研究发现,表现出更多ADHD易感性的青少年似乎不断玩互联网游戏以提高注意力(92)。 其次,在连续游戏期间重复激活大脑奖励和工作记忆系统可能会导致共患ADHD和IGD参与者的枕叶和颞区内的神经元连接增加(92)。 最后,一项调查IGD与抑郁症合并症的研究发现,在威斯康星州卡片分类任务中进行的合并重度抑郁症(MDD)的IGD参与者在注意力要求严格的任务期间未能抑制海马体的活动,可能因此抑郁症(93)。 患有IGD的患者也显示出几个执行控制大脑区域的功能连接性增加,这可能与ADHD和抑郁症的精神病合并症有关(94)。 IGD与MDD的共病也表现为额叶区域间半球间连通性降低以及使用定性脑电图的研究中易受注意力问题的影响(95)。 此外,额外的在线游戏可能导致额颞 - 枕 - 枕区内的半球内连通性增加。 抑郁和ADHD的共病也可能与IGD中的多巴胺缺乏有关。 进一步的研究需要调查IGD中神经化学和神经认知脑回路的相似性以及ADHD和抑郁症等共病。

讨论

迄今为止所研究的研究显示了一致的发现,证明了物质使用障碍和IGD的神经机制之间的相似性。 行为成瘾模型认为IGD显示了过度使用的特征,尽管有不良后果,戒断现象和表征物质使用障碍的耐受性。 证据通过显示IGD中奖励和渴望(但不是退出)机制的结构和功能变化来支持IGD的行为成瘾模型。 最近的一项荟萃​​分析发现,大脑区域的显着激活可以调节IGD中的奖赏(双侧内侧额回和左侧扣带回)(96)。 这些研究支持IGD与大脑奖励系统的变化以及失去控制和抑制的机制相关的观点。 还有纵向证据表明,安非他酮等药物的药物治疗可以减弱IGD中的提示反应性(97)类似于尼古丁依赖性使用者的衰减(98)。 IGD与脑DAT密度降低和多巴胺D降低有关2 受体占有率。 似乎过度使用大脑的多巴胺奖励系统类似于药物和酒精滥用情况下的下调,尽管在这两种疾病中,在成瘾之前没有基线测量,从而排除了因果关系的任何推论。 最后,有药物遗传学证据表明多巴胺能基因(多巴胺D的Taq1A1变异)2 儿茶酚胺-O-甲基转移酶等位基因中的受体和低活性Val158Met)(99和5-羟色胺能基因(SS-5HTTLPR)以及人格因素可能在IGD易感性中发挥作用(100)。 遗传多巴胺能脆弱性的证据与IGD的行为成瘾模型相容,因此,IGD可归类为奖励缺陷综合征(101, 102)。 遗传性5-羟色胺能脆弱性和脑成像研究的证据支持IGD与焦虑性强迫症和抑郁症合并症的证据。 最后,玩游戏可能对你有好处,最近的研究表明,玩电脑游戏可以提高大脑的可塑性,从而有利于某些条件,如创伤后应激障碍,精神分裂症和神经退行性疾病(103).

IGD脑成像研究的主要局限之一是它们主要是横断面研究,没有基线测量,这些测量依赖于大脑中结构和功能性脑变化与互联网和视频游戏特征之间的关联。 这些关联并未提供任何证据证明IGD活动在青少年或成人大脑的发育中起着因果作用。 有些因素可能会调节这种联想,如教育,认知,情感和社会因素。 有方法学考虑年龄(青少年和学生的使用),文化(大多数研究是在远东进行),缺乏与物质使用障碍的比较组,这些是迄今为止所评论的研究的主要局限性。 最后,很少有研究关注IGD中认知和脑功能的性别差异。

结论

有新的证据表明IGD与负责物质使用障碍的类似脑机制有关。 IGD中的脑成像研究显示IGD与物质使用障碍之间的脑机制相似,因此支持IGD作为行为成瘾的分类。

作者贡献

AW对审查的概念和设计作出了重大贡献。

利益冲突声明

作者声明,该研究是在没有任何可被解释为潜在利益冲突的商业或金融关系的情况下进行的。

资金

AW得到了以色列国家心理生物学研究所的资助。

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关键词:网络游戏障碍,脑成像,功能磁共振成像,多巴胺,奖励

引文:Weinstein AM(2017)网络游戏障碍脑成像研究的更新概述。 面前。 精神病学 8:185。 doi:10.3389 / fpsyt.2017.00185

收到:27 June 2017; 接受:12九月2017;
发布时间:9月29 2017

编辑:

马蒂亚斯·布兰德,德国杜伊斯堡 - 埃森大学

点评人:

凯蒂莫拉斯德阿尔蒙德斯,巴西里奥格兰德联邦大学
Hadj Boumediene Meziane,瑞士洛桑大学

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*通讯:Aviv M. Weinstein, [电子邮件保护], [电子邮件保护]