与青少年网络游戏玩家的网络成瘾倾向相关的大脑结构（2018）

外前。精神病学，06 March 2018 | https://doi.org/10.3389/fpsyt.2018.00067

楠南潘^1†,

杨永新^2†,

辛杜¹,

辛琪¹,

Guijin Du³,

张杨¹,

李晓东³*和

张全¹*

¹天津医科大学总医院放射科和天津市功能成像重点实验室，天津
²临沂市第四人民医院心理科，临沂
³临沂市人民医院放射科，临沂

随着互联网的发展，越来越多的青少年过度玩网络游戏，这对个人和社会造成不利影响。先前的研究表明，患有互联网游戏障碍（IGD）的人的灰质体积（GMV）发生了变化，但是在整个青少年中，IGD趋势与整个大脑中GMV之间的关系仍然不清楚。在本研究中，对67位玩过网络游戏的男性青少年进行了高分辨率的解剖成像； Young进行了网络成瘾测试（IAT），以测试IGD的趋势。在控制了年龄和受教育年限之后，使用FMRIB软件库（FSL）计算GMV和IAT得分之间基于体素的相关性。双侧中央后回（postCG），双侧中央前回（preCG），右前突，左后扣带回皮层（pMCC），左下顶叶（IPL）和右中额回（MFG）的GMV与IAT得分呈负相关。在控制了玩在线游戏的总时间之后，IAT得分与双边postCG，左preCG，左pMCC和右MFG的GMV之间仍然存在相关性。当根据IAT评分将参与者分为两组时，这些IAT相关脑区的GMV在IAT高评分亚组（IAT评分> 50）低于IAT低评分亚组（IAT评分≤50）。我们的结果表明，参与感觉运动过程和认知控制的大脑区域的GMV与IGD趋势相关。这些发现可能会导致预防和治疗IGD的新目标。

介绍

在过去的几十年中，互联网在我们的生活中发挥了重要作用。然而，越来越多的青少年在网上冲浪并过度玩网络游戏，这对青少年本身和社会造成了不利影响。流行病学研究表明，网络游戏障碍（IGD）是网络成瘾的一种亚型（IA）（1），是中国青少年中非常常见的心理健康问题（2）。因此，越来越多的研究集中于IGD的神经机制，旨在促进IGD的预防和治疗。

脑结构神经成像可用于研究个体人格特征的脑机制（3–5）。以前的结构研究发现IGD患者的灰质（GM）结构异常，如多个皮层和皮质下区域的灰质体积（GMV）或GM密度降低（6–11），并增加额叶和颞区的GMV（8, 12）。这些研究表明，额叶，颞叶，顶叶和皮质下区域（如腹侧纹状体）的多个脑区与IA相关，这有助于理解IA的神经机制。然而，大多数先前的研究仅关注通过临床问卷（例如网络成瘾测试（IAT））诊断的IA或IGD，并且比较了IGD个体和健康对照之间的行为和脑功能和结构的差异。事实上，并非所有玩在线游戏的人都患有IGD（13）。因此，有必要研究具有不同IGD倾向水平的在线游戏玩家的结构相关性，而不仅仅是具有IGD诊断的个体。

最近，三项研究直接关注IA倾向的神经关联。文和谢（14）探讨了一组年轻人（19-29年）中全脑功能连接与IA水平之间的关系，发现两个主要由额叶区域组成的网络与IA的趋势相关。李等人。（15）报道右侧背外侧前额叶皮层的结构和功能连接性与一组健康年轻成人（18-27年）的IAT评分呈正相关。 Kühn的一项研究（16）揭示了纹状体网络中大脑区域的GMV与IAT评分评估的过度使用互联网相关。此外，先前的研究还表明，GMV变化与IGD受试者中的在线游戏成瘾严重性有关。例如，Weng等人的一项研究。证明右侧眶额皮质和双侧岛叶的GMV与IGD受试者的网络游戏成瘾严重程度呈正相关（7）。蔡等人。据报道，伏隔核的GMV增加与IGD个体的IAT评分相关（17）。 Zhou等人的一项研究。表明右侧眶额皮质中较低的GMV与网络游戏玩家中较高的在线视频游戏成瘾程度有关（18）。这些研究表明，大脑结构和功能与IA水平相关。然而，青少年（14-18年）尚未明确评估IGD趋势与全脑GMV之间的关系。 14和18年龄之间的青少年正处于心理发展的关键时期，容易上瘾和不良反应（19, 20）。关于物质成瘾的许多研究都密切关注从14到18年龄的青少年（21, 22）。一项大样本研究表明，IGD在中国中小学生中非常普遍，在网络游戏的学生中发病率为22.5％（2）。因此，更有必要研究大脑结构相关性与青少年IGD趋势（14-18年）。

此外，之前的研究表明，长期在线游戏可能会导致在线游戏玩家的大脑结构重组（12, 23, 24）。腹外侧前额叶皮层，背外侧前额叶皮层，辅助运动区和前扣带皮层的GMVs与IA症状青少年在线游戏的持续时间相关（6, 25）。因此，网络游戏的持续时间是否影响GMV与IGD倾向之间的关系值得研究。

在本研究中，招募了玩网络游戏的67男性青少年（14-18年）。进行基于体素的相关分析以在控制在线游戏的总时间之前和之后检测与IAT得分相关的脑区域。根据以往的研究，前额纹状体回路与成瘾密切相关。腹侧纹状体参与了成瘾的习惯学习和奖励过程（26, 27），前额叶皮质对奖赏过程的控制作用减弱是成瘾的机制之一（28, 29）。因此，我们假设IGD倾向可能与认知控制（前额皮质）和奖赏过程（腹侧纹状体）相关的大脑区域相关。这项研究可能会导致预防和治疗青少年IGD的新目标。

材料和方法

主题

在这项研究中招募了67名右撇子青少年（14-18岁，平均15.54±0.14）玩过在线游戏。 20名67参与者是健康学校的学生，47参与者的67是由于可能的IGD而父母将他们带到精神科医生的青少年。所有参与者都接受了6-12年的教育，从小学到高中。所有参与者花费超过80％的在线时间来玩在线游戏。只有男性青少年参加本研究，因为相对较少的女性玩网络游戏并患有IGD（2, 30）。排除标准包括以下内容：酗酒或药物依赖; 存在任何神经系统疾病或精神疾病，如失眠，偏头痛，耳鸣和注意力缺陷多动症; 根据临床评估和医疗记录评估脑部创伤，脑肿瘤或癫痫等身体疾病的病史; MRI矛盾; 常规MRI上可见异常。本研究经天津医科大学总医院伦理委员会批准，所有参与者及其监护人均按照机构指导原则提供了书面知情同意书。

调查问卷

在该研究中，使用网络成瘾测试来评估IGD倾向的严重程度。 IAT由20项目组成，这些问题的答案被描述为1-5得分（1 =“很少”到5 =“总是”）（31）。 20项目的总分衡量互联网依赖的严重程度。评估了在线游戏的体验通过一份自我报告调查问卷，质疑游戏的长度和数量。玩在线游戏的总时间计算为每天的小时数乘以玩在线游戏的天数。使用Standard Raven的Progressive Matrices测试所有参与者的智商（IQ）。通过使用自评焦虑量表（SAS）和自评抑郁量表（SDS）来发送焦虑和抑郁。

结构MRI

使用Siemens 3.0 T扫描仪（Magnetom Verio，Siemens，Erlangen，Germany）获得结构图像。使用具有以下参数的三维T192加权体积磁化制备的快速梯度回波序列获得一系列1连续矢状高分辨率解剖图像：TR = 2000 ms，TE = 2.34 ms，TI = 900 ms，翻转角= 9°，FOV = 256 mm×256 mm，切片厚度= 1 mm，矩阵尺寸= 256×256。

基于体素的形态测量（VBM）分析

所有结构图像都使用VBM8工具箱进行预处理¹ SPM8（英国伦敦威康成像神经科学系）² 在MATLAB R2010a（Math Works Inc.，Sherborn，MA，USA）上运行。在重建图像期间执行三维几何校正。之后，将所有参与者的个体原始图像分割成GM，白质（WM）和脑脊髓液（CSF），并通过指数解释登记（通过指数化代数代数）将GM片段归一化到蒙特利尔神经学研究所模板（ DARTEL）（32）。然后通过划分经纱场的雅可比矩阵对已配准的GM图像进行调制，以校正局部膨胀或收缩。采用半高全宽为8mm的各向同性高斯核，以平滑调制的GM图像。来自所有参与者的归一化GM的平均图像用于创建GM蒙版，该蒙版的阈值设置为0.3（选择了计算出的GM分数值> 30％的像素）。然后，将GM遮罩用作统计分析的显式遮罩，以排除具有低GM概率值的像素。

统计分析

进行了体素多元回归分析，以控制所有参与者在控制年龄和受教育年限后GMV与IAT得分之间的相关性。非参数置换方法（33）由FMRIB软件库（FSL）中指定的随机化工具完成³。执行无阈值聚类增强（TFCE）分析，因为它将聚类范围和高度组合成一个统计数据，并且不需要任意选择聚类形成阈值（34）。使用基于排列的非参数测试和5,000随机排列评估GMV和IAT评分之间的相关性。显着性的统计阈值定义为 P <0.01。为了弄清楚网络游戏的持续时间是否影响了GMV和IAT之间的相关性，在将网络游戏的总时间添加为令人讨厌的协变量时，再次进行了Voxel明智的多元回归分析。

在GMV和IAT得分之间具有相关性的聚类定义为关注区域（ROI），并提取每个ROI中的平均GMV。在控制了年龄和受教育年限之后，在平均GMV与IAT得分之间进行了基于ROI的相关分析。然后，将所有参与者分为两个小组，即IAT得分高的组（IAT得分> 50， N = 30）和低IAT评分组（IAT评分≤50， N = 37）。通过一般线性模型分析测试两个亚组之间GMV的差异，控制年龄和教育年限。显着性水平均设定为 P <0.05。

成果

参与者在IAT上的中位数分数为46，用于评估IGD倾向。受试者在玩在线游戏时平均花费5.5 h / day并持续平均56个月。临床和人口统计学特征列于表中 1.

TABLE 1

表1。参与者的特征。

体素相关分析显示双侧中央回旋（postCG），双侧前中央回旋（preCG），右前躯，左后中脑皮层（pMCC），左下顶叶（IPL）的GMVs，以及右中额回（MFG）与IAT评分显着相关（图 1; 表 2）。数字 2 显示了GMV和IAT分数之间基于ROI的相关性。在玩在线游戏的总时间被添加为讨厌的协变量之后，IAT与双侧postCG，左preCG，左pMCC和右MFG的GMV之间仍存在相关性（图 3; 表 3).

图1

图1。显示负面结构的大脑区域与青少年在线游戏玩家的网络成瘾测试（IAT）得分相关。 IAT评分与双侧中央回旋，双侧前中回，右前躯，左后中扣带皮层，左下顶叶小叶和右中额叶回的灰质体积（GMVs）呈负相关。图像下面的数字是蒙特利尔神经学研究所的坐标 z-轴。 colorbar代表-log p.

TABLE 2

表2。脑区域显示出与网络成瘾测试（IAT）得分的结构相关性。

图2

图2。灰质体积（GMV）和网络成瘾测试（IAT）评分之间的基于兴趣区域（ROI）的相关性分析。使用残差是因为在相关分析期间控制了年龄和教育年限。

图3

图3。在控制在线游戏的总时间之后，显示负面结构的脑区域与青少年在线游戏玩家中的网络成瘾测试（IAT）得分相关。 IAT评分与双侧中央回旋，左前中回，左后中扣带皮层和右中额回的灰质体积（GMVs）呈负相关。图像下面的数字是蒙特利尔神经学研究所的坐标 z-轴。 colorbar代表-log p.

TABLE 3

表3。在控制在线游戏的总时间之后，区域显示出与网络成瘾测试（IAT）得分的结构相关性。

如表中所示 4，当根据IAT分数将参与者分为两个亚组时，与低IAT分数组（IAT分数≤）相比，IAT分数高（IAT分数> 50）的八个小组中有七个区域的GMV较低。 50）（P <0.05）。

TABLE 4

表4。基于感兴趣区域（ROI）的两个亚组之间的灰质体积（GMV）的比较。

讨论

在本研究中，GMV和IGD趋势之间的关联在青少年在线游戏玩家的整个大脑中进行了评估。在控制在线游戏总时间的影响后，双侧postCG，左preCG，左pMCC和右MFG的GMV仍然与IGD趋势负相关。与感觉运动过程和认知控制相关的脑区GMV较低的青少年具有较高的IGD倾向。

这符合MFG中GMV作为认知控制中前额叶皮层的一部分的假设（35, 36），与IGD趋势呈负相关。 IGD患者广泛报道结构和功能异常（37–40）。例如，在IA中发现前额皮质激活较少（40）。以前的研究表明IGD个体的前额叶皮质中GM密度和GMV较低（37, 39）。在IGD个体中也揭示了右MFG内较小幅度的低频波动（41）。在吸毒成瘾的个体中也发现了前额叶皮质的异常激活，例如大麻使用者和吸食可卡因滥用者（42–44）。在具有酒精依赖的个体和具有IGD的个体中揭示了前额皮质的功能连接性的类似变化（45, 46）。这些研究表明，前额皮质的结构或功能状况与成瘾有关。在本研究中，右侧MFG的GMV与IAT评分呈负相关，而高IAT评分亚组的GMV低于低IAT评分亚组。右MFG的结构异常可能导致在线游戏玩家的认知控制受损。结果，在线游戏玩家无法控制他们有问题的在线游戏并且表现出更高的IGD倾向。

与假设不一致，我们没有发现腹侧纹状体的GMV与IAT评分相关。腹侧纹状体是与成瘾相关的关键区域，并且通常在成瘾的个体中呈现异常激活（26, 27）。在我们的研究中，我们专注于青少年在线游戏玩家，但不仅仅是IGD个体，这可能是对腹侧纹状体阴性结果的可能解释。但是，这种负面结果应该在未来的大样本研究中得到验证。

出乎意料的是，参与感觉运动过程的preCG，postCG和pMCC显示与IAT评分呈负相关。 preCG在电机规划和指导中发挥了重要作用（47）。青春期是神经发育的关键时期，容易受到环境因素的影响。以前的研究表明，酒精和药物的使用可能会改变青少年发育中的大脑中的GMV（48）。一项研究表明，甲基苯丙胺的长期使用与preCG的GMV减少有关（49）。在我们的研究中，preCG的GMV在高IAT评分亚组中低于低IAT评分亚组。考虑预防和抑制作用在概念上与初级运动皮层相关（50），preCG的GMV降低可能与IGD趋势有关。 postCG由初级感觉皮层组成，参与整合感觉信息（24）。 postCG的GMV与IAT评分之间的负相关意味着具有较高IAT评分的个体中该区域的GMV较低。在患有IGD的青少年中发现了postCG的异常功能连接（51）。在海洛因使用者中，也分别显示了postCG的GMV和皮层厚度的减少（52）和在线游戏成瘾的青少年（53）。受损的postCG可能导致接收，处理和整合身体相关信号的异常，并可能无法指导与唤醒，注意力，压力，奖励和调节相关的持续行为，并最终与成瘾相关（54）。在该研究中，在左侧pMCC中也发现了与IAT评分的负结构相关性。 pMCC展示了与感觉运动网络中涉及的大脑区域的广泛功能连接（55, 56）并且在处理感觉运动整合和电机控制方面具有重要作用（57）。感觉运动区域不仅控制运动的基本方面，还可以塑造人类行为（58）。感觉运动网络的功能特性可能与成瘾的自动化/强迫行为有关（59）。在可卡因成瘾的个体中也报道了感觉运动皮质损伤（60, 61）和酒精摄入（62）。总之，preCG，postCG和pMCC内GMV的减少可能与感觉运动网络的异常有关，并且进一步与IGD趋势相关。

在本研究中，在控制在线游戏总时间的影响后，IAT评分与右侧preCG / postCG，左侧IPL和右侧前躯的GMV之间的负相关性消失。 preCG / postCG参与感觉运动过程（63）; IPL和右前躯与视觉和意图处理密切相关（64–66）。游戏过程要求玩家长时间关注屏幕上微小的变化然后损害他们的视觉能力（65），这可能与视觉注意相关区域的GMV减少有关。以前的研究表明前体的GMV降低（8）和降低IPL的皮质厚度（53）在网络游戏成瘾的个人。我们的研究结果表明，与视觉注意力和感觉运动过程相关的一些脑区的GMV减少受到在线游戏总时间的影响，即具有玩在线游戏的累积效应。

在我们的研究中应该注意几个限制。首先，尽管在脑GMV和IAT评分之间显示出一些相关性，但在该相关性分析中无法澄清因果关系。在IAT评分较高的青少年中观察到较低的GMV可能是由于过度的在线游戏或对IGD敏感的先前存在的情况。其次，IAT是一个主观问卷，需要更客观的方法来评估IGD的趋势。第三，玩在线游戏的总时间只是一个可能的衡量标准，可能不够准确。第四，我们不能排除游戏类型对结果的影响，这应该在未来的研究中加以考虑。最后，在我们的研究中只招募了男性青少年。因此，目前的发现仅限于男性青少年在线游戏玩家。

结论

在这项研究中，在一组青少年在线游戏玩家中研究了与IGD趋势的结构相关性。发现与感觉运动过程和认知控制相关的脑区GMV与IAT评分相关。与感觉运动过程和认知控制相关的区域的较低GMV可能归因于高IGD趋势，这可能导致预防和治疗青少年IGD的新目标。

道德声明

本研究经天津医科大学总医院伦理委员会批准，所有参与者及其监护人均按照机构指导原则提供了书面知情同意书。

作者贡献

NP，YY，XL和QZ设计研究。 XQ，XD，GD，YZ和QZ进行了研究。 YY参与了临床评估。 NP，YZ，GD和QZ分析数据。 NP，YZ，XL，YY和QZ写了这篇论文。

利益冲突声明

作者声明，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。

脚注

参考资料

1。块JJ。 DSM-V的问题：网络成瘾。 AM J精神病 (2008) 165(3):306–7. doi:10.1176/appi.ajp.2007.07101556

CrossRef全文 | Google Scholar

2。 Li Y，Zhang X，Lu F，Zhang Q，Wang Y.中国中小学生网络成瘾：一项具有全国代表性的样本研究。 Cyberpsychol Behav Soc Netw (2014) 17(2):111–6. doi:10.1089/cyber.2012.0482

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