BMC Neurosci。 2017; 18:54。
在线发布2017 Jul 27。 DOI: 10.1186 / s12868-017 - 0375-Y
PMCID:PMC5530585
抽象
背景
据报道,网络游戏障碍(IGD)和具有尼古丁依赖(SND)的吸烟者具有临床特征,例如过度参与,尽管有负面后果和渴望。 本研究旨在探讨在SND和IGD中观察到的背外侧前额叶皮层(DLPFC)的静息状态功能连接性(rsFC)的变化。 在该研究中,27 IGD,29 SND和33健康对照(HC)进行静息状态功能磁共振成像(rs-fMRI)扫描。 通过使用基于时间种子的相关方法研究同步的低频fMRI信号波动,在所有参与者中确定DLPFC连接性。
成果
与HC组相比,IGD组和SND组在右侧岛叶和DLPFC左下额叶中显示出减少的rsFC与DLPFC。 与SND组相比,IGD受试者左侧颞下回和右侧下眶额回中rsFC增加,右侧枕中回,超边缘回和DLPFC下丘脑减少。
结论
我们的结果证实,SND和IGD具有与渴望和冲动抑制相关的类似神经机制。 在IGD和SND受试者之间rsFC与DLPFC的显着差异可归因于长期网络游戏产生的视觉和听觉刺激。
背景
网络游戏障碍(IGD),也称为有问题的互联网使用,是在线网络游戏的过度和经常使用[1]。 IGD不同于药物滥用或药物成瘾,因此不涉及任何物质或化学物质摄入; 然而,过度使用互联网可能导致身体依赖性与其他成瘾情况相似[2]。 目前,IGD已成为世界范围内严重的精神健康问题,因此需要进行进一步的研究,例如将其纳入《精神疾病诊断和统计手册》(第3版,DSM-5)第5节中作进一步研究的条件。 [3]。 提出了以下IGD诊断标准:时间扭曲,花费的时间比最初预期和计划时间长,使用互联网活动来应对或逃避问题,强迫行为,欺骗使用程度,未能停止或控制使用,和离线时对互联网使用的关注[4–6]。 值得注意的是,许多这些行为症状与物质相关的疾病相似[7–9].
目前,IGD的确切发病机制尚不清楚。 一些研究表明,IGD的危险因素与物质依赖的增加有关[10–12]。 大量研究发现IGD和物质依赖性共享相似的神经机制,如尼古丁依赖[9, 13, 14]。 在行为成瘾的基础上,研究人员一直试图将IGD与可能导致成瘾的其他行为问题联系起来,例如药物滥用,酒精滥用和尼古丁依赖[7, 15]。 我们之前的研究显示,与患有IGD的非吸烟者相比,IGD吸烟者右侧直肌回的静息状态功能连接性(rsFC)减少,左侧额中回与后扣带皮质(PCC)的rsFC增加。 此外,在校正前IGD的吸烟者陈的网络成瘾评分(CIAS)中发现PCC与右直肠的连接呈负相关。 结果表明,与IGD非吸烟者相比,IGD吸烟者的脑区功能改变与执行动机和功能有关[9]。 但是,Vergara等人。 [16]描述了物质消费者的前躯体,岛叶,中央后回和视觉皮层的低能量的一般模式。 此外,中央和一个覆盖右侧梭形和舌侧回旋的静息状态网络之间的连通性减少表明它们与危险饮酒的严重程度显着相关。 在吸烟者中,观察到丘脑和壳核之间的低能量。 相比之下,角回显示与吸烟相关的前躯的超连接性,并且与尼古丁依赖的严重程度显着相关。 这些结果表明可以分离和鉴定酒精和尼古丁的特殊作用。 韩等人。 [8]发现IGD受试者和酒精依赖(AD)在背外侧前额叶皮质(DLPFC)和扣带,小脑以及DLPFC和眶额皮质之间的负rsFC值中具有正rsFC值。 发现AD组在DLPFC,纹状体区域和颞叶之间具有正rsFC值,而IGD组在这些区域中显示负rsFC值。 他们的结论是,这两个群体的执行功能都可能存在缺陷。
在这项研究中,我们试图检测IGD患者的rsFC与尼古丁依赖(SND)吸烟者之间的差异,并探讨这种差异的机制。 根据Han等人的说法。 [8],酒精等特定物质诱发的渴望与DLPFC活性密切相关[17]。 此外,DLPFC被认为在调解执行功能障碍,酒精依赖,包括冲动性和滥用可能性加重的临床症状方面发挥关键作用[18]。 本研究旨在评估IGD和SND中的DLPFC种子rsFC。
方法
参与者成员
本研究经中国上海交通大学仁济医院和医学院研究伦理委员会批准[2016] 079k(2),并获得所有科目的书面知情同意。 在MRI检查之前,所有参与者都被告知了我们研究的目的。 在该研究中包括的86参与者中,通过脑MRI从Jan 2016到Dec 2016评估,27具有IGD,29 SND和30健康对照(HC)。 正如我们之前的研究[9],遇到由Beard和Wolf修改的网络成瘾诊断问卷(即YDQ)测试的IGD受试者[19]是从上海心理健康中心心理门诊招募的。 同时,SND和HC组是通过广告招募的。 IGD组每周玩网络游戏大约42–70小时(平均±SD:44.31±10.27)。 DSM-IV结构性临床访谈中的适当问题[20用来评估尼古丁依赖性。 来自IGD和HC组的参与者从未吸烟,也没有参与者自我报告每日饮酒或其他物质使用障碍(SUD)。 在当前研究开始之前,所有SND受试者都开始吸烟2-10年。 他们都是每天吸烟的人,每天吸烟约10–45支香烟(平均±SD:21±1.76)。 CIAS [21],自评焦虑量表(SAS)[22],自评抑郁量表(SDS)[23],Barratt冲动量表-11(BIS-11)[24]和Fagerstrom尼古丁依赖试验(FTND)[25进行了评估参与者的临床特征。 CIAS是一种自我报告的措施,具有良好的可靠性和有效性,并已用于衡量网络成瘾的严重程度[26]。 FTND是一个六项自我报告调查问卷,用于评估尼古丁依赖的严重程度[25]。 所有问卷最初都用英文写成,然后翻译成中文。
所有参与者都是右撇子,没有参与者(1)曾因重大精神疾病或精神疾病病史住院治疗; (2)一种物质使用除尼古丁成瘾以外的疾病; (3)精神发育迟滞; (4)神经系统疾病或损伤; (5)对MRI的不耐受。
MRI采集
使用带有标准磁头线圈的3.0T MRI扫描仪(GE Signa HDxt 3T,美国)获得图像。 使用约束性泡沫垫来减少头部运动,并使用耳塞来减少扫描仪噪音。 SND组必须在扫描前1小时戒烟。 如我们先前的研究所述,使用梯度回波-平面序列获取静止状态的功能性MRI数据[9]。 然后,进行34个横向切片(重复时间[TR] = 2000 ms,回波时间[TE] = 30 ms;视场[FOV] = 230×230 mm2; 3.6×3.6×4毫米3 体素大小)沿前连合-后连合线对齐。 每次fMRI扫描持续440 s。 在扫描过程中,指示参与者闭着眼睛保持清醒,并且不认为任何特定的对象。 扫描后,要求受试者确认他们在扫描过程中保持清醒状态。 此外,高分辨率的T1加权解剖图像(TR = 6.1 ms,TE = 2.8 ms,TI = 450 ms,切片厚度= 1 mm,间隙= 0,翻转角= 15°,FOV = 256×256 mm2,切片数= 166,1×1×1 mm3 体素大小)使用3D快速破坏梯度调用的序列图像。
统计分析
比较各组的人口统计学和临床测量。 使用社会科学软件的统计软件包(版本18)进行单向ANOVA测试以评估3组之间的差异。 然后进行Bonferroni事后检验以评估每对组之间的差异。 对于所有分析,2的0.05尾p值被认为是统计学显着的。
功能性MRI预处理使用工具箱进行数据处理和脑成像分析(http://rfmri.org/dpabi)[27]。 丢弃每个功能时间序列的前10个卷后,将对剩余的210张图像进行预处理。 进行了切片定时校正,重新对齐和空间归一化,以及平滑处理(最大半宽度为6毫米)。 回归出包括整体,脑脊髓液,白质和六个运动参数的时间序列预测变量的讨厌协变量,以改善信噪比并最小化运动伪影。 此项研究中没有参与者表现出大于1.5 mm的运动,并且在 x, y或 z1.5轴上的3°,轴或最大旋转。 此外,平均逐帧位移(FD)是通过从每个时间点平均每个受试者的FDi来计算的[28]。 各组的平均FD值之间无差异(p = 0.71)。 然后,我们对每个体素的时间序列应用了时间滤波(0.01–0.08 Hz),以减少高频噪声和低频漂移的影响[29–32]。 在当前研究中,DLPFC被用作感兴趣区域(ROI)种子,并且DLPFC模板如先前研究中所述制备[8].
然后,对种子区域内的每个体素中的血氧水平依赖性信号时间序列进行平均,以生成参考时间序列。 通过计算参考时间序列和来自其他脑体素的时间序列之间的相关系数来产生每个受试者的相关性图。 通过Fisher's z变换从相关系数转换Z值以改善分布的正态性[31]。 之后,将单个z分数输入到单样本的SPM8中 t 以体素方式进行测试,该方法用于确定与每组内的DLPFC具有显着正相关或负相关的脑区域。 将个体评分输入SPM8进行随机效应分析,然后进行单因素方差分析。
关于年龄,性别,教育,SAS得分,SDS得分和BIS-11得分的差异在主题维度上针对每个rsFC进行回归。 使用功能神经影像分析(AFNI)软件包(NIMH,Bethesda,MD USA)中的AlphaSim程序进行多重比较校正;可在 http://afni.nimh.nih.gov/afni)[33],由蒙特卡洛模拟确定。 显着差异定义为在p <0.05的阈值下幸存的差异,经AlphaSim校正(每个体素的组合阈值p <0.001,簇大小> 11体素,产生的校正阈值p <0.05)。 然后使用两个样本的t检验进行小组互动分析。 差异是根据ANOVA的结果通过应用蒙版将t检验限制在重要的大脑区域而得出的。 进行AlphaSim校正阈值p <0.05(p阈值p <0.001,簇大小> 11体素的组合阈值)作为多重比较校正。 然后,在MNI脑模板上掩盖表现出明显差异的脑区域。
成果
人口统计学和临床特征
表 1 列出了每个群体的人口统计和临床措施。 在年龄和受教育年限方面,IGD和HC组之间没有观察到显着差异。 然而,在IGD和SND组之间以及HC和SND组之间发现了显着差异。 由于没有女性吸烟者参与该研究,因此获得了性别方面的差异。 与其他11组相比,IGD受试者具有更高的CIAS,SAS,SDS和BIS-2。
DLPFC连通性分析
三组单因素方差分析
在颞下回左侧,岛叶,额下回,颞中回右侧,眶上回,楔形,上眶额回,脑岛,下眶额回,rsFC与DLPFC之间存在显着差异,和额上回(表 2; 图。 1).
DLPFC连接的组间分析:IGD与HC
与HC组相比,IGD组在DLPFC的左下颞回,右颞上回和右中额回中表现出显着增加的rsFC。 此外,使用DLPFC在左下额叶,右侧内侧额眶回,脑岛,枕中回,颞上回和楔中发现rsFC减少(表 3; 图。 2).
DLPFC连接的组间分析:SND与HC
讨论
在这项研究中,我们观察到与SND组相关的IGD组中相似和不同的大脑连接。 我们检测到SND和IGD组在右侧脑岛和左额下回的DLPFC下降了rsFC。 此外,IGD受试者在眼眶额叶皮质和颞叶,枕叶和顶叶中表现出与DLPFC不同的rsFC。
证据表明许多行为症状,甚至是IGD的神经机制,都类似于SUD [14, 34]。 SUD涉及药物,尼古丁或酒精使用的慢性复发模式,尼古丁依赖是其最常见的形式之一。 SUD可导致神经学改变,特别是涉及认知 - 行为控制的额叶结构。 皮质区功能障碍的网络,包括DLPFC,前扣带皮层和外侧顶叶皮层,与行为抑制的缺陷有关。 这种功能障碍与失去对物质摄入的控制有关,这可能是SUD病理进展的关键步骤[35, 36]。 IGD与SUD的不同之处在于不涉及化学物质或物质的摄入; 然而,过度使用互联网也可能导致与其他成瘾相似的身体依赖[2]。 特别地,抑制电路的低激活是SUD和行为成瘾中的共享神经机制。 前额皮质的功能受损可能与高冲动性有关,而这反过来又可能导致认知控制受损和IGD发展[37]。 尽管IGD的确切机制需要进一步研究,但已经提出了其认知 - 行为模型。 该模型侧重于三个领域,包括与奖励寻求和压力减少相关的动机驱动,与执行抑制相关的行为控制,以及涉及权衡参与动机行为的利弊的决策[38].
根据以前的研究,DLPFC的功能和结构异常都在IGD中常见[39, 40]。 复杂的认知功能通常与DLPFC的激活有关[41]如冲突引起的行为调整,注意力,工作记忆和抑制控制[42–44]。 DLPFC与其他皮层区域相连,并将当前的感官体验与过去经历的记忆联系起来,以指导并产生适当的目标导向行为[13, 45]。 因此,当存在物质线索并产生正预期时,DLPFC可能有助于协调和保持在渴望响应期间从其他大脑区域接受的表示[46].
我们检测到SND和IGD组均在右侧脑岛中减少了rsFC,并且使用DLPFC左侧额下回。 岛叶与尼古丁依赖的烟草吸烟者的线索诱导的渴望和复发有关[47]。 并且眶额皮质参与刺激奖励的评估和物质奖励期望的明确表示[7]。 我们的结果与先前的研究一致,这些研究强调大脑区域,例如腹内侧前额叶皮质,脑岛,丘脑和小脑,这与吸烟密切相关。 结构MRI研究显示,吸烟者前额叶皮质,前扣带皮层,脑岛,丘脑和小脑的灰质整合度降低[48–50]。 刘等人。 [51使用任务状态fMRI研究了IGD个体的脑功能。 IGD组显示在顶叶小叶,岛叶,前躯,扣带回,颞上回和脑干左侧右侧激活增加。 互联网视频游戏激活位于颞,顶叶,枕叶和额叶回的空间,注意力,视力和执行中心。 在具有额叶皮层功能减退的IGD受试者中注意到异常的脑功能。 刘等人。 检测到IGD受试者显示右侧大脑半球的侧向激活,他们发现大多数区域位于右半球。 健康受试者的神经影像学研究报告说,右半球,特别是右侧额下回,在成功的反应抑制后被激活[52, 53]。 在失败的反应抑制期间(即错误产生运动反应的试验),中线额叶结构,特别是包括前辅助运动区和背前扣带皮层的背内侧前额叶皮层(dmPFC)通常被激活[54]。 因此,右下额回对于反应抑制至关重要,而dmPFC与反应监测相关,尤其是冲突和错误监测[14].
IGD受试者在眼眶额叶皮质和颞叶,枕叶和顶叶中表现出与DLPFC不同的rsFC。 我们的研究结果与以前的研究结果相比,将酒精依赖的rsFC与DLPFC与IGD中的相比较[8]。 他们认为,酒精依赖中观察到的连接性与IGD中的连接性不同,因为前者存在不同的共患疾病,早期患病年龄以及视觉和听觉刺激。 视觉和听觉注意力是主要感官系统输入响应网络游戏的结果[55]。 极度网络游戏可能导致视力丧失或听力问题[56]。 顶叶皮层内皮质量的增加与职业游戏玩家的长期游戏有关,因此可能与视觉空间注意力的增加有关[57, 58].
当然,这项研究也有局限性。 首先,横断面设计使我们无法确定rsFC中的群体差异是否是IGD和尼古丁依赖的脆弱性因素。 其次,我们的研究中群体规模不平衡,三组中性别,年龄和教育等参数不匹配。 即使在统计分析期间控制了品种,不平衡组的大小也可能影响结果。 第三,SND组的平均FTND是6.5,因此尼古丁依赖的严重程度不够高。 因此,增加参与者的数量是必要的。
结论
rsFC是一个非常强大的工具,用于探索多方面的神经精神疾病,例如系统级的物质和非物质成瘾。 我们的结果证实,尼古丁依赖和IGD可能具有与渴望和冲动抑制相关的类似机制。 观察到具有IGD的受试者和SND受试者的rsFC之间的差异可归因于长期互联网游戏的视听信息处理中的损害。
作者的贡献
概念化:YZ和JX; 形式分析:YS,MC,YW和YZ; 调查:XG,YS,WD,MC,YD和XH; 方法:YW和YZ; 可视化:YS; 写作原稿:XG,YS和YZ; 写作评论和编辑:YZ。 所有作者都已阅读并批准了最终版本。
致谢
不适用
相互竞争的利益
作者声明,该研究是在没有商业和金融关系的情况下进行的,这可能被视为潜在的利益冲突。
数据和材料的可用性
在当前研究期间使用和分析的数据集可在相应的作者的合理要求下获得。
道德批准并同意参与
本研究经中国上海交通大学仁济医院和医学院研究伦理委员会批准[2016] 079k(2)。 在MRI检查之前,所有参与者都被告知了我们研究的目的。 每位参与者提交了书面知情同意书。
资金
该研究得到了国家自然科学基金(No.81571650)和上海市科学技术委员会医学指导项目(西医)(No.17411964300)的支持。 资助者在研究设计,数据收集和分析,决定发表或准备手稿方面没有任何作用。
出版商的说明
Springer Nature在发布的地图和机构隶属关系的管辖权要求方面保持中立。
缩略语
IGD | 网络游戏障碍 |
SND | 尼古丁依赖的吸烟者 |
RSFC | 静止状态功能连接 |
DLPFC | 背外侧前额叶皮质 |
HC | 健康的控制 |
RS-fMRI的 | 静息状态功能磁共振成像 |
PCC | 扣带皮质后 |
CIAS | 陈的网络成瘾分数 |
AD | 酒精依赖 |
SUD | 与物质有关的疾病 |
SAS | 自评焦虑量表 |
SDS | 自评抑郁量表 |
BIS-11 | Barratt冲动量表-11 |
FTND | Fagerstrom测试尼古丁依赖性 |
TR | 重复时间 |
TE | 回声时间 |
FOV | 视野 |
FD | 框架位移 |
投资回报率 | 感兴趣的地区 |
AFNI | 功能神经影像分析 |
dmPFC | 背内侧前额叶皮质 |
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参考资料