白质结构完整性的弥散张量成像与网络游戏障碍青少年的冲动性相关（2017）

。 2017 Aug; 7（8）：e00753。

在线发布2017 Jun 21。 DOI：  10.1002 / brb3.753

PMCID：PMC5561314

辛杜, 1， † 林琳琳, 1， † 杨永新, 2， † 辛琪, 1 高培红, 3 张杨, 1 Jiyu Zhu, 3 Guijin Du, 3 戴寿平, 3 李晓东,通讯作者 3 和 张全通讯作者 1

抽象

介绍

互联网游戏障碍（IGD）通常定义为个人无权控制互联网游戏导致严重的负面后果，而冲动性格已被视为IGD的标志性特征。 最近的研究表明，白质（WM）的结构完整性在个体冲动的神经调节中起着重要作用。 但是，尚无研究检查IGD青少年的WM完整性与冲动之间的关系。

方法

在这项研究中，招募了具有IGD和33健康对照（HC）的32青少年，并且使用体素相关分析研究了整个脑WM中的冲动性和分数各向异性（FA）值之间的关系的组间差异。

成果

我们的研究结果显示，右侧皮质脊髓束（CST）和右侧枕叶WM的冲动性与FA值之间的相关性存在显着的组间差异。 基于兴趣区域的测试显示，这些聚类的FA值与IGD青少年的冲动性呈正相关或不显着相关，与HC中的显着负相关相反。

结论

IGD青少年中这种改变的相关性可能反映了潜在的WM微观结构变化，这可能与IGD青少年的更大冲动有关，并为该人群的干预提供了可能的治疗目标。

关键词： 扩散张量成像，冲动，网络游戏障碍，白质

1。 介绍

互联网游戏障碍（IGD）是亚洲（例如中国和韩国）（Dong，Devito，Du和Cui， 2012）定义为个人无法控制互联网游戏，从而导致负面后果，例如人生中的心理，社会，学校和/或工作困难（曹，苏，刘和高， 2007; 年轻， 1998）。 近年来，IGD被列为第三部分，即未来研究的条件，精神疾病诊断和统计手册，第五版（DSM-5）（协会AP， 2013）。 此外，已证明冲动性在IGD的发展和进程中起重要作用。 一些研究人员（Cao等， 2007; Shapira，Goldsmith，Keck，Khosla和McElroy， 2000; 年轻， 1998）暗示包括IGD在内的网络成瘾是一种冲动障碍，或至少与冲动控制有关。 最近的研究（Cao等， 2007; Chen等， 2015; Ko等， 2014, 2015; Luijten，Meerkerk，Franken，van de Wetering和Schoenmakers， 2015）发现，与健康对照组（HCs）相比，患有IGD /网络成瘾的青少年具有更大的冲动性。 使用与冲动控制相关的任务（例如，Go-NoGo，Go-Stop和/或Stroop范例）进行的行为研究已经证明了IGD青少年的行为控制困难（Cao等， 2007; 董周＆赵 2010, 2011; 林等 2012; Liu等， 2014; Luijten等， 2015）。 在前瞻性纵向调查中，Gentile（Gentile等， 2011）揭示冲动性是IGD发展的危险因素。 此外，在有关IGD药物治疗的研究中，据报道冲动性和选择性注意与IGD的发病机制以及IGD的严重程度有关（Song等， 2016）。 鉴于巨大的冲动性是青少年危险行为（例如，自杀未遂和犯罪）的潜在原因，预计将对IGD青少年更大冲动的神经基质进行调查。

许多研究表明，健康受试者的冲动与多个灰质区域的结构或功能之间存在显着的相关性（Boes等， 2009; 布朗，麦纳克，弗洛里和哈里里， 2006; Cho等， 2013; Dambacher等， 2015; Farr，Hu，Zhang和Li， 2012; Gardini，克隆人和Venneri， 2009; Matsuo等， 2009; Muhlert＆Lawrence， 2015; Schilling等， 2012, 2013, 2013; Van den Bos，Rodriguez，Schweitzer和McClure， 2015）。 在过去的几年中，弥散张量成像（DTI）技术在评估人脑中白质（WM）道的完整性方面显示出了巨大的希望（Guo等， 2012, 2012），而在健康青少年中，双侧额叶和颞叶的白质（WM）完整性与冲动呈负相关（Olson等， 2009）。 与成瘾有关的研究还表明，在许多西医地区的冲动性和完整性之间存在显着的相关性。 例如Herting，Schwartz，Mitchell和Nagel（2010）报道了在有酗酒家族史的青年中，通过延迟贴现任务检测到的左下纵筋膜FA值与右脉冲光具有更大的冲动之间的FA值之间的关系，这表明破裂的白质微观结构可能是内在的饮酒障碍的危险因素。 Fortier等人的研究。 （2014）发现整个额-纹状体回路的FA值降低可能会介导戒酒者的冲动行为。 此外，WM完整性与药物滥用之间的关系也得到了证明。 在可卡因滥用者中发现，较大冲动性与前体和额叶WM的FA值之间存在负相关关系（Moeller等， 2005; 罗梅罗，阿森西奥，帕劳，桑切斯和罗梅罗， 2010）。 这些结果表明，多个WM区域的破坏完整性在介导成瘾条件下更大的冲动性方面起着重要作用。

越来越多的神经影像研究表明，IGD青少年冲动性较强的神经底物。 最近，功能性神经影像学研究显示，与HCs相比，IGD青少年在执行冲动控制相关任务时在额叶纹状体网络，补充运动区，扣带回皮层，顶叶和顶叶中表现出异常激活（Chen等等 2015; 丁等 2014; Dong等， 2012; Ko等， 2014; Liu等， 2014; Luijten等， 2015）。 此外，响应抑制网络中的异常有效连接（Li等， 2014）并改变了多个大脑区域之间的静止状态功能连接（Kim等， 2015; Ko等， 2015）也被发现与IGD青少年的冲动性有关。 此外，我们先前对冲动的结构相关性的研究表明，与HCs相比，IGD青少年在与行为抑制，注意力和情绪调节有关的大脑区域中冲动与灰质体积之间的相关性降低了（Du等， 2016）。 尽管DTI研究表明与HC相比，IGD青少年的WM完整性受损（Dong，DeVito，Huang和Du， 2012; 郑韩，金，李和仁肖， 2016; 林等 2012; Weng等， 2013; 邢等， 2014; 袁等 2011, 2016），IGD青少年的冲动性与WM完整性之间的关系尚不清楚。 先前的研究表明，就神经心理学和神经生理学而言，行为成瘾与物质成瘾相似（Alavi等， 2012）。 因此，我们假设，IGD作为一种行为成瘾，也可能导致冲动与WM完整性之间的关系发生改变（如其他成瘾中所观察到的那样（Fortier等， 2014; Moeller等， 2005; Romero等， 2010).

在这项研究中，我们的目的是评估基于DTI分析的冲动性和WM完整性之间的关系，在一组IGD青少年中相对于人口统计学匹配的HC。 基于之前的研究，我们假设具有更好的冲动性控制的HC具有更高的WM完整性（负相关），然而，由于IGD青少年具有更大冲动性的特征，IGD青少年的WM完整性将补偿性增加（改变为正相关） 。 这项研究可能为IGD青少年冲动的神经生物学表现带来新的见解。

2。 材料和方法

2.1。 主题

2014年XNUMX月至XNUMX年XNUMX月，从临沂市第四人民医院心理康复中心招募了XNUMX例患有IGD的男性青少年，我们纳入了XNUMX例年龄和文化程度相匹配的男性HC。 所有受试者都是右撇子。 回答“是否添加互联网的年轻诊断问卷”且回答为“五个”或更多的青少年被诊断为IGD（年轻， 1998）。 此外，该研究中所有的IGD青少年都必须满足另外两个入选标准，即，在线游戏时间≥4小时/天，Young's网络成瘾测试（IAT）得分≥50。在我们的研究中，互联网添加达到了杨氏诊断问卷的诊断标准，每天花在网络游戏上的时间不超过2小时，并且IAT得分低于50。所有受试者的排除标准如下：（ 1）基于MINI-International Neuropsychiatric Interview（MINI）进行的任何DSM-IV Axis I诊断，（2）通过临床评估和医疗记录评估的神经系统疾病或神经系统后遗症的存在，或（3）使用精神药物或药物滥用。 此外，该调查表还用于记录香烟和酒精的消费量。 使用自评焦虑量表（SAS）和自评抑郁量表（SDS）评估焦虑和抑郁状态。 进行了一系列神经心理学测试，以评估参与者的认知范围。 使用标准的罗文渐进矩阵对所有参与者的智商（IQ）进行了检查。 通过前向和后向数字跨度测试评估工作记忆，并使用听觉言语倾斜测试对短期和长期记忆进行测试。 信息处理速度通过跟踪测试（TMT-A）进行了测试。 执行功能已通过TMT-B测试。 该研究方案已得到天津医科大学总医院伦理委员会的批准，所有参与者及其监护人均根据机构指南提供了书面知情同意书。

2.2。 冲动性评估

Barratt冲动量表11（BIS-11）（Patton，Stanford和Barratt， 1995）用于评估本研究中所有受试者的冲动。 BIS-11是一种自我报告测量，旨在评估由30项目组成的冲动性，包括以下三个分量表：注意冲动（AI，注意力缺陷，思维敏捷，缺乏认知耐心），运动冲动（MI，浮躁）行动）和非计划冲动（NI，缺乏未来方向）。 所有项目都以4点的李克特量表（很少/从不，偶尔，经常，几乎总是/总是）回答。 三个分量表得分的总和被视为原始冲动（RI）。 分数越高反映出更高的冲动性。

2.3。 数据采集

DTI数据是使用Siemens 3.0‐T扫描仪（Magnetom Verio，Siemens，Erlangen，德国）获取的，具有单次自旋回波回波平面成像序列和以下参数：TR = 7000 ms，TE = 95 ms，翻转角= 90°，FOV = 256 mm×256 mm，矩阵大小= 128×128，切片厚度= 3 mm，48个无间隙切片，64个编码扩散方向，ab值为1,000 s / mm2，并且无需扩散加权即可获得一个体积（b = 0 s / mm2）。 使用T1加权体积磁化准备的快速梯度回波序列来获取一系列具有以下参数的192个连续矢状高分辨率解剖图像：TR = 2,000 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。

2.4。 DTI数据处理

使用FMRIB的扩散工具箱（FSL 4.0， http://www.fmrib.ox.ac.uk/fsl）并包括以下步骤：通过将每个扩散加权图像的仿射对准应用于非扩散图像，校正所有DTI数据中的涡流畸变和头部运动伪影； 使用健壮的脑部提取工具（BET）从每个参与者的DTI图像中剥离头骨； 然后使用FSL中的FMRIB扩散工具箱来计算FA，径向扩散率（RD）和轴向扩散率（AD）图。 使用两步法将各个扩散指数（FA，RD和AD）共同注册到MNI空间中。 首先，使用仿射方法（0个参数）将每个受试者的大脑提取的b = 1图像与他的T12图像进行配准。 然后，将T1图像仿射共配到MNI空间的T1模板中。 最后，使用上述步骤生成的仿射参数将扩散指数写入MNI空间，并切成2×2×2 mm3。 使用6-mm全宽半高的各向同性高斯核对标准化的FA，RD和AD图进行平滑。

2.5。 统计分析

两个样本 t - 使用SPSS 11，使用测试来检查年龄，教育，在线游戏时间（小时/天），IAT分数，SAS分数，SDS分数，BIS-18.0分数和认知变量的组间差异。 卡方检验用于检查吸烟率的组间差异。 显着性水平设定为 p <.05。

使用FSL的基于排列的非参数检验（具有5,000个随机排列）对冲量和FA值之间的相关性进行了体素统计分析。 FA值被认为是因变量，组（HCs与IGD），BIS-11（RI，AI，MI和NI）得分，它们之间的相互作用被认为是有趣的自变量，年龄，SAS得分和SDS得分被视为混淆变量。 在进入模型之前，在每个组中降低每个受试者的BIS-11（RI，AI，MI和NI）分数。 将阈值> 0.3二进制化的先验WM模板用作掩码，以将统计分析限制在WM区域内。 首先，通过计算WM蒙版中每个体素的FA值与BIS-11（RI，AI，MI和NI）得分之间的回归系数，来估算每组的冲动性和FA值之间的相关性。 接下来，在模型中比较回归系数的组间差异。 无阈值群集增强（TFCE）用于纠正多个比较（p <.05）。

在FA值与BIS-11（RI，AI，MI和NI）得分之间的相关性中具有显着组间差异的区域被定义为感兴趣区域（ROI）。 然后提取ROI中的平均FA值。 在控制年龄和SAS和SDS评分以确认结果后，还在每组中对平均FA值和相应的BIS-11（RI，AI，MI和NI）评分进行基于ROI的偏相关分析。体素分析。 Bonferroni校正用于控制多重比较。

使用FSL的基于排列的非参数检验和5,000个随机排列对FA，AD和RD的组间差异进行Voxel统计分析。 TFCE用于校正多个比较（p <.05）。

3。 结果

3.1。 人口统计学和临床​​数据

在年龄，教育，认知变量或吸烟率方面没有显着的组间差异。 没有一个人习惯性地饮酒。 IGD组的在线游戏时间（小时/天），IAT分数，SAS分数，SDS分数和BIS-11（RI，AI，MI和NI）得分显着高于HC中的得分。 所有人口统计学和临床​​数据列于表中 1.

表1 

人口统计学和临床​​数据

3.2。 体素相关比较

体素相关性分析显示，在HC组中，RI评分与双侧颞叶，顶叶和枕叶WM区域和右内囊的FA值呈负相关。 MI评分与双侧额叶，颞叶，顶叶和枕叶WM区，胼call体和右内囊后部的FA值呈负相关。 双侧外囊，右内囊后小腿，右枕叶和顶叶WM区的FA值与NI评分呈负相关（p <.05，TFCE校正）（图 1）。 在IGD组中，BIS-11评分与整个WM的FA值没有显着相关性。

图1 

脑区域显示出FA值与HC中的冲动性（RI，MI，NI）之间的负相关性

体素相关性分析显示，与HC相比，IGD青少年在RI评分和右CST的FA值（在内囊的后部）之间表现出更高的相关性。 IGD青少年的NI评分与右侧CST（内囊后部）的FA值以及NI评分与右枕部WM区域FA值之间的相关性也较高（p <.05，TFCE校正）（表 2图 2）。 在整个WM中，AI和MI评分与FA值的相关性没有显着的组间差异。

图2 

脑区域显示IGD青少年的FA值与BIS-11（RI和NI）评分之间的相关性与HC相比有所改变。 （a），右CST（在内囊后部）; （b），正确的CST（在后部小腿 ...

表2 

区域在FA值和冲动性之间的相关性中显示出显着的组间差异

3.3。 ROI智能相关分析

在FA值和冲动性之间的相关性中具有显着组间差异的三个簇被定义为ROI。 基于ROI的相关性分析显示，BIS-11（RI和NI）得分与HC中三个ROI内的FA值之间存在显着的负相关（p <.05 / 6，Bonferroni校正），而在IGD组中，右CST的FA值与BIS-11（RI和NI）评分之间观察到显着正相关（p <.05 / 6，Bonferroni校正）（图 2）。 右枕部WM区域的FA值与IGD组的NI评分之间没有显着相关性。

3.4。 FA，RD和AD值的组间比较

在整个WM的体素组间比较中，FA，RD或AD值没有显着的组间差异。

4。 讨论

在这项研究中，评估了IGD青少年中WM完整性和冲动性之间的相关性。 在HC中，多个WM区域的FA值与冲动呈负相关，这与先前关于健康年轻受试者白质完整性与延迟贴现行为之间关系的研究结果一致（Olson等， 2009）。 IGD青少年在冲动性与右侧CST和右枕部WM区域的FA值之间呈现出正相关或不显着相关性，与HC中的显着负相关形成对比。

CST包含从初级运动，前运动，辅助运动，体感，顶叶和扣带皮质到脊柱的纤维，并且在转移运动相关信息中起着重要作用，例如自主运动和运动控制（Porter， 1985）。 先前的神经影像学研究提供了证据，证明CST投射区域在调节健康受试者的冲动性方面起着重要作用（Brown等， 2006; Farr等， 2012）。 一项对健康饮酒者的功能磁共振成像研究表明，在抑制反应过程中，右额运动区/运动前区的激活与冲动得分成反比，这表明大冲动与运动控制系统的损伤有关（Weafer等， 2015）。 Olson等人的研究。 （2009）表明，在健康青少年的延​​迟贴现任务中，正确CST的FA值较高与冲动表现较少有关。 在我们的研究中，在HC中发现冲激性与右CST的FA值之间呈负相关，这与Olson的研究结果一致。 开尔文（Kelvin）的体素相关分析还表明，对于慢性可卡因使用者，BIS-11测得内囊后部的FA值低与冲动性增加有关（Lim等， 2008）。 这些结果表明，IGD青少年冲动性与CST FA值之间的相关性改变可能反映了可能与IGD青少年更大的冲动性相关的潜在WM微观结构变化。

在我们的研究中，与HCs相比，IGD青少年的FA，AD或RD值没有显着变化，但与HCs中的显着负相关相比，冲动性和FA值之间呈现正相关。 在没有DTI度量标准变化的情况下，IGD青少年中冲动性和DTI度量标准之间的相关性存在两种可能的解释。 遗传因素有助于IGD的发展（Li，Chen，Li，＆Li， 2014）。 我们研究的IGD青少年仍处于WM成熟过程中，相对于健康受试者，不同的遗传背景可能使他们以不同的方式经历WM发育和可塑性（Giedd＆Rapoport， 2010）。 因此，在IGD青少年中，不同的遗传背景可能是冲动性和DTI指标之间相关性改变的部分原因。 但是，这种解释需要将来通过基因研究来证实。 IGD青少年中冲动性和DTI指标之间相关性发生变化的另一种可能解释与IGD对WM微结构的影响有关。 先前的研究已经证明，IGD个体中CST的WM完整性提高（Jeong等， 2016; 袁等 2011; 张等 2015）。 尽管CST的DTI指标之间没有显着的族间差异，但是在IGD青少年中，冲动性和FA值之间存在正相关，这表明IGD青少年中倾向于抑制冲动的FA值相对较高。 我们研究的IGD青少年在认知能力上没有显着改变，这表明在检查时IGD对他们的认知功能有一定的影响，还需要进行纵向研究以确认IGD对WM微结构的动态影响。 此外，多项功能磁共振成像研究对IGD青少年的抑制控制研究表明，与健康受试者相比，IGD青少年的冲动性更高，抑制控制更低，并在IGD青少年的中央前回和辅助运动区出现异常的大脑激活（Chen等， 2015; 丁等 2014; Dong等， 2012; Liu等， 2014; Luijten等， 2015）。 总之，这些发现使人们认为运动系统的功能和结构状态（包括皮质和WM纤维束）与IGD青少年的更大冲动性相关。

此外，与HC相比，在我们的研究中，IGD青少年的冲动性与右枕WM区FA值之间的相关性消失了。 在IGD青少年中，枕骨WM的FA值增加，这可能是网络游戏重复产生的原因（Jeong等， 2016）。 枕叶皮质内的灰质量与视频游戏成瘾分数和一生中视频游戏的数量呈正相关（Kuhn＆Gallinat， 2014）。 此外，在爱荷华州赌博任务中表现较高的行为与酒精依赖型受试者的枕骨WM完整性降低有关（Zorlu等人， 2013）。 有理由认为，作为视觉信息传递道，右枕叶皮质下WM可能在IGD青少年中具有潜在的微观结构变化，这导致冲动性和FA值之间的相关性改变。

还应注意本研究的一些局限性。 首先，我们研究的横截面设计使我们无法得出关于缺失相关性与IGD之间因果关系的结论。 为了解决IGD青少年缺乏相关性是由于先前存在的异常结构发展还是继发于IGD，遗传研究和纵向研究是必要的。 其次，我们的研究中只包括男性青少年，因为年轻男性相对于女性和其他年龄组的IGD患病率要高得多。 我们的研究结果应被视为特定于患有IGD的男性青少年。 最后，IGD的分类完全基于自我报告测量（YDQ和IAT），这是不合适的，更详细的临床访谈应该包括在未来研究中评估IGD。

总之，HCs中多个WM区域内的冲动与FA值之间呈负相关，表明健康受试者的冲动控制是正常的神经机制。 IGD青少年中冲动与CST和枕部WM的FA值之间的相关性改变可能反映了潜在的WM微观结构变化，这可能与IGD青少年的较大冲动有关。 在对IGD进行药物治疗的研究中，据报道冲动性和选择性注意与IGD的发病机理有关，并且与IGD的严重程度有关（Song等， 2016）。 我们的研究进一步确定了IGD青少年冲动性的神经生物学特征，并暗示针对改善冲动性和WM完整性之间改变的相关性的治疗将需要进一步调查。

利益冲突

没有声明。

Du X，Liu L，Yang Y，et al。 白质结构完整性的扩散张量成像与网络游戏障碍青少年的冲动相关。 脑行为。 2017; 7：e00753 https://doi.org/10.1002/brb3.753

贡献者信息

李晓东，电邮： moc.621@9189918dxl.

张泉，电子邮件： moc.361@2190nauqgnahz.

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