在延迟折扣任务（2017）期间，功能失调的前额叶功能与网络游戏障碍患者的冲动有关

面前。精神病学，13十二月2017 | https://doi.org/10.3389/fpsyt.2017.00287

王一凡^1,2, 胡彦波³, 徐娇婧⁴, 周鸿利¹, 小林⁵, 小霞杜⁶ 和董广恒^1,7*

¹浙江师范大学心理系，金华，中国
²华东师范大学心理与认知科学学院，上海
³伦敦城市大学心理学系，英国伦敦
⁴西南大学心理学院，重庆，中国
⁵北京大学北京清华生命科学中心，北京，中国
⁶华东师范大学物理系，上海市磁共振重点实验室，上海
⁷浙江师范大学心理与脑科学研究所，中国金华

网络游戏障碍（IGD）被定义为持续使用网络游戏而忽视不良后果，越来越引起公众的广泛关注。本研究旨在通过比较18 IGD参与者与21匹配的健康对照（HC）之间的跨期决策过程来阐明IGD的确切机制。行为和fMRI数据均来自延迟折扣任务。在行为层面，IGD显示出更高的贴现率 k 比HC; 在IGD组中，反应时间（延迟 - 立即）和折扣率 k 与IGD的严重程度显着正相关。在神经水平，相对于直接试验，IGD在进行延迟试验期间表现出背外侧前额叶皮质和双侧额下回的脑激活减少。总之，结果表明IGD在做出决策时表现出不足，并倾向于立即满足。潜在的机制源于评估延迟奖励和即时满足之间的能力不足，以及脉冲抑制能力受损，这可能与前额叶激活的功能障碍有关。这可能是IGD继续玩在线游戏的原因，尽管面临严重的负面后果。

介绍

网络游戏障碍（IGD）越来越引起公众的广泛关注。它被定义为在线游戏的反复使用和持续使用，导致日常生活和心理健康方面的各种负面后果，如适应不良的应对，不良的人际关系和学业成绩下降（1, 2）。实验研究和问卷调查表明，患有IGD的个体在许多方面表现出与吸毒成瘾，药物滥用和赌博紊乱的行为和神经元相似，包括共病精神症状，行为控制和决策（3–5）。然而，与物质相关和成瘾性疾病（例如酒精滥用障碍）相比，IGD的一个重要特征是没有物质或化学物质摄入。在5月2013中，IGD已被列入DSM-5的“结果”部分，作为需要进一步研究的条件（6–8).

跨期决策指的是人们需要在两种选择中做出选择的情况：即时但较小的奖励和延迟但较大的奖励（9）。延迟折扣任务（DDT）是一种广泛使用的范式，用于探索跨期决策和测量冲动选择（10），但很少用于检测IGD的决策和规划。当延迟较短时，人们通常更喜欢较大的奖励而不是较小的奖励; 但随着延迟逐渐增加，人们会将他们的偏好转移到较小的奖励而不是较大的奖励。在较短的延迟之后将他们的偏好转移到较小的奖励的个人将被认为比在更长的延迟之后改变他们的偏好的个人更冲动（11）。使用滴滴涕的研究发现，与酒精有关的物质上瘾者的延迟奖励往往更加陡然折扣（12），海洛因（13），可卡因（14），甲基苯丙胺（15）和病态赌徒（16）与健康对照（HC）相比。此外，有证据表明IGD患者比娱乐性互联网游戏用户和HC更具冲动性（17–20）。这些研究结果提出，根据药物和赌博成瘾者，IGD显示未来近视的可能性，即对短期奖励（例如网络游戏）的偏好和对长期损失的无知（例如，社会关系）。

之前使用滴滴涕的工作在跨期决策中建立了大脑区域的神经相关性，然后提出了一种双重估价模型，该模型假设有两个独立的系统促成了这种决策（21, 22）。一个系统（称为“β系统”）包括中脑边缘多巴胺投射区域并称重直接奖励（即伏隔核和内侧前额叶皮质）; 另一个系统（称为“δ系统”）包括侧前额皮质区域，并称重延迟奖励。人体成像研究还探讨了行为成瘾和物质依赖样本中延迟折扣过程中的大脑激活。与HC相比，病理赌徒在选择延迟奖励时显示背外侧前额叶皮层（DLPFC）和杏仁核的脑活动升高（23）。据报道，酗酒者在额下回（IFG），岛叶和辅助运动区域的活动增加以及延迟奖励的更大折扣（24）。在抑制即时较小的奖励以获得延迟较大的奖励期间，吸烟者还在IFG，DLPFC和脑岛中表现出功能失调的大脑激活（25）。事实证明，DLPFC参与了行为抑制，奖励处理和决策制定; IFG对抑制和风险决策至关重要; 此外，脑岛在认知功能和运动控制中起作用（26–28）。具体而言，已在IGD中检测到双侧前额叶中功能连接的改变（29).

虽然以前的研究揭示了IGD的决策缺陷，但控制其行为能力受损的潜在机制仍不清楚。为了探究为什么IGD患者追求即时奖励体验而不考虑长期效益的原因，21 HCs和18 IGD被招募来执行滴滴涕，其中包括一系列选择，即直接较小的货币奖励和延迟较大的货币奖励。

我们之前的研究发现，与HC相比，IGD参与者在进行风险选择时，易于承担风险并且在IFG和颞上回旋中表现出较少的激活（30）。一项使用Go / No-Go范例与游戏提示分心的研究发现，IGD显示右侧DLPFC中的反应抑制受损和大脑活动减少（31）。在患有IGD的个体中，观看与互联网游戏相关的刺激显着诱导前额叶皮层，下顶叶小叶和纹状体中的脑激活增加（19, 20, 32）。这些研究结果表明，由于在IGD中经常使用网络游戏，与认知控制，渴望，决策和奖励相关的大脑区域会引起功能失调的影响。因此，我们假设IGD组可能表现出类似的行为倾向（未来的近视）和大脑激活模式与其他成瘾疾病的发现平行。在行为层面，与HC相比，我们期望IGD中延迟奖励的贬值幅度更大，并且IGD严重程度对延迟奖励表示的调整也是如此。在神经水平，我们期望IGD在那些大脑区域（即DLPFC，IFG）中显示较少的脑激活，这与延迟奖励的评估和脉冲抑制有关。我们还预计大脑激活会与IGD组的行为表现相关联。

材料和方法

参与者成员

该实验符合世界医学协会的道德准则（赫尔辛基宣言）。浙江师范大学人类调查委员会批准了这项研究。所有参与者在实验前签署了知情同意书。参与者是在中国上海通过广告招募的右撇子男学生（18 IGD和21 HC）。由于男性IGD患病率高于女性，因此仅包括男性。选择参与者有几个排除标准，包括MINI国际神经精神病学访谈测量的病史或当前神经或精神障碍，以及情绪状态量表，病史或当前精神疾病（如抑郁症，精神分裂症）和药物滥用史（如，通过标准访谈和自我报告工具衡量，可卡因，酒精）或任何其他类型的行为成瘾。所有参与者均未报告行为成瘾，药物滥用和精神障碍的病史。重要的是，他们都没有报告脑损伤，脑外科手术以及注意力缺陷多动障碍等任何注意力问题。此外，所有参与者被告知在实验开始前不要服用任何成瘾物质3 h，包括咖啡，香烟和酒精。

IGD的诊断基于（1）修改的Young的在线网络成瘾测试（33），强调IGD（IAT，见补充材料），（2）提出的基于DSM-5的九项IGD诊断量表（34）和（3）游戏时间和频率的标准。问卷和标准都准确地翻译成中文，以便参与者适合。为了批判性地评估游戏行为和IGD症状，我们将原始调查问卷中的所有在线活动声明替换为特定项目，例如游戏或在线游戏。测试了修改后的IAT的有效性，并且Cronbach的α系数可靠性指数是可接受的0.90。修改后的IAT包括与在线游戏相关的20项目，包括心理依赖，强迫使用，退出，学校或工作中的相关问题，睡眠，家庭和时间管理。对于每个项目，参与者被指示从以下比例中选择一个数字：1 =“很少”到5 =“总是”或“不适用”。修改后的IAT的分数范围从20到100，代表IGD的严重程度。 50上的分数表示偶尔或频繁的网络成瘾问题，而80上的分数表明严重的网络成瘾问题（35).

两组的人口统计学特征见表 1。 IGD和HC在年龄和受教育年限上没有显着差异。在这项研究中，IGD组由以下人员组成：（1）在修改后的IAT上得分超过50，（2）符合5个DSM-3标准中的至少2个，（2）（4）在过去80年的一天中，以及（XNUMX）大部分时间都在玩在线游戏（> XNUMX％）。但是，HC组不满足任何上述标准。

TABLE 1

表1。 HC和IGD参与者的人口统计特征。

任务和程序

每个参与者的整个任务持续时间约为15分钟。在扫描仪中完成DDT任务之前，参与者首先练习20试验以熟悉任务。在任务期间，参与者需要在具有指定延迟时间的即时奖励和更大金额之间做出选择（例如，现在10元对比7天后12元，$ 1等于约6.6元）。货币金额从12到15，20，30，40和50元不等，延迟时间从6 h到1，3，7，30和90天。因此，在36块中进行了1试验，该任务总共包含2块。本研究中的试验在E-prime中随机呈现（版本2.0，心理学软件工具，图 1).

图1

图1。延迟折扣任务中一次审判的时间表。 10 Yuan修正了直接但较小的选项; 在延迟但较大的期权中，货币金额范围从12到15，20，30，40和50元，延迟时间范围从6 h到1，3，7，30和90天。 “元”是中国的基本货币单位。

所有参与者都获得了保证的40元（≈$ 6）参与和额外奖励（范围从12到50元），这取决于他们在滴滴涕任务中的选择。为了引起参与者正确回应的动机，他们被告知他们将根据他们在任务期间的表现获得额外的付款。例如，如果他们在审判中选择固定资金，那么他们将获得现金10元; 如果他们选择延迟期权，他们将在相应的延迟后以现金获得这笔钱。

行为数据分析

通过以下双曲线模型估计每个参与者的延迟折扣率（36):

V = \frac{A}{(1 + k D)} .

(1)

V 代表延迟奖励的主观价值; A 是延迟奖励的金额; D 是延迟交付的时间; 和 k 是一个自由参数，表示折扣曲线的陡度。更高 k 值表示更快的折扣和更大的冲动（37–39）。估算的重要程序 k 值是确定无差异点，即固定奖励和延迟奖励对个人具有相同主观价值的点。无差异点是通过一系列不同的延迟长度和金额来计算的，并且被拟合到方程式中。 1。滴滴涕的行为数据分析有两个步骤。在第一步中，使用非线性曲线拟合程序（Origin 7.0）来确定每个参与者的最佳拟合值 k。第二步是执行日志10转换 k 值。由于非正态分布，这些数据需要进行日志转换（40, 41）。检查不同的折扣率 k IGD和HC，一个独立的样本 t 进行了测试。

图像采集和预处理

使用3T扫描仪（Siemens Trio）收集fMRI数据，其中2切片中具有梯度回波EPI T33敏感脉冲序列（交错序列，3-mm厚度，重复时间= 2,000 ms，回波时间（TE）= 30 ms，翻转角度90°，视野220×220 mm²，矩阵64×64）。刺激由提出 INVIVO 同步系统（INVIVO 公司）¹ 通过头部线圈中的监视器。使用T1加权的三维损坏梯度回忆序列收集覆盖整个大脑的结构图像（176切片，翻转角= 15°，TE = 3.93 ms，切片厚度= 1.0 mm，跳过= 0 mm，反转时间= 1100 ms，视野= 240×240 mm，面内分辨率= 256×256）。

通过统计参数映射（SPM）软件包SPM5进行成像分析的预处理。² 图像被切片定时，重新定向，并重新排列到第一卷。然后将T1共同注册的体积标准化为SPM T1模板，并使用6-mm全半最大高斯核进行空间平滑。

一级回归分析

应用一般线性模型（GLM）来识别与两个条件相关的血氧水平依赖性（BOLD）信号：选择即时较小的奖励和选择延迟的较大奖励。错误试验被排除在外。 GLM独立地应用于每个体素以识别对于感兴趣的事件类型而言被显着激活的体素。应用高通滤波器（截止周期= 128 s）以通过滤除低频噪声来改善信噪比。

二级小组分析

在集团层面进行了二级分析。首先，我们确定哪些体素显示延迟试验与每组内立即试验（IGD，HC）的主要影响。其次，我们测试了IGD和HC之间BOLD信号中哪些体素显着不同[（IGD_延迟 - IGD_即时） - （HC_延迟 - HC_即时）]。第三，我们在未修正的阈值处识别出连续显着的体素簇 p <0.05。最后，我们测试了这些群集以进行群集级别的FWE校正 p <0.05，并且AlphaSim估计表明具有102个连续体素的群集将达到有效的FWE阈值 p <0.05。平滑内核为6.0 mm，用于通过AlphaSim模拟假阳性（噪声）贴图时使用，并根据在一个样本中使用的对比图的残差字段进行估算 t检验。

成果

行为表现

独立样本的结果 t- 测试表明了 k IGD的值高于HC的边际显着水平（t = 2.01， p = 0.05， d = 0.53）。平均折扣率 k IGD和HC的值和相应的SD分别为0.19±0.16和0.11±0.14（图 2A），这表明IGD比HC更陡峭地奖励奖励（图 2B）。该 R² 折扣函数的值（IGD的0.88和HC的0.71）表示方程式所占的方差。 1。 IGD的RT（延迟 - 立即）比HC长，但没有达到统计显着性（HC：-86±213 ms，IGD：-56±194 ms， t （1，37）= 1.43， p = 0.11）。此外，IGD的严重程度与对数显着正相关 k 值（r = 0.552， p = 0.027; 数字 3A）和RT（r = 0.530， p = 0.035; 数字 3B）在IGD组中。但这些变量之间的相关性在HC组中没有达到显着水平。

图2

图2。延迟折扣互联网游戏障碍（IGD）和健康控制（HC）之间的价值差异。 （A） IGD显示更高 k 价值比HC。 （B） HC和IGD的延迟折扣功能。积分显示作为延迟时间函数的货币奖励的平均无关紧要点。 R² 表示拟合曲线与实际数据点的接近程度。首先，计算数据点和平均值之间的变化。在最小二乘拟合中，总平方和（TSS）包括两部分：通过回归解释的变化和不通过回归解释的变量[残差平方和（RSS）]。然后 R² = 1 - RSS / TSS。

图3

图3。网络游戏障碍（IGD）严重程度与行为表现之间的相关性。 （A） IGD严重性与日志之间的相关性 k. （B） IGD严重程度与反应时间（延迟 - 立即）之间的相关性。（大于3 SD的分数被视为异常值，并被排除在进一步分析之外。）

成像结果

我们根据延迟选择和即时选择之间的BOLD信号差异比较了这两组。小组比较表明，IGD显示出较小的BOLD信号差异，延迟和即时选择之间，左侧DLPFC和双侧IFG均小于HC（图 4 和表 2），这符合我们的假设。然而，与HC相比，IGD在整个大脑中没有显示出更大的BOLD信号。在每组中，IGD显示前扣带回的脑激活更大，左侧IFG和内侧额回的脑激活更低，因为选择延迟而不是立即选择; HC显示右侧IFG，眼眶回和额中回的脑激活更多，因为选择延迟而不是立即选择（图 5 和表 3).

图4

图4。与健康对照（HC）相比，脑区域显示互联网游戏障碍（IGD）的差异[（IGD_延迟 - IGD_即时） - （HC_延迟 - HC_即时）]。 （A） IGD显示左背外侧前额叶皮层的脑激活低于HC。 （B） IGD显示双侧IFG中的脑激活低于HC。

TABLE 2

表2。脑激活在IGD和HC之间发生变化（延迟 - 立即）。

图5

图5。脑激活在互联网游戏障碍（IGD）和健康控制（HC）（延迟 - 立即）的不同条件之间变化。 （A） IGD在ACC中显示出更大的大脑激活，而在左下额额回（IFG）和内侧额中回的大脑激活更低（延迟>立即）。 （B） HC在右IFG，眶回和中额额回中显示出更大的大脑激活（延迟>立即）。

TABLE 3

表3。脑激活在IGD和HC的不同条件之间变化。

讨论

与我们的假设一致，IGD显示出更高的贴现率 k 并且比HC更少的大脑激活。上述结果表明，IGD组更具冲动性，可能缺乏决策能力，这与我们之前的研究一致（42）。特别是，我们发现左侧DLPFC和双侧IFG在IGD选择与HC相比延迟奖励的试验中更加失活，这可能为进一步了解IGD潜在机制提供证据。

评估IGD延迟奖励的能力不足

与HC相比，IGD在选择延迟选项时左侧DLPFC显示较低的脑激活。与这一发现相一致，Hoffman等人的研究发现，在延迟决策中，依赖甲基苯丙胺的个体在DLPFC中的活化程度低于HC（43）。根据双系统模式，包括DLPFC在内的δ系统主要用于加权延迟奖励（21, 22）。研究人员还发现，DLPFC主要响应延迟奖励的延迟，DLPFC中的激活与延迟时间增加呈负相关（44）。具体而言，有证据表明DLPFC在将多个奖励预测的属性编码为综合值方面起着至关重要的作用（45).

因此，在IGD中观察到的DLPFC中相对减少的大脑活动可能表明IGD在评估奖励的幅度和延迟方面具有潜在的缺陷。他们无法完全整合所有选择信息，这将导致决策能力降低，即使决策时间更长。此外，一项静息状态研究已经确定患有IGD的个体在DLPFC和尾状核之间的功能连接强度降低，这表明DLPFC对奖励的有效调节受损（46），在物质滥用人群中也观察到（47）。对结果的另一个解释是，对于个人来说，可能存在DLPFC的最小激活阈值以选择延迟的奖励。低于最低阈值的激活将与立即奖励的决定相关联，而不是与延迟奖励相关。由于IGD具有较低的DLPFC激活，因此它们在比HC短的延迟时达到最小阈值。

此外，RT与IGD的严重程度正相关，表明IGD越严重，他们做出选择所需的时间越长。相关结果支持了IGD在一定程度上显示延迟特征的评估能力不足的解释。总之，我们推断IGD无意识地关注短期收益，这可能与较差的奖励评估能力有关。

IGD决策中的冲动抑制受损

除了奖励处理中的已知角色外，DLPFC作为最高级别的关联区域，还负责执行功能，如响应抑制和多属性决策（48, 49）。特别是，研究证明，当个体进行自我控制时，DLPFC中的活动会增强（50）。此外，在本研究的抑制过程中，在IGD中也观察到IFG的脑活化减少。已经注意到IFG参与认知控制和脉冲抑制（51, 52）。此外，IFG负责自我控制和抑制优先回应，放弃即时满足和寻求长期利益（53–55）。至关重要的是，IFG也被确定为在结果和有利行动之间建立灵活关联过程中的关键结构（56）。一般而言，DLPFC和IFG在部署自我控制和脉冲抑制方面发挥着重要作用。在这项研究中，双侧IFG和DLPFC中较低的BOLD信号可能反映了IGD控制其行为和抑制其冲动的能力受损。

在先前的研究中已经报道了DLPFC和IFG中改变的大脑活动，其揭示了响应于IGD中的即时奖励的低脉冲抑制能力。概率贴现任务已经检测到IGD在IFG中表现出高水平的冲动性和减少的BOLD信号，而不是HC和休闲游戏用户（18, 57）。在风险决策过程中，IGD在采取风险选择时表现出双边DLPFC调制的改变（58）。此外，我们还发现DLPFC和双侧IFG中的大脑激活与日志正相关 k 值，表明DLPFC和IFG具有更大激活的IGD更具冲动性。虽然归因于前额激活的外部认知努力，但IGD无法有效控制自己在选择过程中选择延迟奖励。

此外，在IGD的严重性和对数之间发现了正相关 k 值，表明IGD患者表现出更严重的IGD症状也更具冲动性。双侧IFG中IGD严重程度与脑激活之间的另一个正相关可能表明IGD越严重，他们就越需要选择延迟决策。更重要的是，在IGD中检测到受损的执行控制和奖励回路（42），这与我们的研究结果平行。综合考虑，结果表明IGD在奖励评估和脉冲抑制方面表现出缺乏能力，这可能与前额叶激活功能障碍有关。这些发现与先前对fMRI研究的荟萃分析一致，表明功能失调的前额叶激活在IGD的神经生物学机制中起重要作用（59).

限制

应该注意几个限制。首先，在这项研究中只招募了男性参与者，因此进一步的研究应该能够揭示女性参与者。其次，为了减轻任务的难度并让参与者专注于决策过程，我们没有平衡直接选项和延迟选项的位置，这可能会对结果产生偏差。

结论

总之，这项研究表明IGD在DLPFC和IFG中显示出更陡的折扣率和改变的大脑活动。其机制可能在于评估延迟奖励和决策中的冲动抑制能力，这与前额叶功能的功能障碍有关。这可能是他们更喜欢立即满足更大延迟奖励的原因。更广泛地说，我们的研究结果还提供了IGD继续玩在线游戏的原因的见解，即使他们面临因过度参与网络游戏而导致的严重负面后果。

道德声明

该实验符合世界医学协会的道德准则（赫尔辛基宣言）。浙江师范大学人类调查委员会批准了这项研究。所有受试者在实验前签署知情同意书。

作者贡献

YW为实验编程，数据收集和数据分析做出了贡献，并撰写了手稿的初稿。 GD设计了这项研究。 YH和GD修改并改进了手稿。 JX，HZ，XL和XD有助于实验编程和数据收集。所有作者都参与并批准了最终稿件。

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。

致谢

该研究得到了国家自然科学基金（31371023）的支持。

资金

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。

补充材料

本文的补充材料可在网上找到 http://www.frontiersin.org/article/10.3389/fpsyt.2017.00287/full#supplementary-material.

脚注

参考资料

1。 KirályO，NagygyörgyK，Griths MD，Demetrovics Z.有问题的在线游戏。 行为成瘾。纽约，纽约：Elsevier（2014）。

Google Scholar

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CrossRef全文 | Google Scholar

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