网络游戏过度使用与奖励反馈处理期间Fronto-Striatal功能连接的改变相关（2018）

较弱的vmPFC与尾状核的连通性

众所周知，vmPFC参与将奖励转化为主观价值的表征（39, 42）。 它与纹状体具有相互联系，可用于认知和情感/情感功能（43, 44）。 我们的研究结果揭示了vmPFC与IGO相关的纹状体亚区域的解离功能耦合：与背侧纹状体（即尾状核）的功能连接性较弱，与腹侧纹状体（即NAcc）的连接性更强。

尾状核是黑质中多巴胺投射神经元的目标区域，并且已知在奖励学习期间参与编码动作 - 结果关联（45）。 它是分子中广泛报道IGD相关异常的大脑区域之一（46），结构（47, 48）和功能研究（17）。 例如，患有网络成瘾的年轻成人在双侧背侧尾状核中表现出降低的多巴胺D2受体可用性，并且通过IAT量表测量的网络成瘾的严重性与左侧尾状核中的多巴胺D2受体可用性负相关（46）。 此外，IGD个体似乎在尾状核中具有增加的灰质体积，以及认知控制性能受损（47）。 董等人。 （17据报道，在“持续”胜利的背景下，决策期间网络成瘾的个体的尾状激活减少，这表明对先前行为选择及其结果的关注不足。

尾状核和vmPFC均报告了响应正反馈的脑激活，特别是当反馈包含未来行为的信息时（49）。 已经证明尾状核 - vmPFC连接的解剖学强度可以预测目标导向动作的灵活性（50）。 在本研究的IGO组中发现的背侧纹状体和vmPFC之间的功能性沟通受损意味着应该存在异常决策或行为调整未能获得金钱奖励，特别是因为已经报告了其他类型成瘾的类似发现。 例如，Lee等人。 （51据报道，在酒精依赖患者的Odd-Even-Pass任务期间，vmPFC周围的背侧纹状体和眶额区域之间的功能耦合减少，与持续选择的适应不良选择有关。 然而，我们没有发现IGO的弱vmPFC-背侧纹状体连接与金钱奖励的学习表现之间存在联系。

更强的vmPFC连接与伏隔核

与vmPFC-尾状核连接相反，IGO组中vmPFC-NAcc连通性得到增强。 作为腹侧纹状体的主要成分之一，NAcc被认为参与将奖励显着性分配给有益的刺激。 已经提出vmPFC-NAcc电路是成瘾的神经病理学机制（52）。 例如，在休息状态期间，依赖海洛因的个体中腹侧纹状体和vmPFC之间的功能连接性增加（53）。 在奖励处理过程中，酒精依赖的年轻成人也报告了vmPFC-NAcc连接的增加，这种连接的个体差异与酒精使用的频率有关（54).

我们的研究结果与Volkow等人的结论一致。 （55），谁提出成瘾与“现在”电路有关，其中升高的vmPFC / NAcc电路有利于选择立即奖励。 目前在IGO组中vmPFC-NAcc偶联的发现与物质成瘾中奖赏值处理中涉及的神经元机制的病理学变化一致，特别是在“缺乏”回路中。

尽管vmPFC-NAcc功能连接性与货币奖励的正确停留率之间存在负相关关系，但在解释此发现时应谨慎行事。 请注意，在金钱奖励交付过程中vmPFC-NAcc功能连接的强度得到了极大增强的IGO组的两个人，其最低停留率是最低的。 特别是，可以将IGO组中的一名参与者识别为统计异常值[库克距离法； （56）]。 最初在IGO小组中发现的负相关[r₍₁₆₎ = -0.516， p 如果从分析中删除此异常值，则= 0.028]不再显着[r₍₁₅₎= -0.233， p = 0.369]。 或者，我们认为这个异常值只是这种负相关关系的极端示例，在这种负关系中，对于金钱奖励而言，具有最增强的vmPFC-NAcc功能耦合的参与者将在奖励反馈处理中遭受最大的认知干扰。 参与者的低绩效仅针对金钱奖励（0.65：IGO组的平均正确停留率= 0.941； SD = 0.094），而不是象征性奖励（0.77：IGO组的平均正确停留率= 0.822; SD = 0.179）。 这表明异常值的行为表现不佳与总体上对任务指令的误解或学习能力不佳无关。 此外，即使在正常对照组中，也存在类似的负相关趋势[r₍₁₈₎ = -0.440， p = 0.052]，表明增加的vmPFC-NAcc功能耦合与金钱奖励的学习表现不佳有关，无论IGO问题如何。 之前的一份报告支持这种解释，在健康参与者中，腹侧纹状体-vmPFC连接增加的个体在延迟折扣任务期间表现出更大的冲动行为倾向（57）。 目前在IGO组中加强vmPFC-NAcc功能连接的发现可以被理解为在“缺乏”电路中增加显着性的类似病理机制（58）。 换句话说，用于IGO个体中的奖励激励的增强的vmPFC-NAcc耦合可能与对奖励的更大显着性响应相关，这可能是对于显着激励的有问题的因特网过度使用行为的潜在机制。

与背侧前扣带皮层的VS连接较弱

我们对基于任务的VS功能连接的检查表明，相对于对照组，IGO个体具有较弱的VS-dACC耦合。 腹侧纹状体和dACC之间的这种减少的功能性耦合与先前的发现一致。 腹侧纹状体-dACC的内在连接性已被证明与更严重的尼古丁相关（59）和可卡因成瘾（60）。 此外，Crane等人。 （61据报道，酒精使用障碍的高风险群体（即暴饮者）在奖励处理过程中难以参与该网络。

在学习的背景下，dACC在编写行动 - 结果协会方面发挥着重要作用，包括整合奖励历史以指导潜在奖励的决策（62, 63）。 还有人建议参与学习期间需要注意的信号（64）。 已经报道了用于IGD个体中的反馈处理的dACC功能的异常。 Yau等人。 （65）注意到互联网使用有问题的青少年在冒险过程中削弱了反馈相关的负性和P300幅度，表明在早期和晚期反馈处理中ACC功能异常。 鉴于VS也是奖励相关学习的关键大脑区域（66）以及奖励处理（67），VS和dACC之间的功能耦合必须在反馈学习中起关键作用，其中更新所选响应的结果值。 因此，IGO组中改变的VS-dACC功能耦合可能表明难以表示附加于动作 - 结果关系的价值信号，这反过来可能导致学习问题，即使没有观察到学习成绩受损的金钱奖励。

与其他皮层和皮质下区域的VS连接较弱

我们在与IGO相关的vlPFC，前躯和舌回中发现了广泛的异常功能偶联。 这些区域在反馈学习期间涉及各种认知控制。 例如，vlPFC通过整合来自皮质下区域的动机信息来引导灵活的目标导向行为（68, 69）。 当奖励作为扭转角色的信号时，在逆转学习期间响应于金钱奖励激活前躯体和舌回（70）。 根据Dong等人的说法。 （71），在做出风险选择时，IGD个体的额叶皮质下部活动减少。 当前研究的IGO组中VS与各皮质区域之间的功能连接性降低表明，当作为正反馈给出金钱奖励时，反馈处理的认知控制受损。

我们还发现IGO组在货币奖励处理过程中表现出与苍白球的VS功能连接较弱。 苍白球接受来自腹侧纹状体的传出连接，特别是来自NAcc，并通过丘脑的继电器向皮质发送信号（72）。 苍白球主要与运动功能有关，但在奖励处理中的作用也被广泛讨论（73）。 翟等人。 （74）报道IGD与苍白球中白质效率降低有关。 VS和苍白球都与成瘾的快感影响有关，这被认为是由阿片类药物系统介导的（75），我们推测IGO个体中VS-Pallidum功能连接的减少可能反映了对货币奖励的享乐减少的乐趣。 这种解释符合成瘾的理论模型，其中包含降低的享乐设定点（76).

为什么功能连接的影响仅用于金钱奖励？

仅出于金钱上的奖励，IGO小组展示了功能连接性的变化，或者是更弱或更强的模式。 在反馈学习过程中，参与者意识到正确的回答可能会导致金钱或象征性的奖励。 因为他们没有被告知要对金钱进行哪种学习刺激而不是象征性奖励，所以相对于象征性奖励，金钱奖励的动机显着性更高。 这些影响仅限于IGO组，这表明这种显着性对IGO个人的影响要大于对对照组的影响。

尽管在IGO个体中观察到功能连接效应以获得金钱奖励，但我们没有发现IGO组相对于对照的金钱奖励存在学习障碍。 一个可能的原因可能是天花板效应。 在这种反馈学习范式中，每个反馈都是基于确定性刺激 - 结果意外事件给出的，两组中货币奖励的平均正确停留率非常高（IGO组：M = 0.94， SD = 0.09; 对照组：M = 0.95， SD = 0.04）。 因此，即使在IGO小组中，也很难通过金钱奖励来解决任何学习障碍。 另一种可能性是IGO个体可能依赖其他补偿性认知资源来学习SR关联，从而产生与对照相似的表现。 然而，我们没有发现支持补偿性假设的证据，因为大多数调查的功能网络在IGO组中比在对照组中弱。 对于IGO组中增加的功能连接性的唯一例子（即，vmPFC-NAcc耦合），与行为表现的关系与预期相反：具有更强的vmPFC-NAcc耦合以获得金钱奖励的个体表现出降低的选择倾向。在随后的场合反应相同。 因此，如果存在用于克服IGO中的奖励反馈的学习障碍的补偿机制，则它必须存在于vmPFC或VS耦合网络之外。 最后，我们应该考虑IGO的补偿机制不是在反馈处理期间发生的可能性，如在当前研究中所研究的，而是在试验间间隔（工作记忆策略）期间或在刺激呈现/响应选择期间。 与此想法一致，以前的报告（1）建议IGO个人专门为金钱奖励招募工作记忆策略，以补偿他们的奖励学习障碍。

警告和限制

尽管我们在IGO组中观察到了VS和vmPFC的不同功能连接方式，但是这些异常的程度与网络游戏成瘾症状的严重程度无关。 在奖励信息处理中所涉及的功能网络中发现的异常可能是由IGO个人大量使用互联网游戏引起的。 但是，这种可能性尚未得到我们的数据的支持，因为我们找不到在游戏上花费的时间与连接强度之间的任何关联。 另一种可能性是，成瘾的严重程度可能与奖惩过程中的异常程度没有线性关系。 另一个是具有某些固有的，预先存在的功能网络功能的个人可能更容易陷入游戏过度使用的问题。 例如，对于那些在体验获得高额报酬的愉悦感时处理认知/注意控制环境的能力相对较差的人而言，休闲游戏活动可能会成为问题，从而使其他正常人面临IGD的风险。 需要进行纵向研究来解决互联网游戏使用或信息处理中的风险因素的长期影响。

抑郁和注意力缺陷/多动障碍（ADHD）与奖励处理有关（77, 78），这两者也是众所周知的IGD精神病合并症（79）。 我们在IGO组中观察到的功能连接模式的变化与IGD的任何合并症无关，例如抑郁或冲动。 由于在已知涉及奖励的显着性和认知控制的功能性脑网络中观察到货币奖励的群体差异，因此可以合理地假设这些差异与奖励信息处理相关。 因此，货币奖励的信息处理的差异可能是关键的IGD特征，其可以独立于人格特征或情绪障碍而发生。

讨论本报告的一些局限性非常重要。 我们的IGO小组由年轻男性组成，他们被认为是IGD的“风险”。 我们必须谨慎地将我们的研究结果推广到IGO女性，或临床诊断为IGD的男性或女性（80）。 另一个问题是我们在学习刺激和反馈显示之间使用固定的刺激间隔，这是SR关联学习范例的典型。 该固定间隔可能导致用于反馈相关激活的成像数据受到来自反馈预期时段（即，提示呈现或响应发起）的残余活动的影响。 事实上，先前一项研究IGD中奖励预测错误的研究显示，在提示处理过程中VS激活迟钝（81）。 最后，应该记住，功能连接方法并未揭示两个区域之间的直接或因果关系，即使我们的一些解释已经通过动物研究中发现的特定解剖学互连来告知。