网络游戏障碍青少年灰质体积和认知控制的改变(2015)

Front Behav Neurosci。 2015 Mar 20; 9:64。 doi:10.3389 / fnbeh.2015.00064。 eCollection 2015。

王浩1, 金C1, 袁凯2, Shakir TM1, 毛泽东1, 牛X.1, 牛C.1, 郭莉1, 张敏1.

抽象

目的:

许多行为和神经影像学研究已经对网络游戏障碍(IGD)进行了调查,因为它已经成为青少年中主要的行为障碍之一。 然而,很少有研究关注IGD青少年灰质体积变化(GMV)与认知控制特征之间的关系。

方法:

IAD的28名参与者和28名健康年龄和性别匹配的对照参与了该研究。 使用优化的基于体素的形态测定法(VBM)技术研究具有IGD和健康对照的青少年的脑形态。 通过Stroop任务测量认知控制性能,并在IGD组中进行脑结构变化与行为表现之间的相关性分析。

结果:

结果显示,IGD参与者的双侧前扣带皮层(ACC),前躯,辅助运动区(SMA),上顶叶皮层,左侧背侧前额叶皮层(DLPFC),左侧岛叶和双侧小脑的GMV减少。健康的控制。 此外,ACC的GMV与IGD组中Stroop任务的不一致响应误差呈负相关。

结论:

我们的研究结果表明,GMV的改变与IGD青少年认知控制的表现变化有关,这表明IGD诱导了大量的脑图像效应。

关键词:

前扣带皮层; 认知控制; 颜色词stroop; 灰质; 网络成瘾症

青春期是一个特殊的发展时期,身体,心理和社会发展迅速变化(Casey等人,2008)。 作为社会调整和与相对不成熟的认知控制表现相关的脆弱感的巨大挑战,它可能引起青少年情感障碍和成瘾的更高发生率(Steinberg,2005)。 网络成瘾(IA)作为一种新的疾病,近年来一直是互联网快速发展的公共问题。 来自中国青少年互联网协会(2月2,2010)的数据显示,中国城市青少年的IA发病率约为14%,总数为24百万 (Yuan等,2011). IA由三种子类型组成:互联网游戏障碍(IGD),性关注和电子邮件/文本消息 (Block,2007)。 在中国,IA最重要的亚型是IGD,精神障碍诊断和统计手册(5th Ed。,DSM-5)的附录也包括IGD,强调需要更多的研究来探索其临床相关性和潜在的神经机制(Brand等,2014)。 IA的问题引起了教育专家,心理学家和精神病学家的关注,因此对IA进行了大量研究,以研究其脑机制和行为干预(Ko等人,2009, 2013a; 丁等人,2013)。 然而,目前IA的机制尚不清楚,并且没有针对IGD的标准化治疗方法。患有IGD的青少年花费越来越多的时间进行在线活动,导致社交退缩,自我忽视,饮食不良和家庭问题(Murali和George,2007; 年轻,2007; Kim和Haridakis,2009)。 它被视为一种像病态赌博这样的行为障碍(King等人,2012),性活动(Holden,2001),因为他们有相似的临床症状,包括过度使用,戒断,耐受和负面影响(Beard and Wolf,2001)。 一项研究表明,相对于对照组,赌徒的参与者的认知控制已被改变(Toneatto等,1997),这表明成瘾可能会损害认知控制功能。 曹等人。 通过问卷调查报告认知控制与IA之间的特定关系,IGD受试者表现出比对照组更多的冲动性(曹等人,2007).

认知控制是指控制自己的行为,行为甚至思想的能力(冷却和D'Esposito,2011),以及通过选择和整合环境中的相关信息,灵活地使思想和行为适应当前目标的能力(Blasi等人,2006)。 研究表明,前扣带皮层(ACC)参与了线索图片的价值评估,由渴望引起的情绪反应,背侧前额叶皮质(DLPFC)参与认知处理,期待获得奖励后的奖励和反应(Sun等人,2012; Brand等,2014; 丁等人,2014)。 一些研究发现IGD受试者的认知控制能力发生了变化,因为与对照组相比,他们在Stroop任务和Go-Nogo任务中表现出更多的反应错误和更长的反应时间(RT)。 对于Stroop任务,在不一致条件下的响应时间和响应错误或平均错误率是评估IGD研究中认知控制功能的关键指标(Dong等人,2013a, 2014; 袁等人,2013a)。 详细介绍,袁等人。 观察到两组均表现出显着的Stroop效应,其中RT在不一致的情况下比全等条件下更长。 在不一致的情况下,IGD组犯了比对照组更多的错误(袁等人,2013a,b; Xing等人,2014)。 董等人。 一致报道IGD组显示相对于健康对照的反应抑制过程效率降低,因为它们表现出较长RT的非显着趋势(Dong等人,2012, 2013a,b, 2014)。 另一方面,Go-Nogo和/或Go-stop任务已被用于研究IGD的行为特征。 一项研究发现,IGD参与者的得分与失败的禁忌试验的数量显着相关,表明IGD组中游戏相关抑制率低或冲动性高(van Holst等,2012)。 李等人。 据报道,IA组中成功抑制反应的百分比显着低于Go-stop任务中的对照,这进一步支持了IA青少年的反应抑制受损(Li等人,2014).

此外,许多使用神经影像学和电生理学技术的研究调查了IGD中的大脑变化和认知控制功能。 董等人。 发现与对照组相比,IGD参与者Stroop范例的干扰条件下,前(和后)扣带皮层的活动更强(Dong等人,2012)。 下额皮质和ACC的大脑活动增加可能与改变的认知控制能力有关(Dong等人,2013a)。 袁等人。 还发现前额皮质的皮质厚度和低频波动(ALFF)值与Stroop效应相关,为IGD认知控制性能的功能障碍提供脑图像证据。 事件相关电位(ERP)研究还发现,IGD组的NoGo-N2振幅较低,NoGo-P3振幅较高,NoGo-P3峰值潜伏期较长,表明他们进行了更多的认知工作,信息处理效率较低,比普通同伴更低的冲动控制(Dong等人,2010)。 另一项ERP研究报告称,患有IGD的人在不一致的情况下显示内侧额叶负性(MFN)偏差减少,这表明IGD的认知控制受损(Dong等人,2011)。 然而,很少有研究关注IGD中灰质体积变化(GMV)与认知控制能力之间的关系。

本研究的主要目的是:(1)用颜色词Stroop任务研究认知控制功能; (2)使用基于体素的形态测量法(VBM)探索停止脑GMV的改变; (3)研究IGD中神经影像学测量与行为表现之间的相关性。 基于已发表的关于IGD的文献,我们假设IGD参与者将显示Stroop任务的受损性能并且减少前额皮质的GMV。 此外,前额皮质GMV将与IGD个体中的Stroop任务表现呈负相关。

材料和方法

所有研究程序均经西安交通大学人类研究小组委员会医学院第一附属医院批准,并按照赫尔辛基宣言进行。

主题

根据Beard和Wolf修改的网络成瘾青年诊断问卷(YDQ)的标准,在我们的研究中招募了28名患有IGD的大学生(年轻,1998; Beard and Wolf,2001)。 Young建议对八个问题回答五个或更多“是”的受访者被认为是依赖互联网的用户(年轻,1998)。 Beard and Wolf修改了YDQ标准(Beard and Wolf,2001),建议对1至5问题回答“是”并且至少对其余三个问题中的任何一个回答“是”的受访者被归类为患有IA,其用于本研究的筛选受试者。 当他们最初沉迷于互联网时,我们要求受试者回忆起他们的生活方式,这是对成瘾的回顾性测量是一个渐进的过程,我们计划探索大脑结构的线性变化。 我们用Beard and Wolf修改的YDQ标准对它们进行了重新测试(Brand等,2014)验证他们是否有资格进行IA诊断。 通过电话与父母沟通,我们确认了IGD科目的自我报告的可靠性。 我们还向他们的室友和同学证实了这些信息,如果他们经常玩网络游戏直到深夜,这会扰乱他人的生活。 二十八岁年龄和性别匹配(p > 0.05)无个人或家族性精神病史的健康对照者也纳入了我们的研究。 为了确保健康的对照组不患有IGD,他们通过修改后的YDQ来管理他们的互联网上对Beard和Wolf的依赖。 所有被招募的参与者都是讲汉语的右撇子。 在磁共振成像(MRI)扫描之前,对所有受试者进行尿液检查,以排除药物滥用。 两组的排除标准为(1)神经疾病或身体疾病,包括通过临床评估和医疗记录评估的脑瘤,肝炎或癫痫病; (2)酒精,尼古丁或药物滥用; (3)妇女的怀孕或月经期; 所有患者和对照者均获得书面同意书。 表中提供了更详细的人口统计信息 1.

TABLE 1

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表1。 互联网游戏障碍和控制组的人口统计数据。

MRI数据采集

脑成像扫描在西安Jiontong大学第一附属医院成像中心的3T GE扫描仪上进行。 标准鸟笼头部线圈和约束泡沫垫用于最小化头部运动并保护听力。 使用损坏的梯度调用序列和以下参数获得轴向3D T1加权图像:重复时间(TR)= 8.5 ms; 回波时间(TE)= 3.4 ms; 翻转角(FA)= 12°; 视场(FOV)= 240×240 mm2; data matrix = 240×240; 切片= 140; 体素尺寸= 1×1×1 mm。

MRI数据分析

用FSL-VBM分析MRI结构数据(Douaud等人,2007),1 优化的VBM协议(Good等,2001)FSL(Smith等人,2004)。 首先,结构图像被脑提取,并且使用非线性配准将分段的灰质物质登记到MNI 152标准空间(Andersson等,2007)。 得到的图像被平均并翻转 x-axis用于创建左右对称的研究特定灰质模板。 其次,所有天然灰质图像都非线性地登记到该研究特定模板,并且“调制”以校正由于空间变换的非线性分量引起的局部扩展(或收缩)。 然后用具有3 mm西格玛的各向同性高斯核对调制的灰质图像进行平滑。 最后,通过校正跨空间的多重比较来应用体素明智的GLM。 通过基于排列的非参数检验(5000次)评估灰质中的区域结构(Nichols和Holmes,2002).

行为数据收集

Color-word Stroop任务由E-prime 2.0软件实现。 该任务包括具有三个条件的块设计,即一致,不一致和休息。 红色,蓝色和绿色,三个字以三种颜色(红色,蓝色和绿色)显示为全等和不一致的刺激。 在休息期间,受试者只是将注意力集中在屏幕中央显示的十字架上。 我们设计了两个具有不同序列的全等和不一致块的运行(Xing等人,2014)。 我们在一个安静的房间里单独测试了参与者,参与者保持了平静的心态。 他们中的每一个都被指示通过用右手按下Serial Response Box TM上的按钮尽可能快地响应显示的颜色。 右手对应红色,蓝色和绿色的索引,中指和无名指分别用于按下按钮。 在练习后MRI扫描前两三天收集行为数据。

相关分析过程

协方差分析(ANCOVA)与年龄,性别影响和总颅内容量一起作为协变量。 我们用了一个 事后 相关分析研究了IGD组中GMV与行为表现之间的关系,并将颜色词Stroop任务的不一致条件的响应误差和响应时间分别作为IGD组的相关因素。

成果

我们的结果显示IGD和对照组的平均年龄为18.8±1.33和19.3±2.56年龄,它们之间没有统计学差异(p > 0.05)。 根据他们对互联网使用情况的自我报告,IGD青少年每天和每周花费的时间比对照组多(p <0.005)。IGD个人在在线游戏上花费的时间更长(p <0.005)(表 1).

行为结果

在两组中观察到显着的Stroop效应,其中相对于全等条件,不一致的RT更长(IGD组:628.24±59.20对比549.38±44.17和对照组:707.52±66.43对比581.97±39.35; p <0.005)。 在不一致的情况下,IGD组比对照组犯了更多的错误(IGD组:8.67±5.41 vs.对照组:6.64±3.65; p <0.05),并且在不一致条件下减去一致条件下RT测得的响应延迟(RD)在两组之间有显着差异(IGD组:78.87±45.38,对照组:125.56±49.20; p <0.05)(表 2).

TABLE 2

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表2。 网络游戏障碍和对照组的行为结果。

脑成像结果

VBM比较显示,与对照组相比,IGD组的几个脑区,即双侧ACC,前躯,辅助运动区(SMA),上顶叶皮层,左侧DLPFC,左侧岛叶和双侧小脑的GMV降低(图 1).

图1

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图1。 (一个) IGD组显示双侧ACC,前躯,SMA,上顶叶皮质,小脑,左侧DLPFC和左岛叶的灰质体积(GMV)减少。 (B) IGD组不一致条件下ACC的GMV与Stroop任务响应误差的相关性。

相关分析结果

相关分析显示ACC的GMV与IGD组中不一致状况的Stroop任务响应误差呈负相关(图 1但是,IGD组中不一致情况的GMV和RT之间没有统计学相关性。

讨论

青春期是社会景观和大脑发育发生重大变化的时期,也是情感和成瘾问题发生率较高的时期(Casey等人,2008)。 亚洲许多科学家报告称,IGD成为青少年和青少年的公共卫生问题(Ko等人,2007; Park等,2008)。 基于IA的不明确机制,很难有有效的治疗方法。 在IGD青少年中观察到大脑结构变化和认知控制缺陷。 然而,研究IGD中大脑结构与认知控制之间的关系对于开发这种疾病的可能干预至关重要。 在本研究中,与对照组相比,观察到IGD青少年的认知控制能力和脑GMV异常降低,更重要的是,ACC的GMV与颜色词中的不一致状态的反应错误之间存在负相关。 IGD组中的Stroop任务。

IGD组行为变化与灰色物质量的变化

为了验证具有IGD的青少年的认知控制能力受损,在当前研究中使用了颜色词Stroop任务。 与之前的调查结果一致(Dong等人,2011, 2013a; 袁等人,2013a,b),IGD组在不一致的情况下犯了比对照组更多的错误,这表明IGD青少年的认知控制能力受损,通过颜色词Stroop测试来衡量。 不一致条件下的RT和IGD组的RD比对照组短的结果可能意味着IGD受试者相对于对照显示出不同的反应模式,并且它们反应快但是冒着犯更多错误的风险,这显然是改变响应策略。 该研究还发现IGD组中ACC,DLPFC,前体,SMA,上顶叶皮层,脑岛和小脑的GMV发生了变化,这与已发表的IGD研究一致。 周和翁等人。 报告IGD受试者的某些脑区GMV减少或异常激活(Yuan等,2011; 周等人,2011; Sun等人,2012; Ko等人,2013b; 翁等人,2013)。 虽然没有研究报道前躯体的GMV减少,但fMRI研究报道,在IGD受试者的线索诱导任务期间,前体表现出异常激活(Ko等人,2013a,b)。 发现上顶叶皮层与认知控制有关(Durston等,2002, 2003; Ko等人,2013a).

ACC灰色物质体积与彩色字Stroop任务性能的关系

ACC的GMV与反应误差之间的相关性表明,IGD组中ACC的GMV较少与颜色词Stroop任务中不一致条件下的更多响应误差相关,这是本研究的一个有希望的发现。 ACC在认知控制中的作用已经很好地建立,并且已经在正常参与者中关于Stroop干扰范例的许多fMRI研究中报道。 Botvinick等。 据报道,行政协调会参与了冲突监测职能,因为行政协调会在高度冲突的条件下更加积极(Botvinick等,1999)。 Angus W. MacDonald III的另一项研究发现,ACC的活动与自上而下的控制无关,并且在响应期间监测冲突中起到了一致的作用(MacDonald等,2000)。 对Kerns的研究表明,ACC的冲突相关活动预测了更大的前额皮层活动和行为调整,支持ACC在冲突监测和认知控制中的作用(Kerns等,2004)。 此外,Matsumoto证明了ACC招募的认知控制可能是基于诱发计划和具体行动之间的冲突的“后果”(Matsumoto和Tanaka,2004)。 许多疾病的大量实验证据已经积累,以支持ACC在认知控制中的重要功能。 Akio Soeda等人。 研究了创伤性脑损伤(TBI)患者,发现ACC活化减少可能与功能性脑活动的改变有关,这可能反映了由于断开而导致的皮质去抑制或对低效认知过程的补偿(Soeda等,2005)。 在许多精神问题中发现了ACC的异常活动,包括强迫症(OCD),注意力缺陷多动障碍(ADHD)和重度抑郁症(MDD; Ursu等,2003; Liotti等,2005; Murali和George,2007)。 最近的神经影像学研究还发现GO / NOGO范例中海洛因和阿片类药物依赖个体的ACC活化改变(Forman等人,2004),表明ACC是响应抑制的关键领域(Fu等,2008)。 对可卡因使用者的研究证实了ACC在抑制控制中的活性(Kaufman等人,2003; Goldstein等人,2007, 2009)。 尼古丁依赖的磁共振波谱(MRS)研究显示ACC中谷氨酸+谷氨酰胺(Glx)水平降低,表明ACC通过调节行为参与认知控制(Wheelock等,2014)。 总之,ACC对认知控制能力很重要。 先前的研究报道了ACC的IGD结构异常和功能障碍。 Zhou等人的VBM结果。 表明与对照组相比,IGD中ACC的GMV降低(Yuan等,2011; 周等人,2011)。 许多关于IGD的研究表明,ACC参与了认知控制,如抑制控制,错误监测和决策(Dong等人,2012, 2013a,b).

结论

在本研究中,我们发现ACC和其他大脑区域的GMV减少,以及认知控制处理中改变的行为模式,这与已发表的关于IGD和其他成瘾的脑图像研究一致,表明IGD损害了行为活动和神经结构。在患有IGD的青少年中。 此外,我们还发现ACC体积与Stroop范例的不一致反应误差呈负相关,表明IGD个体的反应模式完全不同,并且其对青少年脑结构的负面影响。

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

ZM和KY负责研究概念和设计。 HW,CJ,XN,GL和CN有助于获取MRI数据。 HW,CM和KY对结果进行了数据分析和解释。 HW和KY起草了手稿。 STM纠正了语法错误。 所有作者都严格审查了内容并批准了最终版本以供发布。 该研究得到了国家自然科学基金(81371530,81271546,81101036)的支持。

脚注

  1. ^ http://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl/fslwiki/FSLVBM

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关键词:网络成瘾,灰质,认知控制,前扣带皮层,颜色词stroop

引用:王H,金C,袁K,Shakir TM,毛C,牛X,牛C,郭莉,张敏(2015)网络游戏障碍青少年灰质体积和认知控制的改变。 面前。 Behav。 神经科学。 9:64。 doi:10.3389 / fnbeh.2015.00064

收到:15十月2014; 接受:24二月2015;
在线发布:20 March 2015。

编辑:

Raymond CK Chan中国科学院心理研究所

点评人:

刘勋中国科学院心理研究所
Frauke Nees,德国中央心理健康研究所