作者:周于 向慧 陈洁宇 李心怡 王涛 李武超 刘远成 翟茂雄

探索网络游戏障碍(internet gaming disorder,IGD)青少年执行Stroop任务时的大脑激活情况。

采用fMRI对10例IGD青少年(IGD组)和10名网络游戏娱乐使用(recreational internet game users,RGU)青少年(RGU组)执行Stroop任务时的大脑进行扫描,测查该条件下2组被试者的反应时和正确率以及全脑激活情况,采用描述性分析和t检验等统计学方法对反应时和正确率进行分析,采用SPM8对fMRI图像进行分析。

(1)IGD组在执行一致色词Stroop任务的反应时长于RGU组[(707.7±56.1)ms比(632.1±83.5)ms;t=2.38,P=0.031],执行不一致色词的正确率小于RGU组[(60.2±17.5)%比(79.0±19.5)%;t=-2.27,P=0.034];(2)在不一致条件下,IGD组双侧小脑后叶,左侧颞上回、前额叶、丘脑、中央前回和额中回,右侧扣带回的脑区激活低于RGU组(峰值强度为-4.11~ -5.13,P<0.05,AlphaSim校正);在一致条件下,IGD组右侧小脑前叶、颞上回和前额叶,左侧脑岛的脑区激活低于RGU组(峰值强度为-3.84~-4.72,P<0.05,AlphaSim校正);Stroop效应(不一致-一致)下IGD组左侧中央前回、楔前叶和中央旁小叶的脑区激活低于RGU组(峰值强度为-3.94,-5.49,P<0.05,AlphaSim校正)。

IGD青少年在Stroop任务中反应时更长,错误更多,额叶、扣带回、颞叶、丘脑、楔前叶、小脑等脑区的激活异常。

网络游戏障碍(internet gaming disorder,IGD)作为网络成瘾的亚型之一,是青少年常见的行为问题,在DSM-5中,IGD被归为需进一步研究的疾病[1]。随着智能手机的发展,越来越多的青少年使用手机玩网络游戏,IGD倾向增加,IGD对青少年心理和身体健康的影响,给家庭和学校带来的问题,引起了全社会的广泛关注[2]。Stroop色词任务采用刺激材料的语义和颜色不一致来测查被试者的执行和抑制控制功能,常被用作成瘾者的冲动控制和认知功能研究[3]。

有研究显示并不是每个日常接触网络游戏的人都会发展为IGD[4],即IGD的易感性存在个体差异[5],因此本研究选择在规律玩网络游戏时未成瘾,也不符合DSM-5对IGD诊断标准[6]的网络游戏娱乐使用(recreational internet game users,RGU)青少年作为对照,他们相比不玩游戏的人群,更接近目前青少年的生活方式,希望能够通过比较更好地了解IGD的形成机制和风险因素。

目前,fMRI广泛应用于精神障碍病理机制研究中[7],使用fMRI研究IGD的大脑神经机制是这一领域的研究趋势[6]。既往研究显示,IGD患者执行认知、决策和奖赏等行为学任务时,其行为表现较健康对照组更差,同时与对照组相比,其大脑在执行任务中出现激活异常[4,5,6],但IGD者在行为学任务中表现异常的神经机制,目前尚无统一结论。因此本研究拟通过探索IGD和健康对照者在Stroop任务中的行为学表现和大脑激活情况之间的差异,了解IGD青少年执行Stroop任务中的行为学和脑功能影像学特征,帮助理解IGD的潜在神经机制。

对象和方法

一、对象

本研究的2组被试者均为2015年10月至2017年4月通过网络招募,分别符合2组入组和排除标准,自愿参加的贵阳市初中和高中学生。

1.IGD组:

入组标准:(1)网络成瘾测试(Internet Addiction Test,IAT)≥ 50分的初中和高中学生,玩网络游戏时间≥ 12个月,平均每天玩游戏时间≥ 4 h[6],网络游戏是他们上网的主要活动;(2)2名精神科主治及以上医师经过结构化临床晤谈[8],根据DSM-5做出IGD诊断;(3)右利手,不存在颜色命名困难问题。共入组10例,其中男8例,女2例;年龄(15.6±3.1)岁;受教育年限(9.6±2.5)年。

2.RGU组:

入组标准:(1)通过网络招募,IAT< 50分,玩网络游戏时间≥ 12个月,平均每天玩游戏时间≥ 2 h[6];(2)2名精神科主治及以上医师经过结构化临床晤谈[8],根据DSM-5排除IGD诊断;(3)右利手,不存在颜色命名困难问题。共入组10名,其中男8名,女2名;年龄(15.3±2.9)岁;受教育年限(9.3±2.9)年。

2组共同排除标准:(1)根据DSM-5排除IGD以外的精神疾病病史;(2)包括咖啡等物质滥用或依赖者;(3)影响大脑功能和磁共振成像检查的身体疾病患者;(4)检查1周前服用任何药物者。

2组的年龄(t=0.22,P=0.826)、性别(χ2<0.01,P=1.000)、受教育年限(t=0.24,P=0.810)比较差异无统计学意义。

本研究经贵州省人民医院伦理委员会批准(伦理审批号:)。所有研究对象及其法定监护人在研究开始前被告知研究的过程和目的,并签署知情同意书。

二、方法

1.IAT量表评估:

为自评量表[9],共20个题项,用于反映被试者的网络成瘾程度。该量表每个条目根据符合程度从"几乎没有"、到"总是",采用1~ 5级评分的记分方式。所有题项得分相加得到网络成瘾总分。总分20~49分为"无明显网络成瘾问题",≥50分为"可能有网络成瘾问题"。

采用一般情况调查表收集被试者信息,包括性别、年龄、受教育年限、接触网络游戏的时间、平均每天玩游戏时间等。

使用excel将被试者一般情况调查表,IAT量表,Stroop任务中一致刺激与不一致刺激的反应时间和正确率进行录入和整理。

2.Stroop色词任务测评:

采用事件相关Stroop色词任务。取红、绿、蓝3个字,每个字分别有红、绿、蓝3种颜色。要求被试者尽快对出现的颜色刺激,按相应按键(标示相应颜色)。整个任务包括105个刺激,每个刺激呈现1 300 ms,间隔350 ms,每隔13~16个一致刺激就呈现一个不一致刺激,共有6个不一致刺激。被试者在扫描开始前练习1~2次,直到理解任务内容,之后在扫描时对刺激做出相应反应,并尽量减少头动。扫描的同时,记录刺激的反应时和正确率。所有的Stroop任务刺激通过SA-9900脑功能视听觉刺激系统和E-prime 2.0软件呈现和记录。为消除行为学数据的预判或错按,移除≤200 mm或≥1 400 mm的反应时,排除漏报反应。如果有15%的反应时被移除,则剔除这个被试者。平均反应时是每个刺激反应时的均值,正确率是被试者正确做出反应的比率。

3.fMRI图像采集、处理与分析:

由1名具有中级职称的放射科技师使用德国西门子(Siemens)公司3.0 T磁共振成像扫描系统,先根据前联合与后联合连线的垂直线进行T1加权定位像扫描,然后在同一位置进行结构像和功能像扫描。结构像采用高分辨率T1加权图像,重复时间/回波时间=1 500 ms/2.83 ms,视野=256 mm×256 mm,矩阵=256×256,翻转角=7°,扫描层数=176层。功能像采用平面回波图像梯度回波脉冲序列,重复时间/回波时间=1 650 ms/27 ms,视野=220 mm×220 mm,矩阵=64×64,翻转角=60°,层厚=5 mm,间隔=1 mm,扫描层数=25层。

每个fMRI扫描的功能像数据包含105个时间点。预处理中,删除每个功能像序列的前10个时间点。头动校正,剔除头动>1.5 mm,或者x、y、z轴旋转>1.5°的被试者。配准每个被试者的T1结构像和相应功能像,转换到共同的立体空间。分割T1结构像,并标准化到MNI标准空间,重采样为3 mm× 3 mm×3 mm的体素大小,再通过全宽半高为6 mm的高斯滤波器进行平滑。

对预处理后的fMRI数据进行一阶、二阶分析。一阶分析使用广义线性模型(general linear model,GLM),通过对一致和不一致刺激(它们被设定为感兴趣参数)的时间进行建模分析。二阶分析使用来自个体对比内容的参数,这些内容来自于一阶分析的感兴趣参数中。结果图像在MRIcron中呈现。

4.统计学处理:

采用SPSS 21.0进行统计分析。使用独立样本t检验比较2组的年龄、受教育年限、游戏时间、IAT得分、反应时和正确率的差异,使用卡方检验对2组性别进行组间比较,检验水准α= 0.05,当P<0.05时,认为分析结果具有统计学意义。使用SPM8对2组fMRI数据进行两样本t检验,计算组间差异(未校正的阈值P<0.01),再通过REST1.8 (http://restfmri. net/forum/REST_V1.8)提供的AlphaSim方法对结果进行多重比较校正,以校正后P<0.05,最小簇>35为有统计学意义。

一、一般人口学资料和临床特征比较

与RGU组比较,IGD组表现出较高的IAT得分(P<0.01)和较长的游戏时间(P<0.05),见表1。

二、Stroop任务行为学比较

与RGU组比较,IGD组在一致刺激下呈现出更慢的反应时,在不一致刺激下呈现较低的正确率,均P<0.05;2组正确率和反应时的Stroop效应(不一致-一致)比较无统计学意义。见表2。

三、fMRI比较

与RGU组比较,IGD组在不一致-一致下左侧中央前回、中央旁小叶和楔前叶激活减少(P<0.05,AlphaSim校正),见表3、图1A;在不一致刺激下,IGD组在双侧小脑后叶,左侧颞上回、前额叶、中央前回、额中回和丘脑,右侧扣带回激活减少(P< 0.05,AlphaSim校正),见表3、图1B;在一致刺激下,IGD组右侧小脑前叶、颞上回和左脑岛激活减少(P<0.05,AlphaSim校正),见表3、图1C。

R为右侧;IGD为网络游戏障碍;RGU为网络游戏娱乐使用;蓝色为负激活的脑区

图1 fMR I示IGD组(n=10)和RGU组(n=10)在不一致-一致(A)、不一致(B)、一致(C)刺激下大脑激活情况

本研究中IGD组的IAT总分和游戏时间高于RGU组,此结果与既往研究一致[5,10],提示IGD组作为成瘾人群,会花过多的时间玩网络游戏,影响其正常的生活和学习,危害其心身健康;RGU组适当的玩游戏,但未成瘾,说明青少年如果能够合理控制玩游戏的时间,将网络游戏当作娱乐放松的方式,而不是沉迷其中,家长和学校不用担心IGD产生。同时,进一步探索RGU者未成瘾的神经、心理行为机制是我们下一步的研究方向。

本研究结果显示,IGD组在一致刺激下所需反应时长于RGU组,提示IGD组在执行色词一致任务时,需要更多的时间识别字体颜色,面对字词对颜色加工的干扰,需要更多的时间分配注意资源来识别色和词这两个维度的刺激[11]。IGD组在不一致刺激下,反应正确率低于RGU组,提示IGD者抑制控制功能受损,面对字词对颜色加工和颜色对字词加工的双重干扰,难以克服冲突和干扰[12],可能会做出错误的决策。上述结果与既往对IGD[13]及物质成瘾[14,15,16]的研究结果一致,从行为学的角度支持IGD和物质成瘾一样,执行控制能力受损。IGD组在一致刺激和不一致刺激下,小脑、脑岛、丘脑、颞叶激活减少,提示IGD者Stroop任务正确率更低,反应更慢可能与上述脑区功能受损有关。

IGD组在Stroop任务中,相较RGU组激活减弱的脑区还有前额叶和扣带回,有研究者认为上述脑区参与Stroop任务中的不一致干扰任务,并且在其中发挥重要作用[17,18],其功能受损会导致注意力缺陷、无法克制冲动[19],这也是IGD的特征之一[1]。本研究结果显示IGD组在Stroop任务中反应更慢,错误率更高,说明他们在执行困难的任务时,大脑激活受到抑制,功能无法正常发挥。因此前额叶和扣带回激活异常,从fMRI的角度佐证了IGD与物质成瘾有类似的神经机制[15],都属于冲动控制障碍。

本研究结果显示,2组在不一致-一致下的组间行为学差异无统计学意义,但IGD组在不一致-一致条件下脑区激活减少,包括额叶(中央前回、中央旁小叶)和楔前叶。楔前叶参与认知和记忆功能,认知功能下降的个体出现楔前叶受损[20];额叶有认知控制、冲动控制、决策、响应冲突的功能[17,19]。提示2组被试者在Stroop任务的不一致-一致条件下,虽然尚未表现出外显行为的差异,但IGD组已经出现大脑激活的改变。

本研究的对照组设置为RGU组。目前大多数IGD研究未明确表明健康对照组玩网络游戏的情况[10,21],RGU组与IGD组相比,是同样接受了网络游戏刺激却未成瘾的人群,目前针对RGU与IGD进行比较的研究,我们使用Pubmed数据库,根据Recreational Internet game users,Internet Gaming disorder进行主题词搜索,截至2017年10月18日,仅搜索到相关文献3篇[4,5,6],被试者皆为大学生(成年人),未将青少年纳入研究。本研究中行为学和脑功能影像学的结果显示IGD组和RGU组在Stroop任务中脑区激活的差异,这些脑区可能对RGU组未发展为成瘾起到了重要作用,并且这些脑区在Stroop任务中表现的功能失调可能是IGD者的易感性因素,提示我们在未来可进一步开展前瞻性研究,观察这些脑区激活异常的青少年玩网络游戏后的情况,同时提示我们需严格限制脑区激活异常人群玩游戏的时间,以防止成瘾。但同时不需要草木皆兵,谈游戏色变,严格禁止所有青少年玩网络游戏也是不可取的,因为网络游戏是一把双刃剑,在给青少年带来危害的同时也给他们带来了快乐,同时为改善他们一些特定的认知功能方面带来益处[22]。

本研究中仍存在一些不足,首先,被试者招募困难,样本量较少,未来有必要扩大样本量进行进一步研究。第二,本研究为横断面研究,无法确定脑区激活异常是IGD导致的后果还是产生IGD的原因,这有待于进一步的前瞻性研究解决。

综上所述,本研究显示IGD青少年在Stroop任务中行为表现较差,并伴有额叶、扣带回、颞叶、丘脑、楔前叶、小脑等脑区的激活异常及功能失调,可能会造成抑制控制功能受损,这些发现可以帮助理解IGD者从玩网络游戏娱乐发展为成瘾的潜在神经机制。

参考文献(略)