手機依賴癥大學生靜息態fMRI海馬功能連接分析

陳 瑞，管 民，婁江華，王恩鋒，高 麗，馬麗佳，李中林， 郭慧慧，閆 斌，童 莉，史大鵬，李永麗*

(1.鄭州大學人民醫院放射科 河南省神經疾病影像診斷與研究重點實驗室，河南 鄭州 450003；2.中國人民解放軍信息工程大學，河南 鄭州 450002)

手機依賴癥大學生靜息態fMRI海馬功能連接分析

陳 瑞1，管 民1，婁江華1，王恩鋒1，高 麗1，馬麗佳1，李中林1， 郭慧慧1，閆 斌2，童 莉2，史大鵬1，李永麗1*

(1.鄭州大學人民醫院放射科 河南省神經疾病影像診斷與研究重點實驗室，河南 鄭州 450003；2.中國人民解放軍信息工程大學，河南 鄭州 450002)

目的 探討手機依賴癥(MPD)大學生靜息態雙側海馬與大腦皮層功能連接的改變及其與神經心理學指標的相關性。方法 對24例MPD大學生(MPD組)及16名健康志愿者(對照組)采用焦慮自評量表(SAS)、抑郁自評量表(SDS)、Barratt沖動性量表第11版(BIS-11)、羅森伯格自尊量表(RSS)、匹茲堡睡眠質量指數量表(PSQI)、感覺尋求量表(SS)、智能手機成癮量表(SPAI)、手機成癮指數量表(MPAI)進行神經心理學評估。在靜息態fMRI掃描后，選取雙側海馬作為種子點進行全腦功能連接分析，并比較兩組的差異性；將功能連接差異腦區的功能連接值與神經心理測評量表評分進行相關性分析。結果 MPD組除SS外，其余量表評分與對照組差異均有統計學意義(P均<0.05)。與對照組相比，MPD組雙側海馬與雙側額中回的功能連接降低(P<0.05)；海馬與額中回的功能連接值與各神經心理測評量表評分均無相關性(P均>0.05)。結論 MPD大學生較正常大學生存在情緒問題、沖動、低自尊、睡眠質量下降。靜息態fMRI顯示海馬與額中回功能連接異常可能是MPD的神經病理機制之一。

手機依賴癥；靜息態；磁共振成像；海馬；額中回

隨著智能手機的普及，其使用率逐年遞增。我國工業與信息化部的報告顯示，截止2016年1月，全國手機用戶已達12.8億[1]。同時，一種新的心理行為障礙——手機依賴癥(mobile phone dependence, MPD)也隨之出現。MPD是指個體對使用手機產生持續、強烈的渴求感與依賴感，導致其身心健康和社會功能明顯受損的狀態[2]。MPD是一種行為控制障礙，可導致多種精神心理疾病，如焦慮、抑郁、睡眠障礙等。MPD對大學生的影響尤其明顯，在醫學生中的比例達30%以上[3-4]。目前MPD僅有行為學研究，其潛在的神經機制并不明確。本研究采用靜息態fMRI方法探索MPD大學生的大腦功能連接改變，初步探討其神經病理機制。

1 資料與方法

1.1一般資料 招募2015年6月在我院的實習學生及河南省醫學高等專科學校在校學生，共發放問卷500張，根據改良的Young氏網絡成癮(Young's criteria for internet addiction)診斷標準，納入MPD組24例，其中男11例，女13例，年齡20～26歲，平均(23.3±1.3)歲。納入標準：超過5個問題回答“是”且相關癥狀持續時間>1年。納入同期性別、年齡匹配的16名大學生為對照組，男4名，女12名，年齡20～26歲，平均(23.9±0.9)歲，納入標準為全部題目回答均為“否”。

排除標準：①非右利手；②有吸煙、藥物或酒精濫用史；③有頭顱疾病、腦血管疾病、精神疾病或有家族史；④有義齒等金屬植入物影響MR檢查；⑤當前或既往有重大軀體疾病、全身性疾病；⑥有手術、嚴重外傷史；⑦近2周服用影響腦功能的藥物；⑧妊娠期、經期女性；⑨有幽閉恐懼癥等MR禁忌證。

1.2神經心理量表測評 所有被試均接受8項量表測評，包括焦慮自評量表(self-rating anxiety scale, SAS)、抑郁自評量表(self-rating depression scale, SDS)、Barratt沖動性量表-11(Barratt impulsiveness scale-11, BIS-11)、羅森伯格自尊量表(Rosenberg self-esteem scale, RSS)、匹茲堡睡眠質量指數量表(Pittsburgh sleep quality index, PSQI)、感覺尋求量表(sensation seeking, SS)、智能手機成癮量表(smartphone addiction inventory, SPAI)和手機成癮指數量表(mobile phone addiction index, MPAI)。

在MR檢查前，對所有受試者均完成各項量表及臨床評估，并簽署知情同意書。本研究獲得鄭州大學人民醫院倫理委員會批準。

1.3MR檢查 采用GE Discovery 750 3.0T MR掃描系統，8通道頭線圈，使用泡沫墊固定頭部，并使用耳塞以降低噪音。掃描時囑受試者安靜平臥，保持閉目、清醒、放松、平靜呼吸，并盡量不做任何動作、不進行意向性思維活動。三維結構圖像掃描采用快速自旋梯度回波序列，TR 8.20 ms，TE 3.22 ms，翻轉角12°，矩陣256×256，FOV 240 mm×240 mm，層厚1 mm，層數156層，體素大小1 mm×1 mm×1 mm，掃描時間4 min 45 s。靜息態fMRI采用血氧水平依賴梯度回波-回波平面成像序列、軸位掃描，掃描平面平行于前后聯合連線，TR 2 000 ms，TE 30 ms，層厚4 mm，層間距0.5 mm，層數38層，FOV 240 mm×240 mm，矩陣64×64，掃描時間7 min 20 s。

1.4數據預處理 采用基于MATLAB 2010b界面的DPABI 2.1軟件，去除前10個TR時間的數據；以掃描位置中心點為參考層對圖像進行時間校正、頭動校正(剔除頭動平移>1.5 mm、旋轉移動>1.5°的被試數據)；將校正后的圖像配準到蒙特利爾神經病學研究所(Montreal neurological institute, MNI)標準腦空間模板，重采樣體素大小3 mm×3 mm×3 mm；根據高斯核函數以6 mm的半高全寬進行空間平滑；最后進行時間濾波(0.01～0.1 Hz)和去線性漂移。

1.5統計學分析 采用WFU_PickAtlas tool勾畫雙側海馬ROI。用Rest軟件進行數據分析，提取雙側海馬時間序列的平均值，以海馬為種子點，與其余部位的大腦體素進行Pearson相關分析，將所得相關系數經FisherZ值轉換，生成每個被試的Z值圖，Z值代表雙側海馬的功能連接值。

2 結果

MPD組與對照組性別、年齡差異均無統計學意義(P均>0.05)。

2.1神經心理量表評分 MPD組SAS、SDS、BIS-11、PSQI、SPAI和MPAI評分均高于對照組，RSS評分低于對照組，差異有統計學意義(P均<0.05)，SS評分2組間差異無統計學意義(P>0.05)，見表1。

2.2雙側海馬靜息態功能連接結果 與對照組比較，MPD組雙側海馬與雙側額中回(Brodmann 10區)的功能連接減低(P<0.05，體素簇>165個體素，圖1)，包含195個體素，峰值坐標為(x=6,y=57,z=9)，T=-3.171。

2.3相關性分析 雙側海馬與額中回的功能連接值與神經心理學量表SAS、SDS、BIS-11、PSQI、SPAI、MPAI、RS、SS的相關性差異均無統計學意義(r=0.018、-0.236、-0.151、0.018、-0.001、-0.305、-0.275、0.025，P均<0.05)。

3 討論

MPD是行為成癮的一種，其臨床特征、診斷標準，甚至不良后果均與網絡成癮等心理行為成癮有諸多相同點。既往對于藥物成癮、網絡成癮的fMRI研究較多，但對于MPD鮮見報道。隨著智能手機的普及，MPD已成為一個不可忽視的問題，尤其是大學生人群，嚴重影響其學習及生活。本研究利用fMRI對MPD大學生的神經心理學特點及腦機制進行初步研究。

海馬參與學習、記憶、情緒管理等多種腦功能活動，與皮質及皮質下結構廣泛連接。一項對正常人的研究[5]表明在首次記憶錯誤時，海馬和額葉皮層區域顯示為高水平激活，提示海馬與額葉在學習記憶中存在交互作用。有研究[6]發現網絡成癮者右側海馬灰質密度下降，而海馬功能障礙導致其學習差、人際交往困難。前額葉調節管理記憶等認知功能，額中回是情緒調控高級中樞的一部分，具有“top-down”的環路調節功能，即對皮層及皮層下結構的管理調節作用。本研究結果顯示MPD組SAS、SDS評分明顯高于對照組，提示MPD大學生存在抑郁、焦慮等情緒問題，而焦慮又是MPD的危險因素[7]。既往研究[8-9]發現額中回、海馬與焦慮、抑郁等情緒障礙有密切關系，認為與額中回的“top-down”環路調節異常及海馬的功能異常有關。推測MPD大學生焦慮、抑郁情緒增高，可能是由于額中回對情緒的調控能力下降導致，而海馬和額中回功能連接下降，使額中回對海馬的調控能力下降，導致對過度使用手機的負性后果記憶反饋障礙，重復的負性后果又可加重情緒障礙。

表1 MPD組和對照組神經心理量表測評結果(分，±s)

圖1 2組間雙側海馬功能連接的差異腦區位于額中回(彩色區域)

本研究MPD組BIS-11評分明顯高于對照組，提示MPD大學生沖動性增高，自控力下降。額葉對注意、抑制、決策等有重要的調控作用。既往研究[10-11]表明網絡成癮者可能存在額葉功能低下或神經元的丟失，導致中腦邊緣多巴胺系統活動增強，獎賞通路的神經沖動無法得到有效抑制，產生沖動性上網行為。MPD大學生可能也存在額中回或海馬功能低下或細胞水平的異常，從而導致功能連接的異常，自控力下降。以上研究也提示物質成癮、網絡成癮及MPD在神經功能改變方面可能具有相似性。

本研究MPD組PSQI評分明顯高于對照組，提示MPD大學生存在睡眠質量下降，與既往研究[12]相符。睡眠對于學習及學習前后的記憶鞏固有重要作用，睡眠質量下降會直接影響學習記憶。另有研究[13]表明過多使用手機者在認知任務測試中準確率降低，可能因沖動性行為特征及頻繁使用手機所致。大學生是MPD的主要群體，出現學習記憶功能下降的可能原因在于自控能力的下降。有研究[14-15]發現卒中后認知功能障礙患者左側海馬與左側額中回連接下降，右側海馬與雙側額中回的連接下降，且治療后患者記憶的改善程度與左海馬和雙側額中回的功能連接增加呈正相關。海馬與記憶緊密相關，而前額葉對海馬有調控作用，兩者的功能連接減低，推測額葉對海馬的調控能力下降，以及海馬對額葉的信息反饋通路異常，導致MPD大學生思維緩慢、學習記憶力減退。此外，睡眠、抑郁、焦慮三者密切相關，存在復雜交互的神經心理關系，可導致注意力下降，學習成績下降，進一步加重情緒心理問題，此時手機更成為一種逃避的方式，這種惡性循環導致大學生MPD。

感覺尋求是個體傾向于尋求多樣與新穎刺激感覺體驗的一種人格特質。Louis等[16]發現感覺尋求越高、自尊程度越低的青少年手機依賴傾向越大。本研究SS評分2組間差異無統計學意義，即感覺尋求無明顯差異，需擴大樣本量進一步研究。MPD組RSS評分低于對照組，即自尊程度較低，與既往研究[16]相符，提示MPD大學生存在自卑傾向，可能是MPD的一種人格特質。MPD組的MPAI、SPAI評分明顯高于對照組，即手機依賴程度高于對照組，但海馬與額中回的功能連接值與量表評分相關性無統計學意義，原因可能與樣本量較小、手機依賴程度較輕有關，也可能與Young氏標準主觀性太強及未對被試手機依賴的主要方面進行細化等有關。有待建立更加可靠的診斷標準，對MPD進行細化分型，并進行大樣本研究。

總之，本研究利用靜息態種子點功能連接方法發現MPD大學生海馬與額中回功能連接減低，提示這些腦區的神經功能活動環路受損，為了解MPD提供了客觀的影像學依據。

[1] 中華人民共和國工業和信息化部.2016年1月份通信業經濟運行情況.[2016-06-01].http://www.miit.gov.cn/n1146312/n1146904/n1648372/c4658448/content.html.

[2] 湯敏佳.當代大學生“手機依賴綜合癥”分析.江蘇高教,2010,1:154-155.

[3] 李麗,牛志民,梅松麗,等.醫學生智能手機成癮、沖動性與心理健康相關分析.現代預防醫學,2016,43(3):482-485.

[4] 呂小豐,蘇彩紅,鄭燕萍,等.90后大學生手機依賴現狀及其對健康的影響.牡丹江醫學院學報,2015,36(6):102-103.

[5] Hester R, Barre N, Murphy K, et al. Human medial frontal cortex activity predicts learning from errors. Cereb Cortex, 2008,18(8):1933-1940.

[6] Lin X, Dong G, Wang Q, et al. Abnormal gray matter and white matter volume in 'internet gaming addicts'. Addict Behav, 2015,40:137-143.

[7] Choi SW, Kim DJ, Choi JS, et al. Comparison of risk and protective factors associated with smartphone addiction and internet addiction. J Behav Addict, 2015,4(4):308-314.

[8] 王麗.抑郁癥患者靜息態的腦功能磁共振研究.南京:南京醫科大學,2009:41.

[9] 王瑋,錢紹文,劉鍇,等.廣泛性焦慮障礙發病機制的靜息態功能磁共振成像.中國醫學影像技術,2016,32(3):358-362.

[10] 劉軍.網絡成癮發生機制的神經影像學研究.長沙:中南大學,2009:58,66-67.

[11] 鄭夏林.基于獨立成分分析法的海洛因成癮者背側注意網絡的fMRI研究.合肥:安徽醫科大學,2014:14-16.

[12] Khan MM. Adverse effects of excessive mobile phone use. Int J Occup Med Environ Health, 2008,21(4):289-293.

[13] Abramson MJ, Benke GP, Dimitriadis C, et al. Mobile telephone use is associated with changes in cognitive function in young adolescents. Bioelectromagnetics, 2009,30(8):678-686.

[14] 林志誠.基于靜息態功能核磁共振探討卒中后認知障礙以及針刺百會改善卒中后認知功能的機制研究.福州:福建中醫藥大學,2014:5-6.

[15] 成建明,趙小虎,門衛偉,等.輕度認知障礙進展為阿爾茨海默病過程中腦灰質體積特征改變的MRI研究.中國醫學影像技術,2015,31(1):19-23.

[16] Louis L. Linking psychological attributes to addiction and improper use of the mobile phone among adolescents in Hong Kong. J Child Media, 2008,2(2):92-113.

Aberrant hippocampus functional connectivity in college students with mobile phone dependence with resting-state fMRI

CHENRui1,GUANMin1,LOUJianghua1,WANGEnfeng1，GAOLi1,MALijia1,LIZhonglin1,GUOHuihui1,YANBin2,TONGLi2,SHIDapeng1,LIYongli1*

(1.DepartmentofRadiology,People'sHospitalofZhengzhouUniversity,HenanKeyLaboratoryforMedicalImagingofNeurologicalDisease,Zhengzhou450003,China; 2.PLAInformationEngineeringUniversity,Zhengzhou450002,China)

Objective To explore the altered functional connectivity of hippocampus with cerebral cortex in resting-state and the correlations with neuropsychological characteristics in college students with mobile phone dependence (MPD) by resting-state fMRI. Methods Twenty-four college students with MPD (MPD group) and matched sixteen healthy controls (control group) underwent resting fMRI. Before that, eight questionnaires were used to assess the participants' neuropsychological characteristics, including self-rating anxiety scale (SAS), self-rating depression scale (SDS), Barratt impulsiveness scale 11th version (BIS-11), Rosenberg self-esteem scale (RSS), Pittsburgh sleep quality index (PSQI), sensation seeking (SS), smartphone addiction inventory (SPAI), and mobile phone addiction index (MPAI). The whole brain functional connectivity was eatablished using bilateral hippocampus as the seed points. And the difference between the two groups was compared. The correlations between the abnormal brain regions' functional connectivity values and neuropsychological characteristics was analyzed. Results The difference in the questionnaires between MPD group and control group was statistically significant except SS (allP<0.05). MPD group displayed reduced functional connectivity between bilateral hippocampus and bilateral middle frontal gyrus (P<0.05), while there were no correlations with neuropsychological characteristics (allP>0.05). Conclusion College students with MPD have more emotion disorders, impulsivity, decreasing self-esteem, and poor sleep. The abnormal functional connectivity of hippocampus with middle frontal gyrus might contribute to the neurobiological mechanisms underlying MPD.

Mobile phone dependence; Resting state; Magnetic resonance imaging; Hippocampus; Middle frontal gyrus

河南省科技廳科技攻關項目(132102310063)。

陳瑞(1992—)，女，四川資陽人，在讀碩士。研究方向：腦fMRI。E-mail: rr3313221121@163.com

李永麗，鄭州大學人民醫院放射科，450003。E-mail: shyliyongli@126.com

2016-08-03

2016-10-21

中樞神經影像學

10.13929/j.1003-3289.201608018

R359.1; R445.2

A

1003-3289(2017)02-0193-05