個體前額葉與丘腦之間的功能連接與其對網游渴求程度的關系：一項靜息態fMRI研究

陳靜，黃浦江，楊光*，劉志遠*

隨著信息時代的高速發展，網絡游戲(簡稱網游)成癮已經成為一個嚴重的社會問題。研究者提出網游成癮是無物質作用的沖動失控行為，也是對過度網游行為的控制障礙表現[1]。因此，美國精神病協會將網游成癮定義為一種行為成癮，并于2013年將其歸于精神障礙類型并列入了《精神疾病的診斷和統計手冊》第5版(The Diagnost ic and St at ist ical Manual of Mental Disorders，DCM-5)，此后網游成癮也被列入《國際疾病分類》第十一次修訂本(International Cl assif ication of Diseases，ICD-11)。DCM-5中的9條診斷標準中明確指出，網游成癮個體會出現無法控制、過度投入和欺騙等消極行為。大量生活中的實例也證明了網游成癮會使個體在學校和職場上的社會功能受損。因此，網游成癮對個體身心健康有著巨大的負面影響。為尋求網游成癮的診斷手段以及治療方法，越來越多的研究者借助現代科學技術探究網游成癮的神經機制。

早在1987年的《精神疾病的診斷和統計手冊》[2]就已指出對物質的渴求程度是判斷個體是否物質成癮的重要指標之一，因此大量關于物質成癮的研究也都圍繞個體的渴求程度展開[3-5]。渴求一般被定義為對某一特定藥物或事物的強烈欲望[2]。物質成癮的行為研究發現，對物質的渴求程度可以預測個體對成癮物質的戒斷時間[6]，且通過認知訓練的方法降低對物質的渴求程度可以減少成癮的復發率[7]。除此之外，研究者也借助腦成像技術對物質成癮進行研究，結果發現，前額葉是與物質成癮相關的重要腦區之一[8]。物質成癮者相比于健康人群往往表現出前額葉的結構異常或功能異常。比如，Lee等[9]在對網游成癮者和健康被試的大腦結構進行對比研究時發現，相比于健康被試，網游成癮者的前額葉皮層的皮層厚度更薄、灰質體積更小。Wang等[10]在探究網游成癮者大腦半球間的靜息態功能連接時發現，與健康被試相比，網游成癮者在前額葉腦區的雙側半球間鏡像功能連接強度顯著降低。Dong等[11]通過博弈任務探究網游成癮者對獎勵和懲罰的敏感性，結果發現，在連續幾次獲得獎勵后，網游成癮者的額上回激活程度顯著高于健康被試。此外，前人研究還發現成癮者的前額葉活動與個體的渴求程度有關，例如，Wu等[12]采用經顱直流電刺激技術，對前額葉的活動程度進行調控，結果發現，若促進前額葉的活動程度則可以短暫降低網游成癮者個體對網游的渴求程度評分。Rose等[13]利用經顱磁刺激技術對前額葉進行調控時發現，若促進前額葉的活動程度則可以降低個體對香煙的渴求程度。

綜上，前人研究結合實驗任務發現前額葉在個體對物質的渴求程度方面發揮重要作用，但是目前關于網游成癮者在靜息狀態下前額葉的活動與其對網游渴求程度的關系的相關研究較少，本研究旨在利用靜息態功能磁共振成像技術分析網游成癮組和健康對照組在靜息狀態下前額葉與其他腦區的功能連接，并結合腦-行為相關分析探究該功能連接與網游渴求程度的關系。研究預期網游成癮組和健康對照組在靜息狀態下前額葉與其他腦區的功能連接存在差異，且個體大腦前額葉和相關腦區的功能連接與其對網游的渴求程度有關。

1 材料與方法

1.1 研究對象

本研究為一項前瞻性研究，共有32名網游成癮大學生[男性16名，女性16名，平均年齡(21.19±2.09)歲]和33名健康大學生[男性15名，女性18名，平均年齡(20.79±2.64)歲]參與。所有被試通過網絡平臺發放的廣告招募，每位被試均在線填寫問卷以便篩選。本研究的篩選問卷包括網游應用情況調查問卷[14]以及網游成癮診斷量表[15]。網游成癮組被試的入組標準根據前人文獻確定[16]：①網游應用情況調查問卷得分≥50；②至少滿足網游成癮診斷量表的5條診斷標準(共9條)；③平均每周玩網游的時間不少于14 h。均不滿足以上3個標準的被試被納入健康對照組。此外，所有被試均為右利手，視力或矯正視力正常，無酒精或藥物依賴史，無重大疾病史、精神病史，無磁共振禁忌證。其中1名網游成癮組被試和2名健康對照組被試中途退出試驗，最后共有62名被試的靜息態數據被納入分析，其中網游成癮組31名被試，健康對照組31名被試，兩組被試的人口統計學信息如表1所示。本研究通過了華東師范大學人體倫理委員會批準(批準號：HR110-2018)，所有被試均閱讀并自愿簽署被試知情同意書。

表1 兩組人口統計學信息及量表分數Tab.1 Demographic information and scale scores

1.2 試驗流程

在功能磁共振掃描前一天，被試被告知不得服用酒精、香煙或咖啡等。在到達實驗室后，為檢測被試的網游成癮狀態是否穩定，每位被試需要再次填寫紙質版的網游應用情況調查問卷和網游成癮診斷量表，并報告每周玩網游的時間。除此之外，被試還需在試驗前填寫網游渴求度量表，對網游的渴求程度進行測量。隨后，被試進入磁共振掃描室進行掃描，在進行掃描時首先獲取被試的高清大腦結構像，之后進行靜息態掃描。在靜息態掃描之前要求被試在掃描過程中閉眼放松，同時保持頭腦清醒，不要做任何動作或特定的思考。

1.3 問卷

研究中所有被試均填寫網游應用情況調查問卷、網游成癮診斷量表和網游渴求度量表，這些量表和問卷的詳細計算如下：①網游應用情況調查問卷。該問卷來自Young編制的網絡成癮問卷[14]，問卷共包含20個條目，所有條目均采用“1～5”點評分，“1”表示“很少”，“5”表示“總是”。每個條目都是與網游使用相關的問題，內容包含對網游的依賴、網游對社會生活和人際關系的影響等。該問卷良好的信效度已經在多個研究中得到反復證實[15-17]。②網游成癮診斷量表。該量表來自DCM-5提供的關于網游障礙的9個診斷標準[18]，量表共包含9個條目，每個條目采用判斷形式，以“是－1”或“否－0”進行計分。該量表多次被應用于網絡成癮的研究，其信效度也是良好的[19-21]。③網游渴求度量表。該量表根據尼古丁渴求問卷簡版改編而成[22]，量表要求被試評估現在對網游的渴求程度，共包含10個條目，所有條目均采用“1～10”點評分，“1”表示“非常不渴求”，“10”表示“非常渴求”，比如：“如果可能的話，我現在也許是在玩網游”“現在能玩網游是最好不過的了”。網游渴求度量表得分越高，表示被試對網游的渴求程度越高。該量表已被證明有良好的信效度[23]。

1.4 磁共振數據采集參數

所有磁共振圖像數據均來自華東師范大學上海市磁共振重點實驗的Siemens Prisma 3.0 T磁共振成像掃描儀。本試驗中采集的腦數據包括高清結構像數據和靜息態功能磁共振成像數據。高清結構像數據由T1加權的多平面重建序列(magnet izat ion pr epar ed r apid acqui sit ion gr adient echo，MP-RAGE)掃描而得，具體參數為：TR=2530 ms，TE=2.98 ms，掃描層數為192層，層厚為1 mm，FOV=256 mm×256 mm，矩陣大小=256×256。靜息態功能磁共振數據由梯度回波平面成像序列(echo pl anar imaging，EPI)掃描而得，具體參數為：TR=2000 ms，TE=30 ms，掃描層數為33層，層厚為3.5 mm，層間距為0.7 mm，FOV=220 mm×220 mm，矩陣大小=60×60。靜息態掃描時間持續480 s，共獲得240幅圖像。

1.5 行為數據分析

為了探討兩組被試在人口統計學及量表分數上的差異，在SPSS軟件中對兩組被試的性別、年齡、網游應用情況調查問卷得分、網游成癮診斷量表得分、玩網游時間和網游渴求度量表得分進行卡方檢驗和獨立樣本t檢驗。

1.6 腦成像數據分析

1.6.1預處理

使用MATLAB環境下的DPARSFA(Data Processing Assistant f or Resting-State f MRI Advanced edition)軟件包對靜息態腦數據進行預處理。預處理由以下幾個步驟構成：刪除每位被試的前10個時間點以消除掃描初期的不穩定信號；對剩余數據進行時間層校正和頭動校正，只有平動不超過3 mm，轉動不超過3°的被試才納入后續的分析中；對頭動校正后的被試圖像進行手動對準，得到的平均功能像定位到高清的結構像上進行配準；利用統一割算法將結構像分割為灰質、白質和腦脊液；去除由于白質、腦脊液和頭動產生的協變量；將所有被試的功能像進行空間標準化并以3 mm×3 mm×3 mm的體素大小進行重采樣；使用半高寬為6 mm的高斯核對數據進行平滑處理。

1.6 .2功能連接分析

先通過線性回歸去除線性漂移造成的影響，之后使用0.01～0.08 Hz的帶通濾波去除噪聲影響。前人文獻發現前額葉是與成癮相關的關鍵腦區之一，基于前人文獻，本研究選取右側額上回(super ior f r ontal gyr us，SFG)[10]作為ROI，其蒙特利爾神經病學研究所(Mont r eal Neur ol ogical Instit ut e，MNI)空間坐標為：27，63，3。以選取的右側額上回MNI坐標為球心，構建半徑為6 mm的球，計算右側額上回與大腦其他腦區之間功能連接。通過費舍爾Z(Fisher Z)轉換得到右側額上回和大腦其他腦區的功能連接圖。為探究網游成癮組和健康對照組之間在靜息狀態下功能連接的差異，在MATLAB環境下的SPM(statistical par amet r ic mapping)工具包中對兩組的功能連接圖進行獨立樣本t檢驗。只有通過體素水平P＜0.005(未校正)和簇水平P＜0.05[FEW(f amil y-wise error)校正]的激活水平才被報告。此外，還抽取了兩組比較中有差異的功能連接系數，并將該功能連接系數與量表得分進行皮爾遜相關分析，將P＜0.05的相關性結果記為顯著性相關結果。

2 結果

2.1 行為數據結果

兩組被試的人口統計學信息以及量表分數如表1所示。網游成癮組和健康對照組在年齡(t(60)=0.590，P=0.557)和性別(χ2=0.065，P=1.000)方面均無顯著差異。在網游應用情況調查問卷、網游成癮診斷量表得分以及玩網游時間上，網游成癮組和健康對照組有顯著差異，網游成癮組的網游應用情況調查問卷得分(t(60)=16.588，P＜0.010)、網游成癮診斷量表得分(t(60)=8.991，P＜0.010)和玩網游時間(t(60)=7.017，P＜0.010)均顯著高于健康對照組。兩組被試在游網游渴求度量表得分上也有顯著差異(t(60)=7.723，P＜0.010)，網游成癮組的網游渴求度量表得分顯著高于健康對照組，表明網游成癮組對網游的渴求程度比健康對照組更高。

2.2 腦數據結果

以右側額上回(27，63，3)為感興趣區，發現與健康對照組相比，網游成癮組右側額上回和左側丘腦(-3，-15，6；-9，-6，6)、右側丘腦(15，-15，3)的功能連接顯著增強(圖1，表2)，結果表明在靜息狀態下網游成癮組額上回和丘腦之間的功能連接出現異常。而在以額上回為感興趣區進行功能連接分析時，沒有發現網游成癮組比健康對照組更弱的功能連接。此外，抽取了兩組比較中有差異的連接系數，詳見圖1中的柱狀圖。

圖1 兩組被試的功能連接差異(感興趣區為右側額上回)。相比于健康對照組，網游成癮組右側額上回(27，63，3)和左側丘腦(-3，-15，6；-9，-6，6)、右側丘腦(15，-15，3)的功能連接更強。*：P＜0.05，**：P＜0.01，誤差線表示均值標準誤Fig.1 Differences in functional connectivity between IGD group and HC group(ROI:the right SFG).In comparison to HC group,the rsFC between the right SFG(27,63,3)and left thalamus(-3,-15,6;-9,-6,6),right thalamus(15,-15,3)was significantly enhanced in IGD group.*:P<0.05,**:P<0.01,the error bar representsthe standard error of the mean.

表2 與額上回的功能連接強度在兩組中有差異的腦區Tab.2 SFG and brain regions showing significant differences in functional connectivity between IGD group and HCgroup

腦-行為相關性分析結果發現，在健康對照組中，右側額上回(27，63，3)和右側丘腦(15，-15，3)的功能連接系數與網游渴求度量表得分呈顯著正相關(r=0.365，P＜0.05)(圖2)，結果表明，在健康對照組中，個體右側額上回和右側丘腦的功能連接越弱，其對網游的渴求程度越低。而在網游成癮組中，沒有發現右側額上回(27，63，3)和右側丘腦(15，-15，3)之間的功能連接系數與網游渴求度量表分數的相關(圖2)。此外，在對網游渴求度量表的變異程度進行分析時，發現網游成癮組(0.34)網游渴求度量表分數的變異系數遠小于健康對照組(0.47)，這有可能是在網游成癮組中沒有發現相關的原因。

圖2 右側額上回和右側丘腦的功能連接系數與網游渴求度量表的關系。在健康對照組中，右側額上回和右側丘腦的功能連接系數與網游渴求度量表呈顯著正相關(r=0.365，P＜0.05)。在網游成癮組中，未發現右側額上回和右側丘腦的功能連接系數與網游渴求度量表存在相關關系(r=－0.286，P=0.119)Fig.2 Correlation between the rsFC and the scores of Internet game craving scale.In HC group,the rsFC between the right SFG and right thalamus was positively correlated with the scores of Internet game craving scale(r=0.365,P<0.05),while this correlation was not found in IGD group(r=－0.286,P=0.119).

在腦-行為相關性分析中，沒有發現右側額上回(27，63，3)和左側丘腦(-3，-15，6；-9，-6，6)之間的功能連接系數與網游渴求度量表分數在健康對照組(r=0.158，P=0.161；r=0.145，P=0.168)和網游成癮組(r=-0.022，P=0.906；r=-0.163，P=0.381)中相關。

3 討論

本研究利用靜息態功能磁共振成像技術，采用功能連接分析方法探究了網游成癮者大腦前額葉和其他腦區間的功能連接與網游渴求程度之間的關系。行為結果發現，網游成癮組的網游應用情況調查問卷得分、網游成癮診斷量表得分、玩網游時間以及網游渴求度量表得分均顯著高于健康對照組，腦成像結果發現網游成癮組額上回和丘腦的功能連接顯著強于健康對照組。此外，在健康對照組中發現，額上回和丘腦的功能連接系數與個體對網游的渴求程度呈顯著正相關，而在網游成癮組中沒有發現該相關。

行為結果發現，網游成癮組的網游渴求度量表得分顯著高于健康對照組，結果表明網游成癮組表現出更高的網游渴求程度。在有關網游成癮和渴求的研究中也發現，網游成癮者對網游的渴求程度顯著高于健康被試[22，24]。研究發現，個體成癮的核心特征之一是對某些物質有著較高程度的渴求，與游戲有關的刺激可以引發網游成癮者對游戲的強烈欲望。例如，Dong等[25]用線索誘導任務發現，網游成癮者在線索誘導前后報告的網游渴求程度都顯著高于健康被試。因此，本研究得到的網游成癮組相比于健康對照組對網游的更高渴求程度與前人研究一致。

腦成像結果發現，相比于健康對照組，網游成癮組額上回和丘腦的功能連接在靜息狀態下顯著增強。一項關于網游成癮者的靜息態局部一致性研究[26]表明，與健康被試相比，網游成癮者在左側額上回、右側中央回等一些有關獎賞功能的腦區有顯著增強的局部一致性活動，該研究提出，這些腦區內的高度一致性活動可能意味著網游成癮者獎賞功能的增強。除了額上回之外，丘腦[27-28]也參與到大腦對獎賞信息的加工過程中。例如，Takeuchi等[29]發現，長期的網游行為導致網游成癮者的丘腦異常活躍。也有其他類型的成癮研究[30]發現，相比于健康對照組，成癮組的丘腦處于高激活的狀態。丘腦的異常活躍代表了成癮者大腦獎賞系統的功能紊亂。本研究發現網游成癮組額上回和丘腦的功能連接比健康對照組更強，這可能是因為網游成癮組大腦有關額上回和丘腦的獎賞加工系統產生了改變。

腦成像結果還發現，健康對照組額上回和丘腦的功能連接系數與其網游渴求度量表得分呈顯著正相關，表明在健康對照組中，個體對額上回和丘腦的功能連接越弱，其對網游的渴求程度就越低。以往的研究發現，個體較高的渴求體驗程度與其大腦額上回的高激活狀態有關，并且通過對前額葉進行經顱磁刺激[31]或經顱直流電刺激[32]可以調節個體的渴求程度。在本研究中，健康對照組額上回和丘腦的功能連接相較于網游成癮組更弱，這可能是因為健康對照組對網游的渴求程度較低的原因。需要指出的是，在網游成癮組中并未發現額上回和丘腦的功能連接系數與網游渴求度量表得分存在類似的相關關系，通過后期對網游渴求度量表變異系數的計算發現，網游成癮組的變異系數遠小于健康對照組，因此網游成癮組中沒有發現額上回和丘腦的功能連接系數與網游渴求度量表得分的相關可能是由于其網游渴求度量表得分的變異較小導致的。

本研究存在一些不足之處，比如：本研究中個體前額葉與丘腦之間的功能連接與其對網游程度有關一結果，只是得到功能連接與網游渴求程度的相關關系而非因果關系，后續研究將利用神經調控的技術來探討其因果關系。

4 小結

本研究基于靜息態功能磁共振成像技術，探究網游成癮組與健康對照組功能連接的差異，并探尋該功能連接和個體對網游渴求程度的關系。結果表明，網游成癮組對網游的渴求程度顯著高于健康對照組，且網游成癮組在靜息狀態下額上回和丘腦的功能連接比健康對照組更強。此外，在健康對照組中發現，個體在靜息狀態下額上回和丘腦的功能連接與其對網游的渴求程度有關，即靜息狀態下額上回和丘腦的功能連接越強，個體對網游的渴求程度越大。

作者利益沖突聲明：全體作者均聲明無利益沖突。