fMRI脑功能成像技术用于网络游戏成瘾诊断测评

王雪梅　孙月吉　邴晶等

[摘要] 目的 运用fMRI脑功能成像技术，总结网络游戏成瘾青少年的神经影像学改变，为其诊断和治疗提供客观依据。方法 选择12名网络游戏成瘾青少年（IAD组）和12名正常青少年（对照组）参与本研究，两组被试者分别观看网络游戏相关图片和中性图片，同时采用fMRI技术扫描，获取被试者的大脑活动信号，使用SPM5软件分析处理。 结果 与观看中性图片时比较，IAD组观看游戏图片时双侧背外侧前额叶、扣带回前部、顶下小叶、颞下回、小脑、右侧岛叶及右侧角回激活增多。IAD组观看游戏图片时以下区域激活增多：双侧背外侧前额叶、双侧颞叶、小脑、右侧顶下小叶、右侧楔叶、左侧海马、海马旁回、左侧尾状核；对照组观看游戏图片时全脑未见激活增多。 结论 网络游戏成瘾的青少年脑功能成像影像改变与正常青少年存在差异，为网络成瘾的诊断测评标准提供了新的客观依据。

[关键词] 网络游戏成瘾；功能性磁共振成像；青少年

[中图分类号] R445.2 [文献标识码] A [文章编号] 1674-4721（2014）04（a）-0121-03

[Abstract] Objective To investigate the neuroimaging changes occurred on adolescents with internet gaming addiction（IGA） and provide an objective basis for its diagnosis and treatment by functional magnetic resonance imaging（fMRI）. Methods 12 adolescents with IGA（IAD group） and 12 normal teenagers（control group） were selected as research objects，network game related images and neutral pictures were watched by the two groups of subjects，brain activity signals of the subjects was acquired by the fMRI technic and analyzed and processed by SPM5 software. Results Compared with the imaging expression for watching the neutral pictures，the bilateral dorsolateral prefrontal，anterior cingulate gyrus，inferior parietal lobule， inferior temporal gyrus，cerebellum and right insula and right angular gyrus of the IAD group for watching the game pictures showed a significantly increased activation.In the IAD group，the following brain areas exhibited increased activations as the subjects watching the game images：bilateral dorsolateral prefrontal，bilateral temporal lobe，cerebellum，right inferior parietal lobule，right precuneus，left hippocampus，parahippocampal gyrus，left caudate nucleus；while no typical activation was observed for the control group under similar conditions. Conclusion The changes of MR images associated brain activities of the IGA adolescents significantly differ with those of normal teenagers，which provides a new objective basis for the diagnosis of the internet addiction for the adolescents.

[Key words] Internet gaming addiction；Functional magnetic resonance imaging；Adolescent

网络游戏成瘾（internet gaming addiction，IGA）是指在无成瘾物质作用下的上网成瘾行为，表现为由于过度使用互联网而导致个体明显的生物、心理和社会功能受损[1]。有报道显示，网络游戏已严重影响了青少年的身心健康以及家庭和谐。美国心理学会（American Psychological Association，APA）于1997年正式承认IGA研究的学术价值，有关IGA的诊断标准及测评工具尚在探讨之中[2-3]。界定IGA大多依据成瘾者的认知、情绪、行为改变，而从生理学角度的研究不多[4]。本研究探讨功能性磁共振成像（functional magnetic resonance imaging，fMRI）技术对于IGA男性青少年脑功能变化的诊断价值，目的是为临床诊断和治疗提供客观依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取12名IGA青少年（IAD组）和12名正常青少年（对照组）参与本研究，平均年龄（18.0±1.2）岁，均为男性。入组标准：IAD组为“魔兽世界”游戏成瘾者，均为右利手。

1.2 研究方法

1.2.1 测试方法 两组研究对象分别观看网络游戏相关图片和中性图片，并使用飞利浦3.0T MRI仪器扫描，获取被试者的大脑活动信号。

1.2.2 BOLD序列组成 需要重T2*权重序列，单次激发长TE FFE扫描，使用8通道头线圈，序列：FFE-EPI，FOV 230 mm， 层厚4 cm，TR 2000 ms，TE 30 ms，Flip Angle 80°，180个动态，6′采集数据。

1.2.3 数据处理方法 采用SPM5软件对数据结果进行分析，采用减法对比两组数据。

1.2.4 fMRI任务态 给患者提供相应的视觉任务，交替执行脑皮质激活模式及静息模式，激活及静息时间相同。采用fMRI装置生成触发脉冲，以识别患者下一个指示的启动。目视刺激通过在磁体间的投影屏幕为患者显示，显示控制由连接fMRI装置控制，每次检测到（下一个）触发时，即提供下一视觉输入（图1为激活脑区定位图，采用SPM5的MNI坐标Talairach转换，工具xjview 被用于转换，并根据Broadmann 图谱解剖定位）[5]。

2 结果

研究结果显示，IAD组观看游戏图片时比观看中性图片时激活更多脑区（图2），且在游戏图片的刺激任务下IAD组比对照组激活更多脑区域（图3）。

3 讨论

目前关于IGA的概念还没有统一，具有代表性的是Young[6]以病态赌博为模型，把IGA定义为一种没有成瘾物质作用的冲动-控制障碍。IGA作为一种新出现的心理和行为障碍，目前仍没有完整、统一的诊断标准。国内外研究者各自使用不同的测量工具诊断IGA，界定多依据IAD的认知、情绪、行为表现等，而非生理机制。

fMRI技术是通过脑皮质局部血管中的脱氧血红蛋白与氧合血红蛋白比率，即血氧水平依赖（blood oxygen level dependent，BOLD）监测脑功能变化。大脑皮质兴奋时，血流量增加，耗氧量增加，从而使局部静脉血脱氧血红蛋白含量增加，氧合血红蛋白相对减少。T2*值反映了两种血红蛋白梯度的变换情况，当皮质兴奋时，表现为高信号。此项技术具有无创性、可重复性、准确性的定位脑功能区域的特点，具有较高的时间和空间分辨率，目前被广泛应用于认知神经科学研究[7]。

本研究利用fMRI技术观察青少年IGA者脑激活定位情况，结果显示，在游戏图片的刺激下，IAD组两侧背外侧前额叶、扣带回前部、顶下小叶、颞下回、小脑、右侧岛叶及右侧角回激活增多，观看中性图片时未见脑区激活增加。IAD组观看游戏图片时，激活了很多脑功能区，包括双侧背外侧前额叶、双侧颞叶、小脑、右侧顶下小叶、右侧楔叶、左侧海马、海马旁回、左侧尾状核等，而对照组观看游戏图片时全脑未见激活增多。

IGA者在观看网络游戏图片时，两侧枕叶、颞叶、顶叶（颞-顶-枕联合皮质）出现很强的激活现象，可能是该区域在信息加工中耗竭了更多能量。颞-顶-枕联合皮质属于知觉加工最高级皮质，是知觉整合最高级区域[8-9]。在游戏图片刺激下，IAD组比对照组多激活的脑区主要包括扣带回、隔区、前额叶、眶回、海马、尾状核等脑功能区，这些区域与人类的认知功能活动密切相关[10-11]，特别是与注意、计划、冲动控制、奖赏强化等有关，它们属于中脑-边缘额叶多巴胺系统投射区域，也说明了IGA同样关系到了“物质成瘾所关联的奖赏环路”，fMRI技术清晰地呈现了大脑功能激活区域，为IGA脑功能异常可视化提供了客观依据[12-14]。

在接下来的研究中，我们将利用fMRI技术，通过功能默认网络方法，提供更清晰的成瘾脑功能异常评定依据。

[参考文献]

[1] 曹建琴，周郁秋，才运江.网络游戏成瘾的国内外研究现状[J].现代预防医学，2011，38（4）：654-657.

[2] Shaw W，Black DW.Internet addiction：definition，assessment，epidemiology and clinical management[J].CNS Drugs，2008，22（5）：353-365.

[3] Yen JY，Ko CH，Yen CF，et al.Psychiatric symptoms in adolescents with Internet addiction：comparison with substance use[J].Psychiatry Clin Neurosci，2008，62（1）：9-16.

[4] 曹建琴，张慧.网络游戏成瘾测评工具研究进展[J].中国健康心理学杂志，2010，18（3）：374-376.

[5] Sun Y，Ying H，Seetohul RM，et al.Brain fMRI study of crave induced by cue pictures in online game addicts （male adolescents）[J].Behav Brain Res，2012，233（2）：563-576.

[6] Young KS.Internet addiction：the emergence of a new clinical disorder[J].Cyber Psychol Behav，1998，1（3）：237-244.

[7] 尉胜男，孙学进，朱守艳.网络游戏成瘾的神经影像学研究进展[J].磁共振成像，2010，1（5）：392-396.

[8] Peltier S，Stilla R，Mariola E，et al.Activity and effective connectivity of parietal and occipital cortical regions during haptic shape perception[J].Neuropsychologia，2007，45（3）：476-483.

[9] 秦玲娣，周艳，赵志明，等.静息态脑功能成像在青少年网络游戏成瘾中的初步研究[J].临床放射学杂志，2011， 30（1）：7-10.

[10] 钱若兵，郭红军，傅光明，等.网络游戏成瘾的研究进展[J].立体定向和功能性神经外科杂志，2007，20（1）：58-60.

[11] 曹枫林.青少年网络游戏成瘾的心理机制-脑功能影像学及团体心理干预研究[D].长沙：中南大学，2007.

[12] Mathiak K，Weber R.Toword brain correlates of natural behavior：fMRI during violent videogames[J].Hum Brain Mapp，2006，27（12）：948-956.

[13] Weber R，Ritterfeld U，Mathiak K.Does playing violent video games induce aggression？ empirical evidence of a function magnetic resonance imaging[J].Media Psychol，2006，8（1）：39-40.

[14] Murray JP，Liotti M，Ingmundson PT.Children′s brain activations while viewing televised violence revealed by fMRI[J].Media Psychol，2006，8（1）：25-37.

（收稿日期：2014-02-18 本文编辑：袁 成）

1.2 研究方法

1.2.1 测试方法 两组研究对象分别观看网络游戏相关图片和中性图片，并使用飞利浦3.0T MRI仪器扫描，获取被试者的大脑活动信号。

1.2.2 BOLD序列组成 需要重T2*权重序列，单次激发长TE FFE扫描，使用8通道头线圈，序列：FFE-EPI，FOV 230 mm， 层厚4 cm，TR 2000 ms，TE 30 ms，Flip Angle 80°，180个动态，6′采集数据。

1.2.3 数据处理方法 采用SPM5软件对数据结果进行分析，采用减法对比两组数据。

1.2.4 fMRI任务态 给患者提供相应的视觉任务，交替执行脑皮质激活模式及静息模式，激活及静息时间相同。采用fMRI装置生成触发脉冲，以识别患者下一个指示的启动。目视刺激通过在磁体间的投影屏幕为患者显示，显示控制由连接fMRI装置控制，每次检测到（下一个）触发时，即提供下一视觉输入（图1为激活脑区定位图，采用SPM5的MNI坐标Talairach转换，工具xjview 被用于转换，并根据Broadmann 图谱解剖定位）[5]。

2 结果

研究结果显示，IAD组观看游戏图片时比观看中性图片时激活更多脑区（图2），且在游戏图片的刺激任务下IAD组比对照组激活更多脑区域（图3）。

3 讨论

目前关于IGA的概念还没有统一，具有代表性的是Young[6]以病态赌博为模型，把IGA定义为一种没有成瘾物质作用的冲动-控制障碍。IGA作为一种新出现的心理和行为障碍，目前仍没有完整、统一的诊断标准。国内外研究者各自使用不同的测量工具诊断IGA，界定多依据IAD的认知、情绪、行为表现等，而非生理机制。

fMRI技术是通过脑皮质局部血管中的脱氧血红蛋白与氧合血红蛋白比率，即血氧水平依赖（blood oxygen level dependent，BOLD）监测脑功能变化。大脑皮质兴奋时，血流量增加，耗氧量增加，从而使局部静脉血脱氧血红蛋白含量增加，氧合血红蛋白相对减少。T2*值反映了两种血红蛋白梯度的变换情况，当皮质兴奋时，表现为高信号。此项技术具有无创性、可重复性、准确性的定位脑功能区域的特点，具有较高的时间和空间分辨率，目前被广泛应用于认知神经科学研究[7]。

本研究利用fMRI技术观察青少年IGA者脑激活定位情况，结果显示，在游戏图片的刺激下，IAD组两侧背外侧前额叶、扣带回前部、顶下小叶、颞下回、小脑、右侧岛叶及右侧角回激活增多，观看中性图片时未见脑区激活增加。IAD组观看游戏图片时，激活了很多脑功能区，包括双侧背外侧前额叶、双侧颞叶、小脑、右侧顶下小叶、右侧楔叶、左侧海马、海马旁回、左侧尾状核等，而对照组观看游戏图片时全脑未见激活增多。

IGA者在观看网络游戏图片时，两侧枕叶、颞叶、顶叶（颞-顶-枕联合皮质）出现很强的激活现象，可能是该区域在信息加工中耗竭了更多能量。颞-顶-枕联合皮质属于知觉加工最高级皮质，是知觉整合最高级区域[8-9]。在游戏图片刺激下，IAD组比对照组多激活的脑区主要包括扣带回、隔区、前额叶、眶回、海马、尾状核等脑功能区，这些区域与人类的认知功能活动密切相关[10-11]，特别是与注意、计划、冲动控制、奖赏强化等有关，它们属于中脑-边缘额叶多巴胺系统投射区域，也说明了IGA同样关系到了“物质成瘾所关联的奖赏环路”，fMRI技术清晰地呈现了大脑功能激活区域，为IGA脑功能异常可视化提供了客观依据[12-14]。

在接下来的研究中，我们将利用fMRI技术，通过功能默认网络方法，提供更清晰的成瘾脑功能异常评定依据。

[参考文献]

[1] 曹建琴，周郁秋，才运江.网络游戏成瘾的国内外研究现状[J].现代预防医学，2011，38（4）：654-657.

[2] Shaw W，Black DW.Internet addiction：definition，assessment，epidemiology and clinical management[J].CNS Drugs，2008，22（5）：353-365.

[3] Yen JY，Ko CH，Yen CF，et al.Psychiatric symptoms in adolescents with Internet addiction：comparison with substance use[J].Psychiatry Clin Neurosci，2008，62（1）：9-16.

[4] 曹建琴，张慧.网络游戏成瘾测评工具研究进展[J].中国健康心理学杂志，2010，18（3）：374-376.

[5] Sun Y，Ying H，Seetohul RM，et al.Brain fMRI study of crave induced by cue pictures in online game addicts （male adolescents）[J].Behav Brain Res，2012，233（2）：563-576.

[6] Young KS.Internet addiction：the emergence of a new clinical disorder[J].Cyber Psychol Behav，1998，1（3）：237-244.

[7] 尉胜男，孙学进，朱守艳.网络游戏成瘾的神经影像学研究进展[J].磁共振成像，2010，1（5）：392-396.

[8] Peltier S，Stilla R，Mariola E，et al.Activity and effective connectivity of parietal and occipital cortical regions during haptic shape perception[J].Neuropsychologia，2007，45（3）：476-483.

[9] 秦玲娣，周艳，赵志明，等.静息态脑功能成像在青少年网络游戏成瘾中的初步研究[J].临床放射学杂志，2011， 30（1）：7-10.

[10] 钱若兵，郭红军，傅光明，等.网络游戏成瘾的研究进展[J].立体定向和功能性神经外科杂志，2007，20（1）：58-60.

[11] 曹枫林.青少年网络游戏成瘾的心理机制-脑功能影像学及团体心理干预研究[D].长沙：中南大学，2007.

[12] Mathiak K，Weber R.Toword brain correlates of natural behavior：fMRI during violent videogames[J].Hum Brain Mapp，2006，27（12）：948-956.

[13] Weber R，Ritterfeld U，Mathiak K.Does playing violent video games induce aggression？ empirical evidence of a function magnetic resonance imaging[J].Media Psychol，2006，8（1）：39-40.

[14] Murray JP，Liotti M，Ingmundson PT.Children′s brain activations while viewing televised violence revealed by fMRI[J].Media Psychol，2006，8（1）：25-37.

（收稿日期：2014-02-18 本文编辑：袁 成）

1.2 研究方法

1.2.1 测试方法 两组研究对象分别观看网络游戏相关图片和中性图片，并使用飞利浦3.0T MRI仪器扫描，获取被试者的大脑活动信号。

1.2.2 BOLD序列组成 需要重T2*权重序列，单次激发长TE FFE扫描，使用8通道头线圈，序列：FFE-EPI，FOV 230 mm， 层厚4 cm，TR 2000 ms，TE 30 ms，Flip Angle 80°，180个动态，6′采集数据。

1.2.3 数据处理方法 采用SPM5软件对数据结果进行分析，采用减法对比两组数据。

1.2.4 fMRI任务态 给患者提供相应的视觉任务，交替执行脑皮质激活模式及静息模式，激活及静息时间相同。采用fMRI装置生成触发脉冲，以识别患者下一个指示的启动。目视刺激通过在磁体间的投影屏幕为患者显示，显示控制由连接fMRI装置控制，每次检测到（下一个）触发时，即提供下一视觉输入（图1为激活脑区定位图，采用SPM5的MNI坐标Talairach转换，工具xjview 被用于转换，并根据Broadmann 图谱解剖定位）[5]。

2 结果

研究结果显示，IAD组观看游戏图片时比观看中性图片时激活更多脑区（图2），且在游戏图片的刺激任务下IAD组比对照组激活更多脑区域（图3）。

3 讨论

目前关于IGA的概念还没有统一，具有代表性的是Young[6]以病态赌博为模型，把IGA定义为一种没有成瘾物质作用的冲动-控制障碍。IGA作为一种新出现的心理和行为障碍，目前仍没有完整、统一的诊断标准。国内外研究者各自使用不同的测量工具诊断IGA，界定多依据IAD的认知、情绪、行为表现等，而非生理机制。

fMRI技术是通过脑皮质局部血管中的脱氧血红蛋白与氧合血红蛋白比率，即血氧水平依赖（blood oxygen level dependent，BOLD）监测脑功能变化。大脑皮质兴奋时，血流量增加，耗氧量增加，从而使局部静脉血脱氧血红蛋白含量增加，氧合血红蛋白相对减少。T2*值反映了两种血红蛋白梯度的变换情况，当皮质兴奋时，表现为高信号。此项技术具有无创性、可重复性、准确性的定位脑功能区域的特点，具有较高的时间和空间分辨率，目前被广泛应用于认知神经科学研究[7]。

本研究利用fMRI技术观察青少年IGA者脑激活定位情况，结果显示，在游戏图片的刺激下，IAD组两侧背外侧前额叶、扣带回前部、顶下小叶、颞下回、小脑、右侧岛叶及右侧角回激活增多，观看中性图片时未见脑区激活增加。IAD组观看游戏图片时，激活了很多脑功能区，包括双侧背外侧前额叶、双侧颞叶、小脑、右侧顶下小叶、右侧楔叶、左侧海马、海马旁回、左侧尾状核等，而对照组观看游戏图片时全脑未见激活增多。

IGA者在观看网络游戏图片时，两侧枕叶、颞叶、顶叶（颞-顶-枕联合皮质）出现很强的激活现象，可能是该区域在信息加工中耗竭了更多能量。颞-顶-枕联合皮质属于知觉加工最高级皮质，是知觉整合最高级区域[8-9]。在游戏图片刺激下，IAD组比对照组多激活的脑区主要包括扣带回、隔区、前额叶、眶回、海马、尾状核等脑功能区，这些区域与人类的认知功能活动密切相关[10-11]，特别是与注意、计划、冲动控制、奖赏强化等有关，它们属于中脑-边缘额叶多巴胺系统投射区域，也说明了IGA同样关系到了“物质成瘾所关联的奖赏环路”，fMRI技术清晰地呈现了大脑功能激活区域，为IGA脑功能异常可视化提供了客观依据[12-14]。

在接下来的研究中，我们将利用fMRI技术，通过功能默认网络方法，提供更清晰的成瘾脑功能异常评定依据。

[参考文献]

[1] 曹建琴，周郁秋，才运江.网络游戏成瘾的国内外研究现状[J].现代预防医学，2011，38（4）：654-657.

[2] Shaw W，Black DW.Internet addiction：definition，assessment，epidemiology and clinical management[J].CNS Drugs，2008，22（5）：353-365.

[3] Yen JY，Ko CH，Yen CF，et al.Psychiatric symptoms in adolescents with Internet addiction：comparison with substance use[J].Psychiatry Clin Neurosci，2008，62（1）：9-16.

[4] 曹建琴，张慧.网络游戏成瘾测评工具研究进展[J].中国健康心理学杂志，2010，18（3）：374-376.

[5] Sun Y，Ying H，Seetohul RM，et al.Brain fMRI study of crave induced by cue pictures in online game addicts （male adolescents）[J].Behav Brain Res，2012，233（2）：563-576.

[6] Young KS.Internet addiction：the emergence of a new clinical disorder[J].Cyber Psychol Behav，1998，1（3）：237-244.

[7] 尉胜男，孙学进，朱守艳.网络游戏成瘾的神经影像学研究进展[J].磁共振成像，2010，1（5）：392-396.

[8] Peltier S，Stilla R，Mariola E，et al.Activity and effective connectivity of parietal and occipital cortical regions during haptic shape perception[J].Neuropsychologia，2007，45（3）：476-483.

[9] 秦玲娣，周艳，赵志明，等.静息态脑功能成像在青少年网络游戏成瘾中的初步研究[J].临床放射学杂志，2011， 30（1）：7-10.

[10] 钱若兵，郭红军，傅光明，等.网络游戏成瘾的研究进展[J].立体定向和功能性神经外科杂志，2007，20（1）：58-60.

[11] 曹枫林.青少年网络游戏成瘾的心理机制-脑功能影像学及团体心理干预研究[D].长沙：中南大学，2007.

[12] Mathiak K，Weber R.Toword brain correlates of natural behavior：fMRI during violent videogames[J].Hum Brain Mapp，2006，27（12）：948-956.

[13] Weber R，Ritterfeld U，Mathiak K.Does playing violent video games induce aggression？ empirical evidence of a function magnetic resonance imaging[J].Media Psychol，2006，8（1）：39-40.

[14] Murray JP，Liotti M，Ingmundson PT.Children′s brain activations while viewing televised violence revealed by fMRI[J].Media Psychol，2006，8（1）：25-37.

（收稿日期：2014-02-18 本文编辑：袁 成）