个体前额叶与丘脑之间的功能连接与其对网游渴求程度的关系：一项静息态fMRI研究

陈静，黄浦江，杨光*，刘志远*

随着信息时代的高速发展，网络游戏(简称网游)成瘾已经成为一个严重的社会问题。研究者提出网游成瘾是无物质作用的冲动失控行为，也是对过度网游行为的控制障碍表现[1]。因此，美国精神病协会将网游成瘾定义为一种行为成瘾，并于2013年将其归于精神障碍类型并列入了《精神疾病的诊断和统计手册》第5版(The Diagnost ic and St at ist ical Manual of Mental Disorders，DCM-5)，此后网游成瘾也被列入《国际疾病分类》第十一次修订本(International Cl assif ication of Diseases，ICD-11)。DCM-5中的9条诊断标准中明确指出，网游成瘾个体会出现无法控制、过度投入和欺骗等消极行为。大量生活中的实例也证明了网游成瘾会使个体在学校和职场上的社会功能受损。因此，网游成瘾对个体身心健康有着巨大的负面影响。为寻求网游成瘾的诊断手段以及治疗方法，越来越多的研究者借助现代科学技术探究网游成瘾的神经机制。

早在1987年的《精神疾病的诊断和统计手册》[2]就已指出对物质的渴求程度是判断个体是否物质成瘾的重要指标之一，因此大量关于物质成瘾的研究也都围绕个体的渴求程度展开[3-5]。渴求一般被定义为对某一特定药物或事物的强烈欲望[2]。物质成瘾的行为研究发现，对物质的渴求程度可以预测个体对成瘾物质的戒断时间[6]，且通过认知训练的方法降低对物质的渴求程度可以减少成瘾的复发率[7]。除此之外，研究者也借助脑成像技术对物质成瘾进行研究，结果发现，前额叶是与物质成瘾相关的重要脑区之一[8]。物质成瘾者相比于健康人群往往表现出前额叶的结构异常或功能异常。比如，Lee等[9]在对网游成瘾者和健康被试的大脑结构进行对比研究时发现，相比于健康被试，网游成瘾者的前额叶皮层的皮层厚度更薄、灰质体积更小。Wang等[10]在探究网游成瘾者大脑半球间的静息态功能连接时发现，与健康被试相比，网游成瘾者在前额叶脑区的双侧半球间镜像功能连接强度显著降低。Dong等[11]通过博弈任务探究网游成瘾者对奖励和惩罚的敏感性，结果发现，在连续几次获得奖励后，网游成瘾者的额上回激活程度显著高于健康被试。此外，前人研究还发现成瘾者的前额叶活动与个体的渴求程度有关，例如，Wu等[12]采用经颅直流电刺激技术，对前额叶的活动程度进行调控，结果发现，若促进前额叶的活动程度则可以短暂降低网游成瘾者个体对网游的渴求程度评分。Rose等[13]利用经颅磁刺激技术对前额叶进行调控时发现，若促进前额叶的活动程度则可以降低个体对香烟的渴求程度。

综上，前人研究结合实验任务发现前额叶在个体对物质的渴求程度方面发挥重要作用，但是目前关于网游成瘾者在静息状态下前额叶的活动与其对网游渴求程度的关系的相关研究较少，本研究旨在利用静息态功能磁共振成像技术分析网游成瘾组和健康对照组在静息状态下前额叶与其他脑区的功能连接，并结合脑-行为相关分析探究该功能连接与网游渴求程度的关系。研究预期网游成瘾组和健康对照组在静息状态下前额叶与其他脑区的功能连接存在差异，且个体大脑前额叶和相关脑区的功能连接与其对网游的渴求程度有关。

1 材料与方法

1.1 研究对象

本研究为一项前瞻性研究，共有32名网游成瘾大学生[男性16名，女性16名，平均年龄(21.19±2.09)岁]和33名健康大学生[男性15名，女性18名，平均年龄(20.79±2.64)岁]参与。所有被试通过网络平台发放的广告招募，每位被试均在线填写问卷以便筛选。本研究的筛选问卷包括网游应用情况调查问卷[14]以及网游成瘾诊断量表[15]。网游成瘾组被试的入组标准根据前人文献确定[16]：①网游应用情况调查问卷得分≥50；②至少满足网游成瘾诊断量表的5条诊断标准(共9条)；③平均每周玩网游的时间不少于14 h。均不满足以上3个标准的被试被纳入健康对照组。此外，所有被试均为右利手，视力或矫正视力正常，无酒精或药物依赖史，无重大疾病史、精神病史，无磁共振禁忌证。其中1名网游成瘾组被试和2名健康对照组被试中途退出试验，最后共有62名被试的静息态数据被纳入分析，其中网游成瘾组31名被试，健康对照组31名被试，两组被试的人口统计学信息如表1所示。本研究通过了华东师范大学人体伦理委员会批准(批准号：HR110-2018)，所有被试均阅读并自愿签署被试知情同意书。

表1 两组人口统计学信息及量表分数Tab.1 Demographic information and scale scores

1.2 试验流程

在功能磁共振扫描前一天，被试被告知不得服用酒精、香烟或咖啡等。在到达实验室后，为检测被试的网游成瘾状态是否稳定，每位被试需要再次填写纸质版的网游应用情况调查问卷和网游成瘾诊断量表，并报告每周玩网游的时间。除此之外，被试还需在试验前填写网游渴求度量表，对网游的渴求程度进行测量。随后，被试进入磁共振扫描室进行扫描，在进行扫描时首先获取被试的高清大脑结构像，之后进行静息态扫描。在静息态扫描之前要求被试在扫描过程中闭眼放松，同时保持头脑清醒，不要做任何动作或特定的思考。

1.3 问卷

研究中所有被试均填写网游应用情况调查问卷、网游成瘾诊断量表和网游渴求度量表，这些量表和问卷的详细计算如下：①网游应用情况调查问卷。该问卷来自Young编制的网络成瘾问卷[14]，问卷共包含20个条目，所有条目均采用“1～5”点评分，“1”表示“很少”，“5”表示“总是”。每个条目都是与网游使用相关的问题，内容包含对网游的依赖、网游对社会生活和人际关系的影响等。该问卷良好的信效度已经在多个研究中得到反复证实[15-17]。②网游成瘾诊断量表。该量表来自DCM-5提供的关于网游障碍的9个诊断标准[18]，量表共包含9个条目，每个条目采用判断形式，以“是－1”或“否－0”进行计分。该量表多次被应用于网络成瘾的研究，其信效度也是良好的[19-21]。③网游渴求度量表。该量表根据尼古丁渴求问卷简版改编而成[22]，量表要求被试评估现在对网游的渴求程度，共包含10个条目，所有条目均采用“1～10”点评分，“1”表示“非常不渴求”，“10”表示“非常渴求”，比如：“如果可能的话，我现在也许是在玩网游”“现在能玩网游是最好不过的了”。网游渴求度量表得分越高，表示被试对网游的渴求程度越高。该量表已被证明有良好的信效度[23]。

1.4 磁共振数据采集参数

所有磁共振图像数据均来自华东师范大学上海市磁共振重点实验的Siemens Prisma 3.0 T磁共振成像扫描仪。本试验中采集的脑数据包括高清结构像数据和静息态功能磁共振成像数据。高清结构像数据由T1加权的多平面重建序列(magnet izat ion pr epar ed r apid acqui sit ion gr adient echo，MP-RAGE)扫描而得，具体参数为：TR=2530 ms，TE=2.98 ms，扫描层数为192层，层厚为1 mm，FOV=256 mm×256 mm，矩阵大小=256×256。静息态功能磁共振数据由梯度回波平面成像序列(echo pl anar imaging，EPI)扫描而得，具体参数为：TR=2000 ms，TE=30 ms，扫描层数为33层，层厚为3.5 mm，层间距为0.7 mm，FOV=220 mm×220 mm，矩阵大小=60×60。静息态扫描时间持续480 s，共获得240幅图像。

1.5 行为数据分析

为了探讨两组被试在人口统计学及量表分数上的差异，在SPSS软件中对两组被试的性别、年龄、网游应用情况调查问卷得分、网游成瘾诊断量表得分、玩网游时间和网游渴求度量表得分进行卡方检验和独立样本t检验。

1.6 脑成像数据分析

1.6.1预处理

使用MATLAB环境下的DPARSFA(Data Processing Assistant f or Resting-State f MRI Advanced edition)软件包对静息态脑数据进行预处理。预处理由以下几个步骤构成：删除每位被试的前10个时间点以消除扫描初期的不稳定信号；对剩余数据进行时间层校正和头动校正，只有平动不超过3 mm，转动不超过3°的被试才纳入后续的分析中；对头动校正后的被试图像进行手动对准，得到的平均功能像定位到高清的结构像上进行配准；利用统一割算法将结构像分割为灰质、白质和脑脊液；去除由于白质、脑脊液和头动产生的协变量；将所有被试的功能像进行空间标准化并以3 mm×3 mm×3 mm的体素大小进行重采样；使用半高宽为6 mm的高斯核对数据进行平滑处理。

1.6 .2功能连接分析

先通过线性回归去除线性漂移造成的影响，之后使用0.01～0.08 Hz的带通滤波去除噪声影响。前人文献发现前额叶是与成瘾相关的关键脑区之一，基于前人文献，本研究选取右侧额上回(super ior f r ontal gyr us，SFG)[10]作为ROI，其蒙特利尔神经病学研究所(Mont r eal Neur ol ogical Instit ut e，MNI)空间坐标为：27，63，3。以选取的右侧额上回MNI坐标为球心，构建半径为6 mm的球，计算右侧额上回与大脑其他脑区之间功能连接。通过费舍尔Z(Fisher Z)转换得到右侧额上回和大脑其他脑区的功能连接图。为探究网游成瘾组和健康对照组之间在静息状态下功能连接的差异，在MATLAB环境下的SPM(statistical par amet r ic mapping)工具包中对两组的功能连接图进行独立样本t检验。只有通过体素水平P＜0.005(未校正)和簇水平P＜0.05[FEW(f amil y-wise error)校正]的激活水平才被报告。此外，还抽取了两组比较中有差异的功能连接系数，并将该功能连接系数与量表得分进行皮尔逊相关分析，将P＜0.05的相关性结果记为显著性相关结果。

2 结果

2.1 行为数据结果

两组被试的人口统计学信息以及量表分数如表1所示。网游成瘾组和健康对照组在年龄(t(60)=0.590，P=0.557)和性别(χ2=0.065，P=1.000)方面均无显著差异。在网游应用情况调查问卷、网游成瘾诊断量表得分以及玩网游时间上，网游成瘾组和健康对照组有显著差异，网游成瘾组的网游应用情况调查问卷得分(t(60)=16.588，P＜0.010)、网游成瘾诊断量表得分(t(60)=8.991，P＜0.010)和玩网游时间(t(60)=7.017，P＜0.010)均显著高于健康对照组。两组被试在游网游渴求度量表得分上也有显著差异(t(60)=7.723，P＜0.010)，网游成瘾组的网游渴求度量表得分显著高于健康对照组，表明网游成瘾组对网游的渴求程度比健康对照组更高。

2.2 脑数据结果

以右侧额上回(27，63，3)为感兴趣区，发现与健康对照组相比，网游成瘾组右侧额上回和左侧丘脑(-3，-15，6；-9，-6，6)、右侧丘脑(15，-15，3)的功能连接显著增强(图1，表2)，结果表明在静息状态下网游成瘾组额上回和丘脑之间的功能连接出现异常。而在以额上回为感兴趣区进行功能连接分析时，没有发现网游成瘾组比健康对照组更弱的功能连接。此外，抽取了两组比较中有差异的连接系数，详见图1中的柱状图。

图1 两组被试的功能连接差异(感兴趣区为右侧额上回)。相比于健康对照组，网游成瘾组右侧额上回(27，63，3)和左侧丘脑(-3，-15，6；-9，-6，6)、右侧丘脑(15，-15，3)的功能连接更强。*：P＜0.05，**：P＜0.01，误差线表示均值标准误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 与额上回的功能连接强度在两组中有差异的脑区Tab.2 SFG and brain regions showing significant differences in functional connectivity between IGD group and HCgroup

脑-行为相关性分析结果发现，在健康对照组中，右侧额上回(27，63，3)和右侧丘脑(15，-15，3)的功能连接系数与网游渴求度量表得分呈显著正相关(r=0.365，P＜0.05)(图2)，结果表明，在健康对照组中，个体右侧额上回和右侧丘脑的功能连接越弱，其对网游的渴求程度越低。而在网游成瘾组中，没有发现右侧额上回(27，63，3)和右侧丘脑(15，-15，3)之间的功能连接系数与网游渴求度量表分数的相关(图2)。此外，在对网游渴求度量表的变异程度进行分析时，发现网游成瘾组(0.34)网游渴求度量表分数的变异系数远小于健康对照组(0.47)，这有可能是在网游成瘾组中没有发现相关的原因。

图2 右侧额上回和右侧丘脑的功能连接系数与网游渴求度量表的关系。在健康对照组中，右侧额上回和右侧丘脑的功能连接系数与网游渴求度量表呈显著正相关(r=0.365，P＜0.05)。在网游成瘾组中，未发现右侧额上回和右侧丘脑的功能连接系数与网游渴求度量表存在相关关系(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).

在脑-行为相关性分析中，没有发现右侧额上回(27，63，3)和左侧丘脑(-3，-15，6；-9，-6，6)之间的功能连接系数与网游渴求度量表分数在健康对照组(r=0.158，P=0.161；r=0.145，P=0.168)和网游成瘾组(r=-0.022，P=0.906；r=-0.163，P=0.381)中相关。

3 讨论

本研究利用静息态功能磁共振成像技术，采用功能连接分析方法探究了网游成瘾者大脑前额叶和其他脑区间的功能连接与网游渴求程度之间的关系。行为结果发现，网游成瘾组的网游应用情况调查问卷得分、网游成瘾诊断量表得分、玩网游时间以及网游渴求度量表得分均显著高于健康对照组，脑成像结果发现网游成瘾组额上回和丘脑的功能连接显著强于健康对照组。此外，在健康对照组中发现，额上回和丘脑的功能连接系数与个体对网游的渴求程度呈显著正相关，而在网游成瘾组中没有发现该相关。

行为结果发现，网游成瘾组的网游渴求度量表得分显著高于健康对照组，结果表明网游成瘾组表现出更高的网游渴求程度。在有关网游成瘾和渴求的研究中也发现，网游成瘾者对网游的渴求程度显著高于健康被试[22，24]。研究发现，个体成瘾的核心特征之一是对某些物质有着较高程度的渴求，与游戏有关的刺激可以引发网游成瘾者对游戏的强烈欲望。例如，Dong等[25]用线索诱导任务发现，网游成瘾者在线索诱导前后报告的网游渴求程度都显著高于健康被试。因此，本研究得到的网游成瘾组相比于健康对照组对网游的更高渴求程度与前人研究一致。

脑成像结果发现，相比于健康对照组，网游成瘾组额上回和丘脑的功能连接在静息状态下显著增强。一项关于网游成瘾者的静息态局部一致性研究[26]表明，与健康被试相比，网游成瘾者在左侧额上回、右侧中央回等一些有关奖赏功能的脑区有显著增强的局部一致性活动，该研究提出，这些脑区内的高度一致性活动可能意味着网游成瘾者奖赏功能的增强。除了额上回之外，丘脑[27-28]也参与到大脑对奖赏信息的加工过程中。例如，Takeuchi等[29]发现，长期的网游行为导致网游成瘾者的丘脑异常活跃。也有其他类型的成瘾研究[30]发现，相比于健康对照组，成瘾组的丘脑处于高激活的状态。丘脑的异常活跃代表了成瘾者大脑奖赏系统的功能紊乱。本研究发现网游成瘾组额上回和丘脑的功能连接比健康对照组更强，这可能是因为网游成瘾组大脑有关额上回和丘脑的奖赏加工系统产生了改变。

脑成像结果还发现，健康对照组额上回和丘脑的功能连接系数与其网游渴求度量表得分呈显著正相关，表明在健康对照组中，个体对额上回和丘脑的功能连接越弱，其对网游的渴求程度就越低。以往的研究发现，个体较高的渴求体验程度与其大脑额上回的高激活状态有关，并且通过对前额叶进行经颅磁刺激[31]或经颅直流电刺激[32]可以调节个体的渴求程度。在本研究中，健康对照组额上回和丘脑的功能连接相较于网游成瘾组更弱，这可能是因为健康对照组对网游的渴求程度较低的原因。需要指出的是，在网游成瘾组中并未发现额上回和丘脑的功能连接系数与网游渴求度量表得分存在类似的相关关系，通过后期对网游渴求度量表变异系数的计算发现，网游成瘾组的变异系数远小于健康对照组，因此网游成瘾组中没有发现额上回和丘脑的功能连接系数与网游渴求度量表得分的相关可能是由于其网游渴求度量表得分的变异较小导致的。

本研究存在一些不足之处，比如：本研究中个体前额叶与丘脑之间的功能连接与其对网游程度有关一结果，只是得到功能连接与网游渴求程度的相关关系而非因果关系，后续研究将利用神经调控的技术来探讨其因果关系。

4 小结

本研究基于静息态功能磁共振成像技术，探究网游成瘾组与健康对照组功能连接的差异，并探寻该功能连接和个体对网游渴求程度的关系。结果表明，网游成瘾组对网游的渴求程度显著高于健康对照组，且网游成瘾组在静息状态下额上回和丘脑的功能连接比健康对照组更强。此外，在健康对照组中发现，个体在静息状态下额上回和丘脑的功能连接与其对网游的渴求程度有关，即静息状态下额上回和丘脑的功能连接越强，个体对网游的渴求程度越大。

作者利益冲突声明：全体作者均声明无利益冲突。