年轻网络游戏障碍患者纹状体体积改变及其与认知控制的关系

薛 婷，陶占龙，唐 俊，康永强，喻大华

(1.内蒙古科技大学理学院，3.信息工程学院，内蒙古 包头 014010；2.内蒙古科技大学包头医学院第一附属医院影像中心，内蒙古 包头 014010)

伴随互联网的普及，青少年网络成瘾(internet gaming disorder， IGD)成为日益突出的社会问题[1]。IGD表现为患者长期不断接受网络游戏内容刺激，难以控制上网游戏行为，涉及神经系统认知控制、学习记忆等功能异常[2-3]。随着MRI的发展应用，IGD神经机制研究取得突破性进展[4-6]，如基于弥散张量成像的纤维束统计方法发现IGD患者内囊、外囊及扣带回区域各向异性分数显著下降[5]；基于体素的形态学分析结果显示IGD患者前额叶区域灰质密度显著降低[6]。纹状体(尾状核、壳核和伏隔核)、杏仁核、海马及丘脑是认知控制回路、动机回路及奖赏回路的重要节点，参与情感、动机、激励/犒赏的神经过程[7]。本研究观察年轻IGD患者纹状体体积改变及其与认知控制的关联，以期自影像学角度为研究IGD神经机制提供佐证。

1 资料与方法

1.1 研究对象 于2016年3月—2018年12月纳入43例年轻IGD患者，男36例，女7例，年龄17～24岁，平均(19.0±0.9)岁，平均受教育年限(12.0±0.9)年。纳入标准：①年龄15～26岁，右利手；②符合《精神障碍诊断与统计手册》第五版[8]9项IGD诊断标准中的5项及以上；③以英雄联盟(http://euw.leagueoflegends.com/)网络游戏为主要诱因。排除标准：①滥用酒精、尼古丁等；②罹患精神障碍疾病、脑肿瘤、肝炎或癫痫等；③孕期或经期女性；④韦氏智力量表分数<90。同期选取40名基本资料相匹配的健康年轻人作为对照组，男28名，女12名，年龄17～24岁，平均(19.4±1.4)岁，平均受教育年限(12.4±1.4)年。本研究通过内蒙古科技大学包头医学院第一附属医院伦理委员会批准。检查前受试者或其监护人均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 采用Philips 3.0 T MR扫描仪，正交8通道头部相控阵线圈。嘱受试者仰卧，采集颅脑轴位、冠状位及矢状位T1WI，参数：TE 8.5 ms，TR 3.4 ms，FOV 240 mm× 240 mm，矩阵240×240，层数140，FA 12°，体素1 mm×1 mm×1 mm，扫描覆盖全脑，扫描时间7 min。

1.3 数据处理 采用Linux系统下的Freesurfer软件包(version 5.3.0,http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki/)计算大脑皮层下结构灰质体积，其步骤如下：①去除颅骨、头皮等非脑结构；②通过旋转、平移、缩放等几何校正将图像匹配至标准空间；③校正不均匀场；④依据不同组织的信号差异对白质、灰质和脑脊液进行分割；⑤表面重建，对分割后的灰白质进行拓扑修正；⑥高斯核平滑，采用高斯核函数对图像进行卷积，以提高信噪比。软件自动获取全脑颅内体积及尾状核、伏隔核和壳核的体积(图1)。

1.4 认知功能评价 采用E-prime 2.0 软件(http://www.pstnet.com/eprime.cfm)进行汉字色-词一致Stroop任务。首先对受试者给予讲解和指导，并预留充足练习时间；之后以伪随机方式呈现干扰任务(字义与字色不一致，如“绿”字印刷为红色)及非干扰任务(字义与字色一致，如“绿”字印刷为绿色)，采用组块刺激模式，包括17个组块，含4个字色一致刺激组块、4个字色不一致刺激组块及9个休息组块，每个刺激组块21 s，休息组块17 s，全部刺激程序共321 s。刺激组块以红、绿、蓝3个字作为色字刺激，要求受试者在尽可能保证准确完成任务的前提下尽快判断字义及字色是否一致，记录其反应时间、错误数量及反应延迟时间。记录受试者上网时间，进行网络成瘾测验(internet addiction test， IAT)[9]。

1.5 统计学分析 采用SPSS 20.0统计分析软件。以±s表示符合正态分布的计量资料，采用双样本t检验比较组间基本资料及Stroop任务结果；采用χ2检验比较组间性别差异。以年龄及全脑颅内体积作为协变量，采用协方差分析比较组间纹状体体积差异，显著性要求符合邦费罗尼校正。采用Pearson相关性分析评价组间存在差异脑区的体积与IAT评分及Stroop行为学表现之间的相关性。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 基本资料 IGD组与对照组性别(χ2=1.18，P=0.24)、年龄(t=2.00，P=0.16)及受教育程度(t=1.35，P=0.18)差异均无统计学意义。IGD组平均每周上网(4.3±1.7)天、每日上网(6.9±2.2)小时，对照组平均每周上网(1.9±0.6)天、每日上网(2.7±1.5)小时，差异均有统计学意义(t=-9.00、-9.98，P均<0.01)。IGD组IAT评分显著高于对照组[(60.9±10.5)分vs(27.0±7.5)分，t=-16.60，P<0.01]。

2.2 Stroop任务 组间Stroop干扰任务及非干扰任务下反应时间差异无统计学意义(P均>0.05)，反应延迟时间差异亦无统计学意义(P>0.05)；干扰任务下，IGD组错误数高于对照组(P<0.05)；非干扰任务下，组间错误数差异无统计学意义(P>0.05)，见表1。

表1 年轻IGD患者与健康年轻人Stroop任务结果比较

2.3 纹状体体积 IGD组右侧尾状核及右侧伏隔核体积均显著高于对照组(P均<0.01)，见表2及图1。

图1 IGD患者，男，20岁，IGD A.矢状位MR T1WI示尾状核(绿色)； B.冠状位MR T1WI示壳核(蓝色)； C.矢状位MR T1WI示伏隔核(黄色)

表2 年轻IGD患者与健康年轻人纹状体体积比较(mm3)

2.4 相关性分析 IGD组右侧尾状核体积与Stroop干扰任务下错误数呈正相关(r=0.51，P<0.01)；右侧伏隔核体积与IAT评分呈正相关(r=0.48，P<0.01)。

3 讨论

尾状核是传递多巴胺的关键脑区。多巴胺受体的有效数量决定成瘾的易感性，成瘾后尾状核功能与成瘾者奖赏、动机驱动均存在密切联系[10]。青少年IGD相关研究[11]发现，成瘾者尾状核多巴胺受体数量显著减少，提示尾状核可能在IGD的病理机制中具有重要作用。不仅如此，尾状核还是前额叶皮质-纹状体神经回路的重要节点，该回路在认知控制能力中发挥关键作用[7]。本研究发现年轻IGD患者右侧尾状核体积显著增加，且与Stroop干扰任务下错误数增高相关，因此推测尾状核体积增加可能影响前额叶-纹状体回路的功能，与患者认知控制能力下降有关。

伏隔核是大脑奖赏环路的重要节点，在成瘾机制中具有重要作用[12]。本研究IGD组右侧伏隔核体积较对照组显著增加，考虑与其奖赏加工机制改变有关；且右侧伏隔核体积增加与患者IAT评分增加相关。KUHN等[13]研究发现，IGD患者伏隔核区域低频振荡振幅变化与IAT评分呈正相关，表明该区域脑功能活动强度与IAT评分存在对应关系，伏隔核功能、结构变化或可作为衡量IGD严重程度的生物学指标之一。

壳核是边缘多巴胺系统、奖赏系统的重要组成部分，参与强化学习和内隐学习过程，在成瘾行为的发展过程中具有关键性作用[14]。既往研究[11]发现，IGD患者右侧壳核多巴胺D2受体水平下降。影像学研究[15]表明，IGD患者壳核静息态下脑功能活动强度显著降低，且降低程度与网络游戏成瘾的行为倾向性显著相关；进一步功能网络连接研究[15]发现，IGD患者壳核与前扣带回等区域出现功能连接异常，提示其壳核相关功能受损，但目前对于该区域的形态学变化知之甚少。本研究发现年轻IGD患者壳核体积较对照组体积增加，但差异无统计学意义，可能与受试数量较少有关。

综上所述，年轻IGD患者纹状体体积存在变化，且与其认知控制能力相关。但本研究样本量较小，且以青少年为主的年轻患者；有待在扩大样本量的基础上分组观察不同年龄段IGD患者脑区体积的变化，进一步探讨IGD的神经机制。