大學新生網(wǎng)絡成癮的靜息態(tài)腦功能結(jié)構(gòu)特征

韓 岱，李 梅，梅敏君，孫小菲，朱春瑩

(1. 杭州師范大學心理科學研究院，浙江杭州311121； 2.浙江省認知障礙評估技術研究重點實驗室，浙江杭州311121；3. 杭州師范大學附屬醫(yī)院精神心理科，浙江杭州310015; 4. 杭州師范大學心理健康教育與咨詢中心，浙江杭州311121)

0 前言

隨著網(wǎng)絡使用的發(fā)展，網(wǎng)絡成癮(Internet addiction disorder，IAD)帶來的負面影響日益受到社會的關注.網(wǎng)絡成癮主要表現(xiàn)有難以抑制的過度運用網(wǎng)絡進行瀏覽網(wǎng)頁、社交活動、游戲、購物或觀看色情內(nèi)容.大學生處于少年和青年的過渡時期，這個時候他們對自我控制和調(diào)節(jié)能力還未發(fā)育完善，這導致大學生更容易出現(xiàn)網(wǎng)絡成癮問題[1]，特別是剛剛?cè)胄５拇笠恍律诿媾R生活環(huán)境的巨大變化，因此更容易出現(xiàn)生理心理健康問題.最新調(diào)查結(jié)果表明中國大學生新生的網(wǎng)絡成癮發(fā)生率高達6.44%[2].

為了尋找最有效的網(wǎng)絡成癮的治療方法，弄清網(wǎng)絡成癮的神經(jīng)病理機制非常重要，磁共振(MRI)作為一種非創(chuàng)性腦影像學技術也被應用于IAD研究中.靜息態(tài)fMRI(resting-state fMRI, rs-fMRI)只需要被試保持安靜休息狀態(tài)，因此與其它fMRI相比能更好的排除不同功能任務造成的干擾[3-4]，低頻振蕩振幅(amplitude of low-frequency fluctuation，ALFF)等rs-fMRI測量指數(shù)，常用來評估抑郁癥、阿爾茲海默病等精神和神經(jīng)系統(tǒng)疾病患者的腦活動狀況[5-8].目前國內(nèi)關于網(wǎng)絡成癮的腦影像學研究多集中在rs-fMRI研究，李旻明等人、杜萬萍等人、杜金貴等人和秦玲娣等人的研究先后發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡成癮者呈現(xiàn)功能活性異常的腦區(qū)包括右舌回、左腦島、杏仁核、角回、右中央后回、左頂下小葉、小腦、腦干、扣帶回、雙側(cè)海馬旁回、右額葉 (直回, 額中回及額下回) 、左額上回、左楔前葉、右枕葉、顳下回、左顳上回及顳中回、內(nèi)側(cè)前額葉[9-13].此外，李磊等人的腦靜息態(tài)功能連接研究發(fā)現(xiàn)前額葉與左梭狀回、左額中回、左扣帶回中部和左中央后回和右枕葉和舌回的功能連接異常也與網(wǎng)絡成癮有關[14]，這些結(jié)果顯示太多腦區(qū)與網(wǎng)絡成癮都有關聯(lián).而這些腦區(qū)往往也是其他一些常和網(wǎng)絡成癮共同存在的精神疾病的相關腦區(qū)[15-16].一些相關研究沒有嚴格排除焦慮、抑郁等心理因素的影響，因此有必要篩選出和網(wǎng)絡成癮相關的關鍵腦區(qū).網(wǎng)絡成癮者往往花大量時間沉迷于網(wǎng)絡，而且網(wǎng)絡沉迷史超過5年，網(wǎng)絡成癮者的大腦結(jié)構(gòu)方面與非成癮者相比可能也存在某些差別.遺憾的是目前關于網(wǎng)絡成癮者大腦結(jié)構(gòu)特征方面的研究還不多，目前只有Yuan等人運用基于體素的形態(tài)學分析(Voxel-based morphometry，VBM)等磁共振技術評估網(wǎng)絡成癮者全腦區(qū)皮層的結(jié)構(gòu)特征，還有Soon-Beom 等人調(diào)查了網(wǎng)絡成癮者前額葉皮層的結(jié)構(gòu)特征[17-19].

根據(jù)目前檢索到的文獻，還沒有同時對網(wǎng)絡成癮者全腦區(qū)的功能特征和結(jié)構(gòu)特征進行分析的研究.基于涉及網(wǎng)絡成癮機制的關鍵腦區(qū)很可能同時存在功能和結(jié)構(gòu)方面特異性的假設，這次研究將同時探查網(wǎng)絡成癮被試腦的功能和結(jié)構(gòu)特征.考慮到選擇結(jié)構(gòu)比較單一的研究人群(如年齡、受教育程度相差小、生活環(huán)境相似的大學生)和嚴格排除焦慮或抑郁情緒障礙的被試也能最大限度的排除干擾因素，因此這次研究將在無精神疾病史而且研究期間無焦慮或抑郁情緒障礙的大學新生中招募IAD者作為被試，以非IAD的大學新生為對照者，采用ALFF和VBM技術分析被試腦的靜息態(tài)功能和結(jié)構(gòu)特征，為明確網(wǎng)絡成癮相關的關鍵腦區(qū)提供重要信息.

1 材料和方法

1.1 被試

被試均從參加大學新生入學心理體檢的學生中招募，所有被試都是右利手，而且無焦慮、抑郁、腦外傷、物質(zhì)濫用以及其它重大軀體和精神疾病史，具有MRI檢測禁忌癥或6個月內(nèi)曾使用過精神科藥物的被試將被篩除.詳細告知研究方案后，被試簽署知情同意書并完成各種心理測驗，這次研究的所有操作均獲得杭州師范大學倫理委員會的批準.這次研究選擇Young網(wǎng)絡成癮量表(IAT)中文版來評估被試的網(wǎng)絡成癮情況.IAT最早由Young編訂，是世界上運用最廣泛的網(wǎng)絡成癮評估工具之一，包括20項問題，按“同意”到“很不同意”的1—5級評分.根據(jù)既往研究，網(wǎng)齡5年以上且IAT>50分的大學生被試歸入網(wǎng)絡成癮(IAT)組；按照與IAT組被試人數(shù)、年齡和性別比例方面匹配的原則，選擇IAT≤50的被試歸入對照(Control)組[11,20].被試的焦慮和抑郁狀況通過焦慮自評量表(SAS)和抑郁自評量表(SDS)評估.SAS和SDS都由20項問題組成.如果被試的SAS分≥50或者SDS≥53說明被試具有焦慮或抑郁情緒障礙，因此這些被試將不再繼續(xù)參加研究.

表1 IAT組和對照組人口學特征和量表結(jié)果統(tǒng)計Tab.1 Comparison of the demographic variables and psychological measurements between IAT group and control group

1.2 MRI掃描

所有MRI掃描均使用GE Discovery MR750 3.0T高場強磁共振成像系統(tǒng)(General Electric，Milwaukee，USA).掃描時受試者平躺在掃描床上，頭部用海綿墊固定，安靜閉目，保持清醒，避免入睡，盡量保持頭部不動.先進行T1加權(quán)結(jié)構(gòu)像掃描，再進行RS-fMRI掃描.3D梯度回波T1加權(quán)結(jié)構(gòu)像掃描參數(shù)為： Sequence=SPGR, parallel acceleration=2, sagittal slices, slice number=180 with 2 slices in each end discarded (oversampling) to achieve 176, matrix size=256*256, FOV=256*256 mm, TR/TE=8100/3.1ms, FA=8 deg, slice thickness=1, gap=0 (isotropic voxel size=1*1*1), TI (prepare time)=450 ms, bandwidth=31.25 kHz, total scan time=5′05″. RS-fMRI掃描參數(shù)為：sequence=GRE-EPI, axial slices, scanning order=interleaved [1∶2∶43 2∶2∶42], slice number=43, matrix size=64*64, FOV=220*220 mm, TR/TE=2 000/30 ms, FA=90 deg, slice thickness=3.2 mm, gap=0 (voxel size 3.4×3.4×3.2), dummy scan=0, number of acquisitions=240, NEX=1, parallel acceleration=2, total scan time=8′00″.

1.3 MRI數(shù)據(jù)處理

基于MatLab 2012a(MathWorks, Natick, MA, USA)和SPM8(Wellcome Department of Imaging Neuroscience Group, London, UK; http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm)，使用DPARSF(Data Processing Assistant for Resting-State fMRI, http://rfmri.org/DPARSF)和REST(Resting-State fMRI Data Analysis Toolkit，http://www.restfmri.net)進行RS-fMRI數(shù)據(jù)預處理[21-22].預處理步驟包括：剔除前5個時間點、頭動校正(剔除平移>1 mm或轉(zhuǎn)動>1°)、空間標準化(蒙特利爾空間，3*3*3 mm采樣)、空間平滑(4*4*4 mm)；計算所有頻率點在0.01—0.08 Hz頻段內(nèi)幅值的平均值，獲得每個體素的ALFF和mALFF值(每個體素的ALFF值與全腦的平均ALFF值的比值)；最后mALFF值進行去線性漂移和濾波處理.

基于MatLab2012a和SPM8，使用VBM8toolbox嵌套軟件處理T1加權(quán)結(jié)構(gòu)像數(shù)據(jù).經(jīng)過前聯(lián)合校準、蒙特利爾標準空間配準、高斯平滑、分割腦結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)獲得灰質(zhì)、白質(zhì)和腦脊液體積、灰/白質(zhì)圖像進行平滑后獲得所有被試的各個腦區(qū)的灰質(zhì)體積(gray matter volume, GMV)值.

1.4 MRI數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

兩組被試的mALFF和GMV值使用REST軟件進行統(tǒng)計分析.由于兩組被試的SAS量表值存在顯著差異，所以對兩組被試的mALFF數(shù)據(jù)以被試年齡、SAS和SDS量表得分為協(xié)變量進行t-test組間比較(P<0.01, AlphaSim correction，cluster size>19)，對兩組被試的GMV值以被試年齡、腦總體積和SAS、SDS量表得分為協(xié)變量進行t-test組間比較(P<0.05, AlphaSim correction，cluster size>19).運用SPSS 19.0軟件對兩組被試中腦靜息態(tài)功能和結(jié)構(gòu)同時存在顯著差異的腦區(qū)的GMV值與mALFF值與IAT量表值進行pearson相關分析(P<0.05).

2 結(jié)果

2.1 兩組被試mALFF數(shù)據(jù)比較分析

IAT組被試大腦的右枕葉(right occipital lobe，Brodmann area 19)和右舌回(right lingual cortex，Brodmann area 18)區(qū)域的mALFF值顯著高于對照組(表2，圖1).而且，IAT組被試的左眶額葉皮層(OFC，Brodmann area 10)的mALFF值顯著低于對照組(表2，圖1).

表2 各腦區(qū)mALFF組間比較分析Tab.2 Comparison of mALFF between IAT group and control group

P<0.01, AlphaSim矯正，團塊>19.BA，Brodmann區(qū)域；MNI：蒙特利爾神經(jīng)學研究所.

右舌回(Right lingual gyrus)；左眶額葉(Left orbitofrontal cortex)；右枕葉(Right occipital cortex)

2.2 兩組被試VBM數(shù)據(jù)比較分析

兩組被試各腦區(qū)GMV值的比較分析結(jié)果顯示(表3，圖2)，IAT組被試右枕葉、右舌回以及右海馬旁回(right parahippocampal gyrus，Brodmann area 34)的灰質(zhì)體積顯著低于于對照組.

表3 腦區(qū)皮層灰質(zhì)體積 (GMV) 組間比較分析Tab.3 Comparison of GMV between IAT group and control group

P<0.05, AlphaSim矯正，團塊>19.BA，Brodmann區(qū)域；MNI：蒙特利爾神經(jīng)學研究所.

右舌回(Right lingual gyrus)；右枕葉(Right occipital cortex)；右海馬旁回(Right parahippocampal gyrus)

2.3 兩組被試mALFF和GMV值與IAT量表值相關分析

根據(jù)兩組被試比較結(jié)構(gòu)，右枕葉和右舌回兩個腦區(qū)的mALFF值和GMV值均存在顯著差異.兩組被試的這兩個腦區(qū)的mALFF和GMV值與IAT量表值的相關分析結(jié)果顯示(如圖3和圖4)：右枕葉的GMV值和IAT量表值存在負相關(r=-0.388,p=0.028)而右枕葉的mALFF值與IAT量表值存在正相關(r=0.552,p=0.001)；右舌回的GMV值與IAT量表值無顯著相關，但右舌回的mALFF值與IAT量表值存在正相關(r=0.547,p=0.001).

圖3 右枕葉GMV和mALFF值與IAT量表值相關分析Fig.3 Correlation analysis between GMV and mALFF of right occipital lobe and IAT scale

圖4 右舌回GMV和mALFF值與IAT量表值相關分析Fig.4 Correlation analysis between GMV and mALFF of right lingual gyrus and IAT scale

3 討論

這次研究中關于腦功能方面的分析采用的是靜息態(tài)磁共振技術,這是國內(nèi)目前最多用于網(wǎng)絡成癮者腦功能活動分析的技術之一.這次研究除了通過常規(guī)詢問病史的方式排除存在精神疾病的被試，而且嚴格剔除了研究期間存在焦慮、抑郁等情緒障礙的被試，最大程度上排除了網(wǎng)絡成癮共患疾病對研究結(jié)果的干擾.這次研究發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡成癮者的右枕葉和右舌回的mALFF值顯著高于非成癮者，而左眶額葉則顯著低于非成癮者.既往研究也發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡成癮者這3個腦區(qū)的靜息態(tài)功能活性顯著異于非成癮者，如杜金貴等人的研究發(fā)現(xiàn)青少年網(wǎng)絡游戲成癮者靜息態(tài)下比率低頻振幅(fALFF)在雙側(cè)舌回和枕葉都低于非成癮者；杜萬萍和劉軍等人的研究發(fā)現(xiàn)雙側(cè)額葉部分區(qū)域、右側(cè)枕葉部分區(qū)域存在靜息態(tài)功能活性異常；秦玲娣等人的研究發(fā)現(xiàn)青少年網(wǎng)絡成癮者靜息態(tài)下右舌回存在功能活性異常[10-12];Ling等人關于網(wǎng)絡成癮者的腦網(wǎng)絡研究也發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡成癮者的舌回的功能活性顯著異于非成癮者[23].

這次研究的腦結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明網(wǎng)絡成癮者的右枕葉、右舌回和右海馬旁回的灰質(zhì)密度顯著低于非成癮者.Yuan等人的研究也發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡游戲成癮者的舌回灰質(zhì)體積減少[17].結(jié)合這次研究中關于靜息態(tài)腦功能分析結(jié)果，網(wǎng)絡成癮者右枕葉和右舌回同時存在靜息態(tài)腦功能活性和灰質(zhì)體積都顯著異于非成癮者.為了驗證前文中提到的關于網(wǎng)絡成癮機制相關聯(lián)的關鍵腦區(qū)很可能同時存在功能和結(jié)構(gòu)方面特異性的假設，這次研究又對這兩個同時存在功能和結(jié)構(gòu)異常腦區(qū)的靜息態(tài)功能指標和灰質(zhì)體積指標與網(wǎng)絡成癮狀況(IAT量表值)進行了相關分析.分析結(jié)果表明這兩個腦區(qū)的靜息態(tài)功能活性與網(wǎng)絡成癮狀況存在顯著相關性，而且右枕葉的灰質(zhì)體積也與網(wǎng)絡成癮程度存在顯著相關性，這個結(jié)果可以為這次的研究假設提供有力證明.

這次研究發(fā)現(xiàn)右枕葉這個腦區(qū)的靜息態(tài)腦功能和灰質(zhì)體積都與網(wǎng)絡成癮密切相關，因此右枕葉是既往研究發(fā)現(xiàn)的幾十個與網(wǎng)絡成癮相關的腦區(qū)中和網(wǎng)絡成癮最密切相關的腦區(qū),枕葉是大腦視覺信息處理的關鍵腦.網(wǎng)癮者常?；ù罅繒r間注視電腦屏幕，這種高強度的視覺注視很可能損害人的視覺功能，因此可以推測長期網(wǎng)絡成癮會造成枕葉等視覺相關腦區(qū)出現(xiàn)功能異常.Ko等人曾報道說網(wǎng)絡游戲成癮者的左枕葉活性亢進[24],但是Park等人卻報道說網(wǎng)絡游戲成癮者的左右兩側(cè)枕葉活性功能下降[25].此外，研究證明外側(cè)枕葉在重復的聽覺刺激引起強烈反應的過程中也起了重要作用[26].Zhao等人的研究發(fā)現(xiàn)過度使用網(wǎng)絡導致聽覺功能受損[27],因此可以推測，右枕葉是調(diào)控聽覺功能的關鍵腦區(qū)，網(wǎng)絡成癮造成右枕葉功能異常從而導致聽覺功能異常.根據(jù)對既往枕葉功能方面文獻的復習，結(jié)合這次研究結(jié)構(gòu)推測，右枕葉很可能就是涉及網(wǎng)絡成癮病理機制的關鍵腦區(qū).

必須指出的是，這次研究因為要嚴格限制網(wǎng)絡成癮而且沒有焦慮、抑郁以及磁共振檢測禁忌癥的被試，所以被試數(shù)量較少，導致腦結(jié)構(gòu)比較分析結(jié)果顯著性只能達到p<0.05而未達到p<0.01的顯著性.而且這次研究沒有對網(wǎng)絡成癮進行社交、游戲、色情等的分型，也可能影響研究結(jié)果的準確性和概況性.這次對網(wǎng)絡成癮者的靜息態(tài)腦功能和結(jié)構(gòu)的影像學研究發(fā)現(xiàn)了網(wǎng)絡成癮者的右枕葉、右舌回在功能和結(jié)構(gòu)方面都出現(xiàn)顯著異常，其中右枕葉很可能是涉及網(wǎng)絡成癮病理機制的關鍵腦區(qū).下一步研究將擴大樣本數(shù)量并深入分析這些腦區(qū)在網(wǎng)絡成癮發(fā)病機制中所起的作用.