在线玩家的颅内直接电流刺激

摘要

我们提出了在网络游戏玩家中应用颅内直流刺激（tDCS）和神经成像评估的协议和可行性研究。

摘要

颅内直流刺激（tDCS）是一种非侵入性脑刺激技术，将弱电流施加到头皮上调节神经元膜电位。与其他大脑刺激方法相比，tDCS 相对安全、简单且管理成本低廉。

由于过度的在线游戏会对心理健康和日常功能产生负面影响，因此有必要为游戏玩家开发治疗方案。虽然在侧侧前额叶皮质 （DLPFC） 的 tDCS 已经显示出各种成瘾的有希望的结果， 它还没有在游戏玩家测试.本文介绍了在DLPFC和神经成像上应用重复tDCS来检查游戏玩家中潜在的神经相关性的协议和可行性研究。

在基线，玩网络游戏的个人报告平均每周花在游戏上的时间，完成关于成瘾症状和自我控制的完整问卷，并接受^{大脑18个F-}氟-2-脱氧葡萄糖正电子发射断层扫描（FDG-PET）。tDCS 协议包括 12 个会话通过 DLPFC 持续 4 周（阳极 F3/阴极 F4，每个会话 2 mA，每次 30 分钟）。然后，使用与基线相同的协议进行后续操作。不玩网络游戏的个人只收到基线FDG-PET扫描没有tDCS。在玩家中检查DLPFC中葡萄糖（rCMRglu）区域脑代谢率的临床特征变化和不对称性。此外，在基线上比较了玩家和非玩家之间的rCMRglu的不对称性。

在我们的实验中，15 名玩家接受了 tDCS 会话并完成了基线和后续扫描。十名非玩家在基线处接受了FDG-PET扫描。tDCS 减少了成瘾症状，花费在游戏上的时间，并增强了自我控制力。此外，在tDCS之后，DLPFC在基线的rCMRglu异常不对称得到了缓解。

目前的协议可能有用的评估治疗效果的tDCS及其潜在的大脑变化在游戏玩家。进一步的随机虚假控制研究是有必要的。此外，该协议可应用于其他神经和精神疾病。

引言

近年来，人们越来越关注网络游戏过度使用，^{因为有报道称网络游戏}对心理健康和日常功能有负面影响，并带有网络游戏障碍（IGD）。虽然几种治疗策略，包括药物治疗和认知行为疗法已经评估，其有效性的证据^{是有限的4。}

先前的研究表明，IGD可能与其他行为成瘾和物质使用^障碍5、6具有临床和神经生物学的相似性。据报道，侧侧前额叶皮质（DLPFC）与物质和行为成瘾的病理生理学密切相关，如^渴望7、冲动^{控制8、决策9}和认知^{灵活性10。}一些关于IGD的神经成像研究已经报告DLPFC6的结构和功能损伤。特别是，结构神经成像研究表明，DLPFC^11、12的灰质密度降低，功能磁共振成像（fMRI）研究发现IGD13患者的DLPFC中一种改变的Cued诱导活性。此外，大脑的功能不对称可能导致冲动和渴望成瘾，包括IGD。例如，提示引起的对在线游戏的渴望可能与右前场^激活14有关。然而，与其他大脑^缺陷15相比，与过度使用在线游戏或IGD相关的区域脑代谢率（rCMRglu）的变化仍有待进一步调查。

颅内直流刺激（tDCS）是一种非侵入性脑刺激技术，通过连接到头皮的电极施加弱电流（1-2 mA）来调节神经元膜电位。一般来说，在阳极电极下，皮质兴奋度增加，阴极^电极16下降低。tDCS 已成为一种流行方法，因为它与其他脑刺激技术（如颅内磁刺激 （TMS））相比，简单、廉价且安全，使用磁脉冲在线圈下的大脑组织中产生电流。根据最近的审查，使用传统的tDCS协议没有产生任何严重的副作用或不可逆转的伤害，只与轻度和暂时瘙痒或刺痛的感觉在刺激^区域17。

多项研究已显示tDCS^18、19、20和重复性TMS^21、22在DLPFC治疗行为和物质成瘾方面的良好结果。然而，还需要进一步研究，以研究大脑刺激技术对网络游戏使用和大脑基本变化的影响。

本研究的目的是提出一个协议，在DLPFC和神经成像上应用tDCS的重复会话，^{使用18个F-}氟-2-脱氧葡萄糖正电子发射断层扫描（FDG-PET）检查玩家中的基础神经相关性，并评估其可行性。具体来说，我们专注于成瘾症状的变化、花在游戏上的平均时间、自我控制以及 DLPFC 中 rCMRglu 的不对称性。

研究方案

本议定书中提出的所有实验程序均已获得机构审查委员会的批准，符合《赫尔辛基宣言》。

1. 研究参与者

1. 招募报告他们玩网络游戏的个人（玩家组）和报告他们不玩网络游戏（非玩家组）的个人。
   注:在这里，我们包括有两个或两个以上IGD症状的个人根据精神障碍的诊断和统计手册-5²³或那些谁玩游戏平均每天至少一小时在玩家组。非玩家组只接受基线大脑 FDG-PET 扫描，以比较 rCMRglu 与玩家组，并且不接收 tDCS 会话。
2. 对于两组人，不包括:（a） 重大医疗、精神或神经系统疾病，（b） 创伤性脑损伤史，（c） 酒精或其他药物滥用或依赖史，（d） 使用精神药物，或（e） 任何tDCS 禁忌症，如严重头痛、头部金属、癫痫发作史、癫痫或脑部手术，或将连接 tDCS 电极的皮肤上的任何病变或其他医疗问题。
3. 向每位参与者解释研究的目的、主要实验程序以及与参与研究相关的任何潜在风险。回答任何问题后，获得书面同意。

2. 基线评估

1. 使用以下问卷评估临床特征:网络成瘾测试（IAT）24和简要自我控制量表（BSCS）25。此外，要求参与者报告每周平均玩游戏的时间。
   注:IAT中的"互联网"一词被替换为"网络游戏"，以评估网络游戏成瘾的严重程度。
2. 执行大脑 FDG-PET 扫描。
   1. 给参与者注射185-222 MBq的FDG，让参与者在摄入期中休息45分钟，在此期间，他们清醒，在黑暗安静的房间里休息，闭上眼睛。
   2. 使用PET-CT扫描仪在大约15分钟内进行大脑FDG-PET扫描，获取跨轴发射图像和CT图像。 应用衰减校正、标准滤波和标准重建技术。

3. tDCS的应用

1. 在基线评估后的一周内，对参与者应用 tDCS。使用以下材料准备 tDCS 会话:tDCS 设备、湿巾、盐水溶液、两个海绵电极（直径 6 厘米）、电缆、头盖和头带。
2. 让参与者坐在椅子上。
3. 设置 tDCS 设备的刺激参数:2 mA 30 分钟（电流密度 = 0.07 mA/cm²）。设置电流，使其在 30 秒内提升至 2.0 mA，29 分钟保持在 2.0 mA，在过去 30 秒内降至 0 mA。
4. 将头盖（国际10-20系统）放在参与者的头上，并标记左侧前额叶皮质（F3）和右侧前额叶皮质（F4）。然后，从参与者的头上取下头盖。
5. 将两个海绵电极放在头带的橡胶支架中，用盐水溶液浸泡。
6. 去除将应用电极的头皮上的任何化妆品、污垢或汗水。
7. 将端极置于左侧 DLPFC 上，将阴极放在右侧 DLPFC 上，将头带置于标记点上。
8. 使用电缆将电极连接到 tDCS 设备，然后打开设备。
9. 要求学员在 tDCS 会话期间或之后报告任何不利影响。
10. 在 30 分钟的刺激结束时，关闭设备并从参与者中取出电极。
11. 共管理 12 次 tDCS 会话（每周 3 次，持续 4 周）。

4. 后续评估

1. 使用与基线评估相同的协议，在上次 tDCS 会话后的一周内执行后续评估。

5. 数据分析

1. 使用适当的软件包预处理 PET 图像（例如，统计参数映射 12）。
   1. 将 DICOM 文件转换为 NIFTI 文件。
   2. 将所有 PET 图像在空间上规范化为标准 PET 模板。
2. 为左和右 DLPFC 创建二进制掩码（例如，WFU PickAtlas 工具箱）。DLPFC 由自动解剖标记图集中的中正面陀螺定义。
3. 使用掩码（例如，MarsBaR 工具箱）提取左和右 DLPFC 的 rCMRglu。使用比例缩放将 rCMRglu 归一化为全局均值。
4. 计算 DLPFC 中的 rCMRglu 的不对称指数 （AI）为 （rCMRglu 右侧 - rCMRglu 左） / [（rCMRglu 右侧 = rCMRglu 左） / 2= = 100。阳性AI表示葡萄糖代谢的右大于左不对称。

结果

共招募了15名游戏玩家（表1）和10名非游戏玩家。玩家组（21.3 ~ 1.4）的平均年龄明显低于非玩家组（28.8 ~ 7.5）（t = -3.81，p < 0.001）。玩家组有 8 名男子，非玩家组有 6 名男子（+2 = 0.11，p = 0.74）。

使用线性混合模型的行为结果表明，tDCS 会话成功地降低了 IAT 分数（z = -4.29，p < 0.001），每周玩游戏的时间（z = -2.41，p = 0.02），并提高了玩家组中的 BSCS 分数?...

讨论

我们为在线游戏玩家提供了tDCS和神经成像协议，并评估了其可行性。结果表明，在DLPFC上反复的tDCS会话减少了网络游戏成瘾症状和花在游戏上的平均时间，并增强了自我控制力。自我控制力的增强与成瘾症状的减少有关。此外，在玩家组中的 tDCS 会话后，DLPFC 中右侧大于左侧的 rCMRglu 的异常不对称得到了改进。这些结果可能建议tDCS在减少在线游戏使用方面的可行性。然而，由于我们的实验没有?...

材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
Discovery STE PET/CT Imaging System	GE Healthcare
MarsBaR region of interest toolbox for SPM	Matthew Brett		Neuroimaging analysis software; http://marsbar.sourceforge.net/
Statistical Parametric Mapping 12	Wellcome Centre for Human Neuroimaging		Neuroimaging analysis software; https://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/software/spm12/
Transcranial direct current stimulation device	Ybrain	YDS-301N
WFU_PickAtlas	ANSIR Laboratory, Wake Forest University School of Medicine		Neuroimaging analysis software; https://www.nitrc.org/projects/wfu_pickatlas/