青少年屏幕成瘾的神经发育风险:皮层成熟延迟与奖赏预期激活降低的预测作用

时间:2026年3月30日
来源:Biological Psychiatry: Cognitive Neuroscience and Neuroimaging

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本研究针对青少年屏幕成瘾(ASU)的神经风险因素不明确的问题,利用ABCD研究队列的静息态和MID任务fMRI数据,探究了认知控制与奖赏两大神经发育因素对ASU的预测作用。研究发现,9-10岁儿童皮层连接组成熟延迟(低AFC评分)可预测其11-12岁时更高的总体ASU和游戏成瘾倾向,而伏隔核(NAc)奖赏预期激活降低也与ASU呈微弱相关。该研究为理解ASU的神经生物学基础提供了新证据,强调了超越单纯屏幕时长、关注成瘾性行为模式的重要性。

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在这个屏幕无处不在的时代,青少年花在社交媒体、电子游戏和手机上的时间不断刷新纪录,引发了社会对屏幕使用潜在心理危害的广泛担忧。然而,越来越多的证据表明,问题的关键可能不在于屏幕使用总时长的“量”,而在于是否出现了“成瘾性”使用的“质”——即那些包含了心境改变、耐受、戒断、冲突、复发和功能损害等成瘾要素的问题性使用模式。这种成瘾性屏幕使用(Addictive Screen Use, ASU)与青少年抑郁、焦虑、物质使用启动甚至自杀行为等显著的心理健康风险密切相关。尽管ASU的危害日益凸显,但科学家们对其背后的神经生物学风险因素却知之甚少。是大脑的某些先天特质让一些孩子更容易沉溺于屏幕世界吗?为了解答这个关键问题,来自密歇根大学的研究团队开展了一项大规模研究。
该研究旨在阐明两种潜在的神经风险因素——神经认知发育延迟和奖赏处理钝化——与青少年ASU行为之间的关联。研究团队巧妙地利用了美国青少年大脑认知发展(Adolescent Brain Cognitive Development, ABCD)研究这项大型纵向队列的数据。他们假设,在9-10岁时表现出皮层网络成熟延迟(反映认知控制发育)和奖赏预期期间伏隔核(Nucleus Accumbens, NAc)激活降低(反映奖赏处理钝化)的儿童,在两年后(11-12岁)会表现出更高水平的ASU。
为了验证这些假设,研究人员主要运用了几项关键技术:1. 大规模纵向神经影像队列:依托ABCD研究,使用其数千名参与者的基线(9-10岁)和两年随访(11-12岁)数据。2. 神经影像指标量化:利用基线静息态功能磁共振成像(fMRI)数据,通过“锚定功能连接组成熟评分”(Anchored Functional Connectomic maturation score, AFC)来量化个体皮层功能网络的成熟度,该评分通过比较个体连接组与婴儿期和成年期典型网络模式的拟合度来计算,较低的AFC评分表示皮层成熟延迟。同时,利用货币激励延迟任务(Monetary Incentive Delay, MID)的fMRI数据,提取NAc在预期大奖(相对于中性试验)时的激活水平,作为奖赏处理的指标。3. ASU行为评估:在两年随访时,通过专门的问卷调查,分别评估了参与者的成瘾性电子游戏使用、成瘾性社交媒体使用和成瘾性手机使用,并合成了一个跨域ASU综合指标(max-ASU)。4. 高级统计建模:采用混合效应回归模型,在控制了一系列人口学、家庭、扫描参数、总屏幕时间、注意力问题和一般精神病理学等因素后,检验基线神经指标对随访ASU的预测作用。
研究结果如下:
成瘾性屏幕使用与皮层连接组成熟
研究发现,在控制了总屏幕时间和注意力问题后,基线时较低的AFC评分(即皮层成熟延迟)能够显著预测两年后更高的跨域ASU水平(βM2= -.051)以及更高的成瘾性电子游戏使用(βM2= -.059)。对于成瘾性手机使用,在完整模型中仅发现边缘显著的关联(βM2= -.035, p = .072),但事后分析表明该关联在女性青少年中显著。而成瘾性社交媒体使用与AFC未发现特异性关联。
延迟的皮层成熟是通向ASU的认知控制通路吗?
通过间接效应模型分析,研究人员发现AFC与认知任务表现(如N-back、NIH工具箱任务)相关,同时也与ASU/游戏成瘾相关,从而导致认知任务表现通过AFC对ASU产生了一个微小但显著的间接效应。然而,认知任务表现与ASU/游戏成瘾之间并无直接关联。这表明,AFC的发现不应被解释为通往ASU的认知控制神经发育通路,而应更好地理解为一种延迟的皮层成熟通路,它独立地与认知任务表现和成瘾性电子游戏使用都相关。
成瘾性屏幕使用与奖赏预期激活
在奖赏通路方面,研究发现基线时较低的NAc奖赏预期激活与两年后较高的跨域ASU之间存在非常微弱的关联(βM2= -.023)。但是,这种关联在具体的成瘾性电子游戏、社交媒体或手机使用领域均未达到统计学显著性。事后分析检查尾状核、杏仁核和脑岛的奖赏预期激活,也未发现与任何ASU领域的显著关联。
结论与讨论
本研究揭示了青少年成瘾性屏幕使用的神经相关性。主要结论是,皮层连接组成熟延迟与更高水平的ASU,特别是成瘾性电子游戏使用,存在关联。这种关联独立于总屏幕时间、一般精神病理学和父母报告的注意力问题,为ASU提供了一个独特的神经发育风险视角。然而,这种关联并不能简单归因于认知控制能力的缺陷,因为认知任务表现本身与ASU无直接关系。这表明,AFC所标记的延迟性皮层成熟模式,是一种独立于行为认知表现的、更基础的大脑发育特征,可能与形成ASU的易感性有关。
另一方面,关于奖赏处理钝化(NAc激活降低)是ASU风险因素的假设,在本研究中仅得到非常微弱的证据支持。这与先前一些关注屏幕时长或游戏障碍的研究发现不完全一致。差异可能源于本研究使用的MID任务、关注的脑区(NAc)、更严格的协变量控制(如基线总屏幕时间),以及大脑测量(基线)与行为测量(两年后)的时间分离。这提示,与ASU相关的奖赏处理异常可能涉及更复杂的神经回路或对特定类型奖赏(如社交奖赏)的反应。
这项研究的意义在于,它首次在大规模、多样化的青少年纵向样本中,系统地评估了皮层成熟和奖赏处理这两大经典神经通路对ASU的预测价值,并强调了超越单纯“屏幕时间”、关注“成瘾性使用行为”本身的重要性。研究发现,即使对于那些在执行功能任务中未表现明显困难的儿童,延迟的、偏离常态的皮层功能成熟模式也可能预示着其对成瘾性屏幕使用(尤其是游戏)的更高易感性。这为早期识别风险青少年提供了潜在的神经标记物,也提示家长和教育者应关注屏幕使用行为是否出现了成瘾模式(如停止使用后情绪变化、因使用屏幕而未能完成课业等),而不仅仅是计较使用了多少小时。
当然,研究也存在局限,例如ASU行为未在基线评估,限制了因果方向的推断;效应量较小;未能涵盖奖赏处理的其他方面(如脑区间的功能连接)。未来研究需要结合重复纵向测量和因果推断方法,来进一步阐明神经风险因素与ASU之间的方向性关系。
该论文发表于《Biological Psychiatry: Cognitive Neuroscience and Neuroimaging》期刊,为理解数字时代青少年心理健康挑战的生物学基础增添了重要一环。它表明,某些青少年可能因其特定的大脑发育轨迹而更易受到屏幕成瘾行为的影响,这呼吁在制定预防和干预策略时,需要一种融合神经科学、心理学和公共卫生的多维度视角。

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