《Drug and Alcohol Dependence》:Increased salience network connectivity in college students who engage in binge drinking: a resting state EEG study
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本研究旨在探讨青少年暴饮酒精(BD)这一公共卫生问题背后的神经生理机制。研究人员通过静息态脑电图(EEG)技术,对比了大学生BD与非BD人群,聚焦于显著网络(SN)的功能连接性。研究发现,BD个体在右侧岛叶与左侧缘上回之间表现出β频段连接性增强,且这一模式与BD严重程度呈正相关。该结果为理解BD的神经机制提供了新的电生理学证据,提示SN内连接性增强可能与酒精相关线索的敏感性增高及冲动控制减弱有关,为未来的预防和干预策略提供了潜在靶点。
在当代年轻人的社交生活中,偶尔“豪饮”似乎成为一种普遍现象。然而,这种在短时间内摄入大量酒精的行为,被称为“暴饮酒精”(Binge Drinking, BD),却并非无害。大量研究表明,BD与一系列认知损伤(如空间工作记忆受损)、情绪问题(如抑郁症状)和行为风险(如意外伤害)密切相关,已成为一个令人担忧的公共卫生问题。尽管其危害性已被广泛认知,但驱动这种行为的根本原因,尤其是在大脑如何运作的层面,我们仍然知之甚少。大脑中是否存在特定的“电路”变化,使得一些人更容易陷入暴饮的模式?为了解答这个问题,科学家们将目光投向了大脑中一个负责侦测“重要性”信号的网络——显著网络(Salience Network, SN)。SN就像大脑的“警报中心”和“调度员”,它负责识别内外环境中突出的、有意义的刺激(比如一杯冰啤酒的视觉诱惑,或是饮酒后身体的愉悦感),并调动注意力资源进行处理。此前研究提示,SN的功能失调可能与成瘾行为有关。那么,在BD的年轻人中,SN的“内部通信”是否出现了异常?这正是发表在《Drug and Alcohol Dependence》上的这项研究试图探索的核心。
为了揭示这一神经机制,研究团队采用了高时间分辨率的脑电图(EEG)技术。他们招募了118名意大利大学生(47名BD者,71名非BD对照),所有参与者均为右利手,排除了精神或神经疾病史。通过问卷(如AUDIT-3)评估BD行为及其他心理社会变量。关键的实验环节是在实验室中进行的静息态(RS)EEG记录,参与者需闭眼静坐至少5分钟,同时记录其大脑自发的电活动。获取的EEG数据经过一系列专业处理(如下采样、滤波、独立成分分析去除伪迹)后,被分割成4秒的片段。随后,研究团队使用了精准低分辨率电磁断层扫描(exact Low-Resolution Electromagnetic Tomography, eLORETA)这一源定位和连接性分析软件。他们基于大脑坐标定义了SN的7个关键节点(兴趣区,ROIs),并计算了这些节点之间在不同频段(δ, θ, α, β)的滞后相位同步(Lagged Phase Synchronization, LPS)值,以此量化大脑区域间的功能连接强度。统计分析采用非参数方法,并控制了年龄、性别、教育水平、大麻使用、每日吸烟量和总体精神病理学水平等多个潜在混杂因素。
主要研究结果
3.1 参与者特征
根据AUDIT-3评分(≥1分定义为BD),47名参与者被归入BD组,71名为非BD组。两组在年龄、性别、教育水平上没有显著差异。但BD组报告了更高的总体精神病理学水平(通过BSI-GSI测量)和每日吸烟量。
3.2 脑电图显著网络连接性分析
eLORETA分析揭示了一个关键的组间差异:在β频段(13.5–30 Hz),BD组相比非BD组,在右侧岛叶和左侧缘上回(SMG) 之间表现出显著增强的功能连接(T= 3.927, p= 0.008)。这一差异具有中等至大的效应量。
3.3 敏感性分析与相关性
在控制了所有潜在混杂变量后,上述连接性模式的组间差异依然显著。更重要的是,该连接强度与BD的严重程度(AUDIT-3分数)呈显著正相关(rho = 0.424, p < 0.001)。即使采用更严格的BD定义标准(AUDIT-3 ≥ 2),这一显著连接模式依然存在。分析未在其他频段或SN的其他节点间发现显著组间差异。
结论与讨论
本研究首次利用EEG连接性技术,在静息状态下探查了BD个体显著网络的功能动态。核心发现是:大学生BD者在右侧岛叶与左侧缘上回之间存在特异的β频段连接性增强,且这一增强与BD行为的严重程度成正比。
研究者对这一发现进行了深入解读。首先,静息态下的β频段过度同步常被视为大脑过度兴奋和抑制控制减弱的标志,这在其他冲动控制和成瘾相关障碍(如物质使用障碍、暴食症)中也有报道。从神经化学角度看,β活动增强可能与中脑和纹状体多巴胺水平降低有关,这契合了成瘾的“奖赏缺陷”模型——即大脑奖赏回路功能低下,促使个体寻求更强刺激(如酒精)来补偿。
其次,所涉及的两个脑区功能至关重要。右侧岛叶是处理内感受(interoception)的关键区域,负责整合身体内部状态(如渴求感、情绪)并产生主观体验。左侧缘上回(SMG) 则与感知信息整合和对外部刺激的“自下而上”注意力调控密切相关。因此,二者之间β连接性的增强,可能意味着BD个体大脑中“内部身体信号感知”与“外部环境注意力抓取”这两套电路之间的耦合过于紧密。这种强化的“内部-外部”对话,可能使个体对与酒精相关的内部感受(如渴求)和外部线索(如看到酒瓶)都变得异常敏感,从而更容易触发饮酒行为。
这一神经配置可能反映了对酒精相关线索神经敏感性的提高,其背后或许与多巴胺能传递减少导致的奖赏缺陷有关。它提示,即使在没有直接接触酒精的静息状态下,BD者的大脑网络也已呈现出一种“准备就绪”或“偏向性”的状态,为理解BD为何容易维持和复发提供了电生理学视角。
当然,研究也存在局限性,如横断面设计无法确定因果关系、EEG空间分辨率限制了对皮质下深部脑区的探测、未评估酒精线索反应任务等。未来的研究需要纵向追踪,并整合更多样的任务和神经影像模态。
尽管如此,这项研究为理解年轻成人BD的神经生理机制提供了新颖且重要的见解。它指出,右侧岛叶-左侧缘上回的β连接性增强可能是BD的一个特异性电生理标记。这些发现不仅深化了我们对BD神经基础的认识,更可能具有临床转化价值。识别出这种早期的、与行为问题相关的大脑网络异常模式,有助于未来开发针对性的神经调节干预(如神经反馈、经颅磁刺激等),旨在“重塑”或“校准”这些过度连接的网络,从而为预防BD进展为更严重的酒精使用障碍提供新的思路。