创伤、治疗与俄罗斯方块：电子游戏可增加战争相关创伤后应激障碍男性患者的海马体积 Trauma, treatment and Tetris: video gaming increases hippocampal volume in male patients with combat-related posttraumatic stress disorder

创伤、治疗与俄罗斯方块：电子游戏可增加战争相关创伤后应激障碍男性患者的海马体积

Trauma, treatment and Tetris: video gaming increases hippocampal volume in male patients with combat-related posttraumatic stress disorder

 

作者： Oisin Butler, PhD; Kerstin Herr, MSc; Gerd Willmund, MD, PhD; Jürgen Gallinat, MD, PhD; Simone Kühn, PhD*; Peter Zimmermann, MD, PhD*  

 

译者： 心理学专家 Gizem Pozam

 

背景：俄罗斯方块已被提出作为一种预防性干预，用于减少创伤事件的侵入性记忆。然而，尚无神经影像学研究在已经患有创伤后应激障碍（PTSD）的患者中评估俄罗斯方块的作用，也未探索玩俄罗斯方块如何影响脑结构。

方法：我们在心理治疗开始前招募了战争相关PTSD患者，并将其随机分配至俄罗斯方块联合治疗实验组（n = 20）或仅接受治疗的对照组（n = 20）。对照组参与者按常规完成治疗，即眼动脱敏与再加工（EMDR）心理治疗。俄罗斯方块组除接受EMDR外，从治疗开始到约6周后治疗结束，每天玩60分钟俄罗斯方块。参与者在治疗前后接受结构磁共振成像（MRI）检查并填写心理问卷，我们还在约6个月后的随访中收集了心理问卷数据。我们假设，俄罗斯方块组在治疗刚结束时及随访时均会表现出海马体积增加和症状减轻。

 

结果：治疗后，俄罗斯方块组的海马体积增加，而对照组未出现增加。此外，在俄罗斯方块组中，海马体积增加与治疗结束至随访期间PTSD、抑郁和焦虑症状的减轻相关，而对照组中未发现这种关联。

 

局限性：玩俄罗斯方块既可能作为一种认知干扰任务，也可能作为一种脑训练干预，但本研究无法区分这两种潜在机制。

 

结论：俄罗斯方块 俄罗斯方块可能有助于作为PTSD的辅助治疗干预。与俄罗斯方块相关的海马体积增加，可能有助于在治疗结束后维持疗效。

 

 

引言

近期研究提供了证据，支持将视觉空间电子游戏俄罗斯方块作为创伤后应激障碍（PTSD）的早期治疗干预。1-3 Holmes及其同事发现，创伤暴露后立即玩俄罗斯方块可以减少随后出现的创伤事件侵入性记忆，并在实验环境1和现实环境中证实了这种“认知疫苗”的有效性。2-4

 

经历某一事件后，该事件的记忆痕迹需要在长时记忆中得到巩固，才能在之后被提取。5 事件发生后不久，记忆痕迹在巩固过程中仍处于不稳定状态，易受干扰。6 当某一事件的记忆处于不稳定状态时，执行一项无关任务可能减少其后续提取。7 此外，有观点认为，记忆在重新激活后会再次进入不稳定状态，需要在长时记忆中重新巩固。8 在这一再巩固过程中，记忆痕迹同样易受干扰。Holmes及其同事1提出，在创伤事件记忆的巩固或再巩固过程中完成一项高难度的视觉空间任务，会因竞争巩固所需的认知资源而削弱记忆痕迹。

 

迄今为止，将俄罗斯方块用作干预的研究主要着眼于干扰创伤暴露后最初6小时内的创伤记忆巩固，1-3或次日的创伤记忆再巩固。8 然而，在创伤事件刚发生后立即玩电子游戏既不切实际，也并非在所有情况下都可行。据估计，仅美国就有约800万成年人患有PTSD。9 因此，迫切需要针对已经出现创伤后症状者的干预措施。

 

迄今已有一项研究在已患PTSD的人群中评估了俄罗斯方块干预。4 该研究基于“并行任务干扰与记忆再巩固”的概念，针对特定侵入性记忆进行干预。在被提醒回忆某一特定侵入性记忆后，患者玩25分钟俄罗斯方块。研究结束后，作者发现，干预所针对的侵入性记忆出现频率低于未被针对的侵入性记忆。本研究探讨俄罗斯方块作为已患PTSD者辅助治疗干预的效用。

 

现有PTSD治疗干预在应答率和长期疗效方面存在诸多局限。相当一部分PTSD患者在治疗刚结束时症状不会显著改善；一些研究估计，无应答者比例高达35%至50%。10-12 此外，PTSD的长期预后较差：大多数人在初次确诊后数月乃至数年仍持续出现症状，相当一部分人始终无法完全康复。13 因此，亟需辅助性治疗干预，以补充无应答者的传统心理治疗，并帮助有应答者长期维持治疗获益。

 

PTSD最常用且最有效的干预包括创伤聚焦认知行为治疗（CBT）和眼动脱敏与再加工（EMDR）治疗等心理治疗。这些治疗针对创伤事件的记忆，以及个体对该事件的认知和情绪解释。EMDR尤其值得关注，因为它包含视觉感觉注意成分，这一点使其有别于其他心理治疗。14 关于EMDR的文献存在一些不一致之处，尤其是在视觉感觉成分的治疗贡献方面：15 尽管对创伤聚焦CBT与EMDR比较研究的综述未能证明其中一种比另一种更有效，10,15 但另一些综述提供证据表明，加入眼动可以显著改善治疗结果。16,17 因此，尽管EMDR是治疗PTSD的常用干预，其疗效背后的确切机制仍不十分明确。

 

本研究探讨了将俄罗斯方块作为EMDR辅助干预的应用。每次EMDR治疗都需要选择一段创伤记忆进行处理。考虑到EMDR中的视觉感觉注意成分，我们认为，与CBT等其他心理治疗干预相比，俄罗斯方块可能更适合与EMDR形成互补。

 

在神经解剖层面，成人PTSD人群的特点是海马以及包括腹内侧前额叶皮层和前扣带皮层在内的前额叶区域体积较小。18-20

 

海马被认为在PTSD症状中发挥关键作用：较小的海马体积与PTSD风险升高及更差的预后，以及更差的预后相关。21-25 此外，接受包括EMDR在内的心理治疗26,27及药物干预后，已观察到海马灰质体积增加，而海马体积增加与记忆改善有关。28

 

训练研究表明，多种干预29,30均可增加海马体积，其中包括电子游戏干预。31 因此，我们假设俄罗斯方块电子游戏干预会增加海马体积，进而减轻PTSD症状。

 

PTSD患者的前额叶区域体积较小也是常见发现。18-20 研究还表明，电子游戏干预可使前额叶区域体积增加。31 因此，我们假设，PTSD人群的前额叶区域体积也会随治疗干预而增加，不过，多数有关神经可塑性与PTSD的研究发现的效应位于海马，而非前额叶区域。

 

本研究采用前瞻性设计，探讨俄罗斯方块干预对接受心理治疗的PTSD患者在脑结构和行为方面的影响。我们纳入了战争相关PTSD患者，并在EMDR治疗前、治疗刚结束时以及约6个月后的随访中进行评估。我们提出，在治疗后、重新激活的创伤记忆仍处于不稳定状态时玩俄罗斯方块，可能削弱记忆再巩固并促进康复。8 已有研究表明，玩俄罗斯方块能够减少创伤记忆中生动的侵入性成分，但不会削弱陈述性记忆。1 因此，我们预期俄罗斯方块不会影响对治疗会谈的记忆，也不会干扰EMDR的临床疗效。此外，空间记忆训练和电子游戏与海马体积增加有关，31而海马体积增加与PTSD患者的记忆改善和症状减轻有关。32 因此，我们预期俄罗斯方块能够通过削弱创伤事件记忆和增加海马体积来促进PTSD康复。我们假设，俄罗斯方块组在治疗刚结束时及随访时均会表现出海马体积增加和症状减轻。

 

方法

参与者

我们在治疗开始前纳入了德国联邦国防军中40名患有战争相关PTSD的参与者。所有参与者均为德国柏林德国军队医院的住院患者。所有参与者均为男性，且曾被派往海外冲突地区。针对纳入标准，临床心理学家和精神科医生对参与者进行筛查，确认其在过去2年内存在任务相关创伤，且目前符合ICD-10的PTSD诊断标准。针对排除标准，筛查内容包括目前或既往合并精神病性障碍或物质依赖、使用精神药物、脑震荡或创伤性脑损伤史，以及MRI检查禁忌证。患者接受纳入及排除标准评估后，被随机分配至俄罗斯方块实验组（n = 20）或对照组（n = 20）。Charité大学医院（德国柏林）当地伦理委员会批准了本研究，我们在每位参与者入组前，依据《赫尔辛基宣言》取得了其书面知情同意。

 

两组参与者均完成了EMDR治疗。14,33 对照组仅接受EMDR治疗，而俄罗斯方块实验组从治疗开始到结束，在约6周内每天额外玩60分钟俄罗斯方块电子游戏。治疗结束后，所有参与者均返回接受神经影像学检查和问卷评估。治疗结束约6个月后，参与者还完成了一次仅含问卷的评估。四名参与者未完成6个月随访评估，其中俄罗斯方块组2名，对照组2名。

 

心理治疗干预

所有参与者均完成了EMDR治疗。EMDR是PTSD最常用的治疗干预之一，34已知其可在治疗刚结束时有效减轻多数人的症状。14,15,33 心理治疗师及专攻心理治疗的资深精神科医生以单次会谈形式实施EMDR。治疗按照标准EMDR方案开展。一周的稳定化与准备阶段后，进入为期4周的暴露阶段，平均每周2次，每次60至90分钟。参与者在约6周内平均完成7.2 ± 1.8次治疗（疗程39.9 ± 4.8天）。当无法从临床记录中获取治疗次数时（n = 3），我们使用参与者的自我报告数据。每次EMDR治疗都需要选择一段记忆进行处理。随后重新激活所选记忆，个体在短暂关注记忆特定成分的同时，聚焦于由治疗师控制的移动视觉刺激，并进行周期性的一系列眼动。

 

俄罗斯方块干预

俄罗斯方块组参与者获得一台Nintendo DS XL游戏机及俄罗斯方块电脑游戏。参与者被要求每天玩60分钟。他们报告平均每天玩61 ± 14.6分钟（2名参与者无数据），平均漏玩1 ± 1.2天（2名参与者无数据）。在完成EMDR治疗的当天，参与者须在治疗结束后6小时内玩俄罗斯方块。

 

问卷

为评估参与者的军事任务时长及任务期间的经历，我们要求他们填写德语版战斗经历量表35。该量表包含33个条目，用于评估军事任务期间战争相关事件的类型与频率。此外，他们还填写了一份本研究专用问卷，其中包含军事任务次数和持续时间的条目。

 

为评估心理症状，参与者还在每次神经影像学检查前填写了以下自评问卷的德语版本：创伤后诊断量表（PDS）、贝克抑郁量表第二版（BDI-II）以及状态-特质焦虑量表（STAI）。

 

PDS36,37旨在辅助PTSD诊断并评估症状严重程度。作为PDS的一部分，参与者对代表PTSD主要症状的17个条目进行评分，报告过去30天内的经历，采用从0（“从未或仅1次”）到3（“每周5次或更多，或几乎一直如此”）的4级评分。

 

BDI-II38,39是一份21条目的量表，用于评估参与者过去2周内经历的抑郁特征性行为和症状，采用从0（“我不感到悲伤”）到3（“我如此悲伤或不快乐，以至于无法忍受”）的4级评分。

 

STAI40,41由两种表格组成，分别评估当前的状态焦虑（X-1表）和一般情况下的特质焦虑（X-2表）。本研究使用STAI的特质焦虑分量表（X-2表），因为我们关注的是持续性焦虑和应激状态的变化，而非暂时性焦虑和应激状态的变化。在X-2表中，个体对描述压力和担忧感受的20项陈述进行评分，采用从1（“几乎从不”）到4（“几乎总是”）的4级评分。

 

MRI扫描流程

我们使用3 T Magnetom Tim Trio MRI扫描系统（Siemens Medical Systems）和12通道射频头线圈获取结构图像。图像采集采用基于阿尔茨海默病神经影像学倡议方案的三维T1加权磁化准备梯度回波（MPRAGE）序列（www.adni-info. org；重复时间2500 ms，回波时间4.77 ms，反转时间1100 ms，采集矩阵256 × 256 × 176，翻转角7°，体素大小1 × 1 × 1 mm3）。

 

MRI数据分析

我们在MATLAB 9.1（Mathworks）上运行计算解剖学工具箱（CAT12；http://dbm.neuro.uni-jena.de/cat/）和统计参数映射软件（SPM12；http://www.fil. ion.ucl.ac.uk/spmb），采用默认参数处理结构数据。我们使用基于体素的形态学分析估计局部灰质的数量或体积。基于体素的形态学分析是一种神经影像分析技术，基于结构图像的统计参数映射，可用于研究脑解剖结构的局灶性差异。其步骤包括偏置场校正、组织分类和仿射配准。我们使用ICBM152模板42将图像标准化至蒙特利尔神经研究所（MNI）空间，并采用默认参数将其分割为灰质、白质和脑脊液。我们将分割图像中的体素值乘以空间标准化步骤得到的雅可比行列式，进行调制，以保留体素内特定组织的体积。随后使用半高全宽（FWHM）为8 mm的核对图像进行平滑处理。

 

我们进行了全脑基于体素的因子分析。将年龄和总颅内容积作为非关注协变量纳入，并应用0.2的绝对灰质概率阈值（CAT12手册，http://dbm.neuro.uni-jena. de/cat12/CAT12-Manual.pdf）。对所得统计图采用体素水平p < 0.001的阈值，并将簇范围阈值设为每簇100个体素，以控制Ⅰ类错误。此外，我们对海马进行了感兴趣区（ROI）分析，因为该区域常与成人PTSD有关。19,25 我们使用自动解剖标记（AAL）43模板定义了双侧解剖学海马掩模。还使用既往全脑神经影像研究荟萃分析中确定的海马簇，定义了PTSD特异性海马掩模。20 我们使用感兴趣区提取（REX）工具箱从已确定的簇中提取灰质体积，然后将提取的体积值纳入重复测量方差分析。

 

我们还评估了海马体积增加与症状减轻之间的关系。使用全脑分析中确定的簇，以治疗后海马灰质体积减去治疗前海马灰质体积，计算海马的变化；正值表示治疗结束后海马体积增加。

 

此外，我们以治疗后评分减去随访时的PDS、BDI-II和STAI评分，计算症状变化；负值表示从治疗结束到随访期间症状减轻。随后，我们分别在各组中对这些变化分数进行相关分析。

 

结果

参与者

俄罗斯方块组与对照组在年龄、性别、军事任务时长、战斗暴露、EMDR治疗次数或各次评估之间的间隔方面均无差异（表1）。

 

神经影像学分析

全脑分析显示，与对照组相比，俄罗斯方块组在治疗后右侧海马的一个簇中灰质体积显著增加（k = 150，x = 27，y = -33，z = -3，体素水平p < 0.001；且k > 100，簇水平非各向同性平滑度校正；表2和图1）。

 

此外，海马ROI分析显示出显著的组别×时间交互作用。与对照组相比，我们发现，治疗后俄罗斯方块组在PTSD神经影像研究荟萃分析20所确定的海马簇中体积更大；该荟萃分析比较了PTSD患者与经历过创伤的对照者（F1,38 = 4. 42，p = 0.042，ηp 2 = 0.10）。使用AAL模板定义的双侧解剖学海马也呈现同样结果（F1,38 = 7.07，p = 0.011，ηp 2 = 0.16；表2及附录1，图S1，见jpn.ca/190027-a1）。43

 

我们还对上述PTSD神经影像研究荟萃分析中确定的腹内侧前额叶皮层及前扣带皮层簇20，以及使用AAL模板定义的双侧解剖学杏仁核进行了ROI分析。43 但未观察到显著结果（附录1，表S1）。

 

 

心理问卷分析

 

重复测量方差分析显示，时间主效应显著，PTSD症状（PDS：F2,68 = 7.19，p = 0.001，ηp 2 = 0. 17）和特质焦虑（STAI X-2表：F2,68 = 3.64，p = 0.033，ηp 2 = 0.09）均显著减轻。17）和特质焦虑（STAI X-2表：F2,68 = 3.64，p = 0.031，ηp 2 = 0.09）显著减轻，而抑郁症状（BDI：F2,68 = 2.67，p = 0.076，ηp 2 = 0.07）未显著减轻。PDS（F2,68 = 0.27，p = 0.76，ηp 2 = 0.01）和BDI（F2,68 = 0.27，p = 0.765，ηp 2 = 0.01）的组别×时间交互作用不显著，但STAI存在显著交互作用（F2,68 = 3.15，p = 0.049，ηp 2 = 0.08）。随后，我们进行了事后配对样本t检验，比较治疗前与6个月随访时的症状水平。在6个月随访时，两组PTSD症状相较治疗前仍保持显著改善（PDS俄罗斯方块组t17 = 1.93，p = 0.036；PDS对照组t17 = 3.39，p = 0.002；显著性采用单侧检验）。仅俄罗斯方块组的焦虑症状仍保持显著减轻（STAI俄罗斯方块组t17 = 1.93，p = 0.035；STAI对照组t17 = 0.57，p = 0.29；显著性采用双侧检验），但6个月随访时抑郁症状未显著减轻（BDI俄罗斯方块组t17 = 1.00，p = 0.165；BDI对照组t17 = 0.24，p = 0.41；显著性采用单侧检验）（图2A）。

 

为探讨神经变化与临床变化之间的关系，我们对海马体积变化与心理症状变化进行了相关分析。使用全脑分析中确定的簇，我们发现，治疗后海马体积增加与俄罗斯方块组从治疗结束到随访期间症状进一步减轻相关，而对照组中不存在这种关联（图2B）。

 

讨论

我们发现的证据表明，在PTSD心理治疗期间完成视觉空间电子游戏干预，可增加海马体积，并维持更广泛的治疗获益；海马体积增加还与6个月随访时症状进一步减轻相关。在脑结构层面，全脑及ROI分析均显示俄罗斯方块组的海马体积更大。在心理层面，治疗刚结束时，两组的PTSD、抑郁和焦虑症状均减轻。6个月随访时，两组PTSD症状仍保持减轻，但仅俄罗斯方块组的焦虑症状仍保持减轻。此外，治疗期间海马灰质的增加与俄罗斯方块组从出院到随访期间PTSD、抑郁和焦虑症状进一步减轻相关，而对照组中未见这种关联。

 

我们在全脑及ROI分析中均观察到海马体积增加，但未观察到腹内侧前额叶皮层和前扣带皮层等前额叶区域体积增加。海马参与记忆、学习和恐惧消退，44而腹内侧前额叶皮层和前扣带皮层参与情绪与认知加工及恐惧表达的调节。45 较小的海马体积与PTSD风险升高25及较差预后相关；21-24前额叶皮层体积较小则可能反映应激暴露的更普遍影响。46,47 在结构层面，海马是人脑中可塑性最强的区域之一；其富含糖皮质激素受体，因此对应激的影响高度敏感。此外，糖皮质激素受体功能下降可能导致下丘脑-垂体-肾上腺轴过度活跃，使糖皮质激素水平升高，并进一步减小海马体积。48 研究表明，应激可导致海马树突萎缩和神经发生减少，49而应激引起的海马变化与记忆和认知能力下降50及焦虑相关行为增加有关。51 相反，训练研究表明，多种干预29,30均可增加海马体积，其中包括电子游戏干预。31 海马也参与空间定向与导航，而空间学习与海马体积增加有关。52 因此，持续专注于俄罗斯方块等具有挑战性的视觉空间任务，可能增加海马体积，其中部分作用可能由神经发生增加所驱动。在动物模型中，海马神经发生被证实可介导遗忘并促进新的学习。53 新生神经元与现有神经元竞争连接，而新形成的连接可能取代旧连接，从而削弱现有记忆并强化新记忆。53 因此，我们提出，与电子游戏相关的海马神经发生增加，可能通过削弱创伤事件记忆并强化治疗期间形成的记忆，促使PTSD症状随后减轻。

 

出于多种实际考虑，俄罗斯方块是一种有前景的治疗干预。所需游戏机价格低廉、便于携带，并可反复使用。实施俄罗斯方块干预不需要临床医生，甚至可以自行进行。俄罗斯方块不会产生副作用，而且游戏体验令人愉快，因此依从性可能较高。俄罗斯方块还具有适应性：随着玩家持续游戏，难度等级（方块下落速度）会自动增加，直至游戏结束（方块填满屏幕），随后游戏从最低难度重新开始。这样，通过使难度与玩家能力相适应，可以尽量减少游戏过难造成的挫败感和过易造成的无聊感，并使玩家持续投入游戏。

 

本研究以既往将俄罗斯方块作为首选视觉空间任务的研究为基础。1-4 然而，其他具有挑战性的视觉空间工作记忆任务，包括其他电子游戏，也可能成功应用于PTSD干预。众所周知，对任务的注意与投入，是在行为和神经层面获得训练相关收益的关键因素。54 提供一系列可供个人选择的游戏，可能有助于维持动机与依从性，对临床环境之外的人群尤其如此。

 

本研究评估的是经历过战斗暴露的年轻成年男性。创伤类型、年龄、性别和军人身份可能介导电子游戏干预对大脑的影响。研究表明，性别和年龄在抗应激能力49及海马神经可塑性中发挥作用；55此外，军人与平民PTSD人群在风险因素56及心理治疗应答方面也存在差异。11 未来研究可尝试探索电子游戏干预对女性及平民PTSD人群的效用。

 

局限性

本研究启动时，尚无研究尝试将俄罗斯方块用作针对记忆再巩固的干预，或用于已患PTSD的人群。我们认为，俄罗斯方块是EMDR治疗一种有前景的辅助手段：它既可以作为认知干扰任务，针对治疗期间重新激活后的创伤记忆再巩固过程，也可以作为针对海马的脑训练干预。我们认为，目前的结果是俄罗斯方块可用作辅助治疗干预的初步概念验证。然而，现有设计无法区分俄罗斯方块干预中的认知干扰成分和脑训练成分。此外，鉴于本研究的探索性，我们采用了标准治疗对照组。在已有治疗干预的情况下，采用标准治疗对照组评估新干预的疗效，是一种广为接受的方法。未来研究可尝试设置游戏主动对照组，以检验观察到的效应是否为俄罗斯方块所特有，并区分潜在的脑训练效应与认知干扰效应。此外，PTSD患者可能出现认知障碍表现，57而海马体积增加与PTSD治疗后认知表现改善有关。28 未来研究可以探讨，与俄罗斯方块相关的海马体积变化是否与PTSD患者认知表现改善相关。

 

需要注意的是，神经影像学分析可以采用更保守的方法。然而，由于招募这一患者人群面临不小的困难，本研究样本量较小。因此，为平衡分析中对Ⅰ类和Ⅱ类错误的顾虑，我们采用了较不保守的方法，即体素水平p < 0.005的阈值结合簇大小校正；这一方法已获认可并有文献发表。47,58

 

另一方面，我们也注意到，尽管前额叶皮层区域在PTSD人群中体积较小，18-20且已被证实会对电子游戏干预产生反应，31本研究仍未观察到前额叶皮层的变化效应。海马与前额叶皮层变化的时间进程可能不同；前额叶皮层在最初的扩张期后，会经历重新正常化的阶段。59 未来研究可尝试在治疗期间进行多次神经影像学评估，以考察神经变化的速率和模式。另一种可能是，由于样本量较小，本研究检测前额叶皮层变化的统计效能不足。

 

在行为层面，我们观察到俄罗斯方块组在6个月随访时抑郁症状呈现值得关注的减轻趋势，但该发现未达到统计学显著性。如前所述，我们认为目前的结果属于初步概念验证。然而，仍需未来采用更大样本量的研究，探索俄罗斯方块作为辅助治疗干预的效用及其潜在神经机制。

 

结论

现有PTSD干预在应答率和长期疗效方面存在一些局限，亟需能够补充传统心理治疗的辅助干预。我们提供了证据，表明俄罗斯方块可能有助于作为EMDR心理治疗之外、针对已患PTSD者的干预。心理治疗结束后，所有参与者的症状均有所减轻，且两组在6个月随访时PTSD症状仍保持减轻。然而，仅俄罗斯方块组在6个月随访时焦虑症状仍保持减轻，并呈现抑郁症状减轻的趋势。  玩俄罗斯方块与海马体积增加相关，而海马体积增加与治疗结束至6个月随访期间PTSD、抑郁和焦虑症状持续减轻相关。因此，玩俄罗斯方块可能通过增加海马体积，帮助在治疗后维持更广泛的症状改善。