工作记忆相关脑激活/失活通过述情障碍影响青少年电子烟使用的神经机制

本研究针对青少年物质使用高发问题，通过fMRI技术探索工作记忆(WM)相关脑区（lPFC激活/STG失活）经述情障碍(alexithymia)影响电子烟使用的中介路径。研究发现WM相关脑功能改变通过"难以描述感受"维度预测后续电子烟使用频次，为青少年尼古丁依赖的神经情感机制提供了新证据。

　　

在当今社会，青少年物质使用(SU)问题依然严峻，尽管COVID-19疫情期间有所下降，但监测未来研究数据显示，过去一年内有21%的青少年使用电子烟，18%使用大麻，30%使用酒精。这些数据令人担忧，因为物质使用不仅会带来负面健康后果，还可能在易感个体中发展为问题性使用。因此，阐明神经生物学、认知和情感层面影响青少年物质使用的病因因素之间的相互关系仍然是优先事项。

从神经生物学角度看，青少年参与风险行为（如物质使用）可能与影响决策的两个大脑系统发育轨迹不同有关。涉及追求奖励体验的皮层下边缘结构被认为比涉及认知控制和自我调节的前额叶区域发育更快。作为控制相关区域，前额叶皮层(PFC)成熟较晚，可能与青少年风险行为特别相关。事实上，PFC区域成熟轨迹的改变可能会影响成瘾易感性。然而，较少有研究关注连接大脑、认知和情感因素与青少年物质使用的机制路径。

从认知角度来看，工作记忆(WM)能力可以预测青少年物质使用，较低的工作记忆任务表现与青少年更早的使用进展和障碍诊断相关。相反，工作记忆较强的青少年往往冲动性较低，可能拥有更强的自我控制能力，更重视长期目标而非短期奖励。工作记忆能力还与可能影响决策的其他心理操作相关，如冲动控制、推理和青春期情绪调节。值得注意的是，大多数检验工作记忆与青少年物质使用之间联系的研究都基于工作记忆行为任务，需要更多关于工作记忆相关大脑活动与青少年物质使用之间相互关系的实证研究。

最佳工作记忆表现与外侧前额叶(lPFC)、背内侧前额叶(dmPFC)和顶叶皮层（即中央执行网络[CEN]区域）活动增加以及腹内侧前额叶(vmPFC)、后扣带皮层(PCC)和颞上回(STG)（即默认模式网络[DMN]区域）活动减少相关。在认知要求高的任务中，中央执行网络区域次优激活和默认模式网络区域次优失激活都伴随着工作记忆任务表现降低、注意力失误增加，并与物质使用相关。中央执行网络和默认模式网络区域也与成人的情绪处理相关。例如，影响情感处理的前额叶区域活动减退和影响沉思的默认模式网络区域活动过度可能导致负面情感、情绪失调和物质使用。尽管在青少年中检验这些发现的研究较少，但儿童和青春期PFC调节区域的改变可以预测未来的物质使用。

述情障碍是一种以难以描述感受、识别感受和识别他人情绪为特征的心理结构，与前额叶皮层和颞上回活动改变相关。这种困难可能源于情绪相关体验过程与这些体验的认知处理之间的相互作用。述情障碍与涉及情感、调节和认知操作的大脑区域功能改变相关。例如，述情障碍程度高的年轻人在共情相关任务（如观看他人疼痛时）表现出外侧前额叶活动减退。在情绪面孔处理过程中，与社会认知、情绪理解和自我参照信息相关的颞上回的改变也在高述情障碍成人中观察到。尽管直接的发展研究有限，但这些先前的观察支持了这样的前提：青少年外侧前额叶活动的改变可能导致与更高述情障碍相关的情感和/或认知表现。

述情障碍也可能增加青少年物质使用风险。我们之前的工作表明，"难以描述感受"（但不是识别或识别他人情绪）可以预测一年后评估的青少年电子烟使用。关于大麻，被诊断有使用障碍的青少年比非使用者述情障碍得分更高。关于酒精，"难以识别感受"与较年轻（<13岁）青少年的更多使用相关，但奇怪的是，与较年长青少年（14-18岁）无关。尽管有这些观察结果，一些数据表明，青春期评估的述情障碍可能无法预测成年后的物质使用障碍。尽管如此，述情障碍程度较高的青少年可能会因难以处理情绪状态而感到痛苦，并从事物质使用作为应对机制。

本研究考察了工作记忆相关大脑活动、工作记忆相关任务表现和自我报告的述情障碍作为导致青少年物质使用的机制路径。鉴于最佳工作记忆表现需要足够的中央执行网络激活和默认模式网络失激活，我们聚焦于这些网络内也与述情障碍相关的任务相关脑区（即外侧前额叶和颞上回）。我们检验了三个与任务相关、述情障碍相关和物质使用相关结果的假设。

主要关键技术方法包括：1）使用功能性磁共振成像(fMRI)采集137名青少年在完成n-back工作记忆任务时的脑活动数据；2）通过多变量分析识别工作记忆负荷相关的脑区激活（如lPFC）和失活（如STG）；3）采用多时点追踪设计，基线评估脑活动、任务表现（d-prime）和述情障碍（多伦多述情障碍量表TAS），约15个月后随访评估物质使用（电子烟、大麻、酒精）；4）运用结构方程模型进行序列中介分析，检验工作记忆相关脑活动是否通过任务表现和/或述情障碍影响物质使用，同时控制年龄、性别、种族和基线物质使用情况。

3.1. WM-related task performance outcomes

重复测量方差分析评估了工作记忆负荷对任务表现的影响。正如预期，d-prime随任务难度增加而降低（F[2,322]=237.7, p<0.001）。线性回归分析显示，在WM需求最高的3-back条件下，较低的d-prime值与较高的述情障碍（难以描述感受DDF）相关。全脑ANOVA识别出WM负荷效应显著的脑区，包括lPFC、dmPFC、顶叶皮层、mPFC、PCC和STG簇。随着WM负荷增加，CEN区域（如lPFC、dmPFC、顶叶皮层）显示激活增加，DMN区域（如mPFC、PCC、STG）显示失活增加。

3.2. Alexithymia-related outcomes

关于WM相关任务表现激活，lPFC和dmPFC的β值与2-back和3-back水平（而非1-back）的"难以描述感受"呈负相关。当WM需求高时，较少的lPFC和dmPFC激活与更大的述情障碍相关。关于任务相关失活，mPFC和STG的β值与3-back水平的"难以描述感受"呈正相关。当WM需求最大时，较少的mPFC和STG失活与更多的述情障碍相关。STG在1-back水平的失活也与DDF正相关。

3.3. SU-related outcomes

在连接WM脑活动（2个：lPFC激活，STG失活）、WM相关任务表现、述情障碍和SU结果（3个：电子烟、大麻、酒精）的六个模型中，没有支持序列中介的证据。然而，在两个电子烟模型中，支持通过"难以描述感受"的简单中介。即，较少的WM相关lPFC激活与较高的述情障碍得分相关，而较高的述情障碍预测了更多的电子烟使用天数（间接效应：0.05, CI[0.03,0.64]）。类似地，较少的STG失活与较高的述情障碍相关，后者又预测了更多的电子烟使用（间接效应：-0.05, CI[-0.62,-0.04]）。虽然lPFC激活和STG失活都与表现相关，但d-prime与"难以描述感受"之间的关联不显著，表明脑变量解释了与述情障碍的共享方差（即任务表现并未独特地贡献于述情障碍）。值得注意的是，lPFC和STG（失）激活对电子烟使用的直接效应不显著。考虑大麻和酒精使用时，未观察到类似的简单中介效应。

3.4. E-cigarette use expectancies

当考虑电子烟使用期望时，我们再次观察到通过"难以描述感受"的简单中介支持。较少的lPFC激活与较高的述情障碍相关，而述情障碍又预测了更积极的电子烟使用结果期望（间接效应：0.07, CI[0.0001,0.02]）。较少的STG失活也与较高的述情障碍相关，后者预测了更积极的结局期望（间接效应：-0.06, CI[-0.02,-0.0001]）。

本研究阐明了工作记忆能力、述情障碍和青少年电子烟使用在序列中介框架中的相互关系。青少年工作记忆相关脑活动（lPFC激活，STG失活）减少与报告更大的"难以描述感受"相关，进而预测更多的电子烟使用天数。针对工作记忆能力、情感调节和情绪言语化的干预措施可能为减少青少年电子烟使用提供效用。

这些结果强调了述情障碍作为工作记忆能力与电子烟使用之间的机制联系。工作记忆相关脑区的功能改变可能使一些青少年容易出现沟通感受困难和潜在的尼古丁使用，以调节情绪或进行社交联系。从发育角度来看，青春期是前额叶皮层持续成熟的时期，与情绪认知处理相关的PFC活动减少可能使一些个体面临情感失调和/或物质使用的更大风险。

本研究的结果对青少年电子烟使用的干预目标具有启示意义。一些数据表明，工作记忆训练可以诱导前额叶区域的变化，增强神经效率，可能为增强情感调节、减少内化症状和减少对适应不良应对策略的依赖提供可转移的益处。例如，在双n-back任务上的工作记忆训练改善了高焦虑个体的认知重评能力，可能增强了情绪调节。此外，正念冥想可以改变CEN和DMN区域（包括lPFC和STG）内部和之间的活动模式，可以减少沉思和心智游荡，同时增强注意力控制和自我监控。因此，正念冥想可以增强工作记忆和调节能力，对减少物质使用具有意义。例如，使用正念和调节技巧的青少年辩证行为疗法(DBT-A)对于述情障碍特征高的个体来说，是一种有希望的物质使用治疗方法。也就是说，DBT-A将冲动行为，包括物质使用，视为习得的行为，其功能是调节情绪的一种手段。因此，DBT-A的一个主要重点是帮助青少年识别导致物质使用的情緒触发因素，以及如何更有效地管理强烈情绪而不诉诸于物质使用。因为涉及探索和表达感受的传统心理治疗对于述情障碍较高的人可能具有挑战性，另一种策略可能涉及表达性写作，特别是对青少年。书写情感事件对心理健康结果显示出积极影响，特别是对于那些难以描述感受的人。此类干预措施可能比电子烟重点干预措施更少污名化、更便宜且更容易实施。

总之，这项研究阐明了工作记忆能力、述情障碍和青少年电子烟使用在序列中介框架中的相互关系。青少年工作记忆相关脑活动（lPFC激活，STG失活）减少与报告更大的"难以描述感受"相关，进而预测更多的电子烟使用天数。针对工作记忆能力、情感调节和情绪言语化的干预措施可能为减少青少年电子烟使用提供效用。未来的研究包括增加时间点以解释时间先后顺序至关重要，这将有助于更清晰地揭示这些因素之间的因果关系和动态变化。