视频暴露与神经可塑性

许 珍 刘 阳 丁宗尧 贾 蕤 王圣霞 刘 欣

(1.山东第一医科大学基础医学院，山东 泰安 271016； 2.山东省肿瘤医院放疗科，山东 济南 250117；3.泰安市中心医院眼科，山东 泰安 271000)

受到环境因素的影响，大脑会对现有神经通路进行改造或形成新的神经通路来适应外界环境变化，这种能力被称为神经可塑性。近年来，研究已经证实，神经可塑性存在于生命的各个阶段[1-2]。而且，神经可塑性可通过功能性训练得以提升。这不仅表现为行为学方面的改变，也表现为大脑结构和功能的重塑[3-4]。在现代社会，电视、电脑和智能手机等移动终端上的视频作为一种新兴媒体刺激，在人群中广泛普及[3]。研究证明，适度视频暴露会提升老年人的认知水平；但不当视频暴露与一些儿童青少年的行为或心理问题有关联，比如多动症、自闭症、抑郁症、青少年攻击性增强及人际交往问题等，而其机制可能与视频暴露对其神经可塑性的作用有关[5]。这也是本研究主要探讨的重点。

1 神经可塑性

神经可塑性被定义为神经系统为了应对内外环境的变化，而进行功能或结构状态的改变的能力。这种能力对神经系统的发育和维系大脑的正常机能是至关重要的[6]。神经可塑性可以发生在多个水平，这些改变可能会引起大脑皮层组织结构的变化，影响大脑发育，进而导致行为层面的变化[1]。不良的神经可塑性可能会导致很多神经发育性或退行性脑病[6]。

大脑的发育可分为两个阶段。第一阶段为胎儿期，这一阶段取决于自身基因和母体环境。第二阶段为出生后，这一阶段的大脑发育取决于后天环境。与基因本身相比，后天因素在基因表达过程中占有更大比重，因此，大脑发育极易受到环境的影响[7-8]。不同脑区的成熟时间各不相同，大脑的这种发育的特点一方面为人们实现可塑性的重塑提供了条件，但是一方面也可能造成异常通路的形成[2]。青春期是大脑形成的一个关键时期。因此，大部分精神障碍疾病发生在青少年时期[9-10]。

年龄被认为是影响可塑性和稳态表达的一个重要因素[10]，在幼儿期，神经元表现出了高度的可塑性,神经系统对外界环境的影响较为敏感[11]。因此在幼儿期，可以利用环境刺激来影响大脑发育过程中的关键期和敏感期，从而提高幼儿大脑可塑性[14]。当前，对婴幼儿进行研究仍存在着争议[3]。一些科学家通过研究已死亡的婴幼儿的大脑发现，出生后前几个月，大量的幼稚神经元的迁移能够对反射弧中的神经元的集聚造成影响。迁移过程的受阻也可导致感觉障碍和神经认知缺陷，如癫痫、脑瘫和孤独症等疾病[14]。

长久以来，幼儿时期被认为是神经可塑性的关键时期，随着年龄的增长，这种可塑性水平会逐渐的下降。然而，近些年的研究表明，成人的大脑仍具有一定的可塑性。在一些实验中，通过后天的训练和干预，可以观测到成年人脑容量、大脑功能的变化[2，11]。对老年人群进行适应性训练后，其认知能力同样会得到提升，这提示高龄老人同样有着学习新技能的潜力，具有着一定的神经可塑性[11]。

2 视频暴露对可塑性的影响

视频暴露可以被定义为不同媒介终端的视频节目、电子游戏等，因其易操纵和形式丰富易于被人群所接受，在现代人的娱乐生活中占据着重要的地位[3]。不同人群所受视频暴露的特点各异，如幼儿接触电子产品呈现出了一种低龄化的趋势，青少年相较于其他人群而言则会花费更多时间和变幻多种方式去使用这些产品。另外，对老年人和成年人而言，视频暴露成为了改进认知能力的一种可能的手段[3-4]。

研究人员对未成年人进行普查研究后发现，长时间的视频暴露可能增加相关精神症状风险，导致抑郁症、焦虑症、社会适应不良等精神疾病的潜在的风险[15-16]。例如，加拿大的一项调查显示，视频游戏与焦虑严重程度有关[17]。另有一些研究显示，看电视已经被证实与身体和认知能力的发展呈负相关，与肥胖、睡眠问题、抑郁和焦虑呈正相关[18-19]。根据Christakis的一项研究显示，视频暴露(电视和视频游戏)的总时间与注意缺陷多动障碍(ADHD)的发病率呈正相关，而与年龄、性别等因素无关[5]。一种可能的解释是大多数电视节目令人非常兴奋，以至于经常处于视频暴露下的儿童习惯了这种多变的刺激，而更加难以关注那些较为单一的任务。而另一种假设是：大多数电视节目的焦点切换迅速，经常处于视频暴露下的儿童的注意力可能会被削弱，从而降低他们处理单调事物的能力[21]。而婴幼儿相较于青少年而言，因其缺乏自我监管能力及观看视频节目的复杂性，更有可能会受到视频暴露带来的负面效应。根据Emmalyne等人进行的一项研究，每日看电视时间超过50 min的29月以上的儿童更有可能存在人际交流障碍[20]。众所周知人际交流能力形成于婴儿期和学龄前期，受到个性、社会经历、认知能力、心理因素的影响。更长的电视暴露时间意味着更少的社交时间以及情感互动的时间，而这些活动往往是学龄前期主要的人际交往活动，这些活动的缺乏可能会增加幼儿罹患自闭症、抑郁症和孤独症的风险[22-23]。

尽管过多的视频暴露对正在发育期的儿童有可能造成不利影响，但另一方面，也有研究指出，视频游戏可以增强与注意力以及推理相关的视觉技能[3，20，24]。在老年人，有研究发现进行视频游戏可改进其高级认知执行功能[14]。Basak等在研究中观察到，使用实时策略游戏训练老年人，能够提高其控制执行能力，这有可能与前额叶有关。前额叶已被证明具有控制和引导高级认知的能力，是执行功能重要的物质基础。相较于其他脑区而言，前额叶更容易受年龄的影响从而导致衰退问题。这项研究表明即使是前额叶功能退化的老年人也可以通过练习来提升其大脑的可塑性[2，24]。在另一项研究中，Muijden将参与实验研究的老年人分成两组，一组进行认知游戏锻炼，另一组观看纪录片并回答问题。一段时间后，对这些老年人的认知功能进行检测，结果显示，与纪录片组相比，游戏组的抑制控制能力和归纳推理能力提升更为明显，而纪录片组的选择性注意力则优于游戏组[4]。这些认知功能的改善可能与视频游戏暴露下的老年人前额叶皮层相关的神经可塑性有关。

此外，不同类型的游戏被证明对认知功能的作用不同[3]。McGarry发现战略游戏可以提升老年人语言记忆的跨度，而2D游戏可以通过提升推理能力来解决日常生活问题[3]。Strenziok等人发现拼图游戏可以改善老年人的记忆能力[3]。因此，综上所述，通过一些正确的视频暴露及时干预，对于改善老年人认知能力，从而提升其生活质量是可行的。

尽管对视频暴露的研究目前日益受到关注，但其中枢作用机制尚未完全清楚[4]。Simone对参与调查的青少年进行颅脑磁共振扫描来估测皮层厚度。他发现整个大脑皮层的皮质厚度与视频游戏持续时间相关[25]。他观测到左背外侧前额叶皮层(DLPFC)和左前额眼视野(FEF)中的大脑皮质厚度与视频游戏暴露时间之间呈现出明显的正相关：DLPFC是控制执行和战略规划的核心，也是决定视频游戏能否成功的重要认知脑区；FEF是一个整合视觉运动信息的关键区域，它在视觉运动的编程和执行以及视觉空间注意力的分配过程中发挥着重要的作用，而这些过程广泛地参与视频游戏。以上的结果可能揭示了视频游戏改善认知的可能神经生物学机制[25]。

为了进一步观测视频暴露期间的情绪和大脑功能的动态影响，Martin等人使用功能性磁共振成像技术(fMRI)对正处于视频游戏暴露中的青年志愿者的大脑活动进行监测[26]。在对视频游戏作用机制进行探索的过程中，研究人员发现与注意力及视觉空间记忆相关的脑区和视频游戏过程中的认知活动之间存在一定关联[3]。Martin 等观测到在志愿者注意力集中时，激活程度随之增加的脑区为小脑和视觉系统、楔前叶和运动前区，同时激活程度下降的脑区为双侧颅内沟(IPS)、眶额叶皮层(OFC)以及前扣带回(ACC)的头侧部分[26]。IPS已被证明与视觉空间工作记忆有关[26]。OFC和ACC的这种改变反映了对任务无关的情绪的抑制和任务相关注意力的增强集中。对Milgram实验进行进一步研究表明，在虚拟环境中缺乏移情相关的神经网络的激活[26]。此外，一项研究发现，游戏训练的时长与视觉空间记忆工作相关的神经体积增大之间存在一定的联系[27]。同时，通过游戏训练，认知成本得以降低，这点表现为与背侧视觉空间相关的枕顶区域的激活度下降[3]。这些变化均反映与视觉空间相关的神经可塑性，这从一方面揭示了视频暴露对青少年神经可塑性的作用机制[3]。

富含暴力内容的视频暴露被证明与青少年攻击性相关，现已成为青少年的重要健康问题之一[17]。研究人员利用正电子发射断层扫描(PET)对志愿者进行监测后发现，在暴力性视频游戏暴露中，游戏者的攻击行为水平与其腹侧纹状体(伏隔核，nucleus accumbens，NAc)中的多巴胺释放之间存在相关性，这点与赌博成瘾的机制类似[3，26]。另有证据指出，NAc作为中脑边缘多巴胺能通路的一部分，具有犒赏作用，这可以从一定程度上解释暴力视频游戏的沉迷问题。在暴力视频暴露过程中，NAc得到激活并释放多巴胺，激活并强化犒赏通路，从而导致相应神经发生一系列变化[26]。同时，暴力视频暴露也会导致眶额叶皮质灰质密度减低。眶额叶常用来作为视频暴露的监测目标之一，因其接收所有感觉信号的输入，并与纹状体、丘脑和边缘结构有所关联[28]。已有证据表明健康青年男性的眶额叶皮质灰质密度与暴力视频的暴露频率之间呈负相关关系[28]。暴力视频暴露影响神经可塑性的另一方式可能是通过突触修剪来实现的。大脑神经通过修剪突触从而改变皮质结构，这种修剪可能会暂时造成信息处理受阻[28]。而暴力视频可视为一种环境因素，在暴力视频暴露过程中所发生的突触修剪导致的相关神经结构改变可能是诱发青少年情绪波动的危险因素之一[26]。

3 小 结

综上所述，视频暴露作为一个新型环境刺激，对不同年龄段人群作用不同。广泛的社会调查和实验研究均发现，不当的视频暴露会对婴幼儿以及青少年的生长发育产生不利的影响，长时间的视频暴露除了会损害躯体健康以外，也会引起潜在的精神症状如认知、情感及社会行为损伤的风险。而另一方面，不同内容的视频暴露影响不同，一些改良的游戏被证实能够提升老年人的高级认知执行功能，增强神经可塑性。此外，一部分视频游戏可以增强与注意力及推理相关的视觉技能。暴力视频暴露除了会导致眶额叶皮质灰质密度的降低以外，也与具有犒赏作用的NAc中的多巴胺释放之间存在相关性。因此，研究视频暴露的双重作用有助于了解其对神经可塑性的影响及作用机制，从而对指导不同人群使用视频媒介，维护其心身健康具有重要的指导意义。