Verhouding van beloning van voedselinname en verwagte voedselinname vir vetsug: 'n funksionele magnetiese resonansiebeeldstudie (2008)

. Skrywer manuskrip; beskikbaar in PMC 2009 Mei 13.

PMCID: PMC2681092

NIHMSID: NIHMS100845

Eric Stice en Sonja Spoor

Oregon Research Institute

Cara Bohon

Departement Sielkunde, Universiteit van Oregon

Marga Veldhuizen en Dana Small

JB Pierce Laboratorium, Yale Universiteit

Abstract

Ons het die hipotese getoets dat vetsugtige individue groter beloning van voedselverbruik (verbruiksvoedselbeloning) en verwagte verbruik (voornemende voedselbeloning) ervaar as maer individue wat funksionele magnetiese resonansiebeeldvorming (fMRI) gebruik met 33 adolessente meisies (M ouderdom = 15.7 SD = 0.9). .

OBeskeie relatief tot maer adolessente meisies het 'n groter aktivering in die gustatoriese korteks (anterior en mid-insula, frontale operculum) en in somatosensoriese streke (parietale operculum en Rolandic operculum), in reaksie op verwagte inname van sjokolade-milkshake (teenoor 'n smaaklose oplossing) werklike verbruik van milkshake (teenoor 'n smaaklose oplossing); Hierdie breinstreke koördineer die sensoriese en hedoniese aspekte van voedsel.

Egter obese relatief tot maer adolessente meisies het ook verminderde aktivering in die caudatekern I getoonn reaksie op die gebruik van milkshake teenoor 'n smaaklose oplossing, moontlik omdat hulle dopamienreseptor beskikbaarheid verminder het.

Resultate dui daarop dat individue wat groter aktivering in die gustatoriese korteks en somatosensoriese streke toon in reaksie op die afwagting en verbruik van voedsel, maar wat swakker aktivering in die striatum tydens voedselinname toon, die risiko van ooreet en gevolglike gewigstoename kan wees.

sleutelwoorde: vetsug, verwagte voedselbeloning, kosbare voedselbeloning, fMRI

Vetsug is 'n chroniese siekte wat jaarliks ​​in die VSA gekrediteer word met meer as 111,000 sterftes, wat hoofsaaklik voortspruit uit aterosklerotiese serebrovaskulêre siekte, koronêre hartsiekte, kolorektale kanker, hiperlipidemie, hipertensie, galblaas siekte en diabetes mellitus (). Ongelukkig lei die behandeling van die keuse vir vetsug slegs tot oortollige gewigsverlies () en die meeste vetsug voorkomingsprogramme verminder nie die risiko vir toekomstige gewigstoename nie (). Hierdie intervensies kan beperkte effektiwiteit hê, aangesien ons begrip van die etiologiese prosesse steeds onvolledig is. Alhoewel daar vasgestel is dat vetsug die gevolg is van 'n positiewe energiebalans, is dit onduidelik waarom sommige individue so 'n moeilike tyd het om die kalorie-inname met die uitgawes te balanseer.

Een moontlike verduideliking is dat sommige individue abnormaliteite het in subjektiewe beloning van voedselinname of verwagte inname wat die risiko vir vetsug verhoog. Sommige geleerdes veronderstel dat vetsugtige individue groter aktivering van die meso-limbiese beloningstelsel ervaar in reaksie op voedselinname (kosbare voedselbeloning), wat die risiko vir ooreet kan verhoog (; ). Dit hou verband met die versterkingsensitiwiteitsmodel van dwelmmisbruik, wat daarop dui dat sekere mense groter reaktiwiteit van beloningskringe toon aan psigo-dwelms (). In teenstelling hiermee, veronderstel ander dat vetsugtige individue minder aktivering van die meso-limbiese beloningstelsel ervaar in reaksie op voedselinname, wat hulle lei om te ooreet om hierdie tekort te vergoed (; ). Dit is soortgelyk aan die beloningsgebreksindroom-tesis, wat daarop dui dat mense na alkohol- en dwelmgebruik verander om traag beloningskringe te stimuleer (). 'N Derde hipotese is dat groter verwagte beloning van voedselinname (verwagte voedselbeloning) verhoog risiko vir ooreet (; ).

Twee lyne van bewyse impliseer dit kan nuttig wees om konseptueel te onderskei tussen kosbare voedselbeloning en verwagte voedselbeloning. Eerstens dui dierstudies aan dat die beloningswaarde van voedselverskuiwing van die verbruik van voedsel na die verwagte verbruik van voedsel na kondisionering, waarin leidrade wat verband hou met voedselverbruik, begin met die verwagting van voedselbeloning. Naïewe ape wat nie belonings in 'n omgewing ervaar het nie, het slegs aktivering van mesotelenfale dopamienneurone slegs in reaksie op voedsel smaak; egter na kondisionering het dopaminerge aktiwiteit begin om beloning te lewer en uiteindelik is maksimale aktiwiteit verkry deur die gekondisioneerde stimuli wat die dreigende beloning voorspel het eerder as deur die werklike voedselkwitansie (; ). het bevind dat die grootste dopaminerge aktivering op 'n verwagte manier plaasgevind het, aangesien rotte nader gekom het en die staaf wat geproduseer word, beloon en aktivering het eintlik afgeneem toe die rot ontvang en die kos geëet het. Inderdaad, het bevind dat dopamienaktiwiteit groter was in die nukleusakters van rotte na voorstelling van 'n gekondisioneerde stimulus wat gewoonlik voedselkwitansie aangedui het as na aflewering van 'n onverwagte ete. Tweedens, hoe moeilik deelnemers werk om snoepvoedsel te verdien in 'n operante taak (wat hulle later toegelaat word om te verbruik) is 'n sterker voorspeller van ad lib kalorie-inname as wat lekker is vir die smaak van die lekkergoed (; ). Hierdie data blyk ook te impliseer dat verwagte beloning uit voedselinname 'n sterker determinant van kalorie-inname is as die beloning wat ervaar word wanneer die kos eintlik verbruik word. Gesamentlik impliseer hierdie data dat dit nuttig kan wees om te onderskei tussen verbruikende voedselbeloning en verwagte voedselbeloning wanneer potensiële risikofaktore vir vetsug ondersoek word.

Breinbeeldstudies het streke geïdentifiseer wat verbruikersvoedselbeloning in normale gewig individue voorkom. Verbruik van smaaklike voedsel, relatief tot verbruik van onvergeeflike kosse of smaaklose kosse, lei tot groter aktivering van die orbitofrontale korteks (OFC) en frontale operculum / insula, asook groter vrystelling van dopamien in die dorsale striatum (; ; ). Ander breinbeeldstudies het streke geïdentifiseer wat voorkomende voedselbeloning voorkom in normale gewigsmense. Verwagte ontvangs van 'n smaaklike kos, teenoor verwagte ontvangs van onaangename kos of 'n smaaklose kos, lei tot groter aktivering in die OFC, amygdala, cingulate gyrus, striatum (caudate kern en putamen), ventrale tegmentale area, middelbrein, parahippokampale gyrus en fusiform gyrus (; ). Hierdie studies dui daarop dat ietwat afsonderlike breinstreke betrek word in die vooruitsiglike en kosbare voedselbeloning, maar dat daar 'n mate van oorvleueling is (OFC en striatum). Tot op datum het slegs twee studies direk vergelyking geaktiveer in reaksie op verwagtende en kosbare voedselbeloning om streke te isoleer wat groter aktivering toon as gevolg van een fase van voedselbeloning teenoor die ander. Die verwagting van 'n aangename smaak, teenoor die werklike smaak, het gelei tot 'n groter aktivering in die dopaminerge middelbrein, die nucleus accumbens en die posterior regter amygdala (). Nog 'n studie het bevind dat die verwagting van 'n aangename drank 'n groter aktivering in die amygdala- en mediodorsale thalamus tot gevolg gehad het, terwyl die ontvangs van die drank tot groter aktivering in die linker-insula / operculum gelei het (Small et al., 2008). Hierdie twee studies dui daarop dat die amygdala, midbrain, nucleus accumbens en mediodorsal thalamus meer reageer op verwagte verbruik teenoor voedselverbruik, terwyl die frontale operculum / insula beter reageer op verbruik as verwagte voedselverbruik. Dit blyk dus uit dat beskikbare bewyse dui daarop dat verskillende breinstreke betrokke was by die kodering van verwagende en kosbare voedselbeloning, alhoewel meer navorsing nodig sal wees voordat daar stewige gevolgtrekkings moontlik is.

Sekere bevindinge blyk te wees in ooreenstemming met die proefskrif dat vetsugtige individue groter voedselbeloning ervaar, hoewel dit nie duidelik is of bevindings weerspieël word van versteurings in verbruiksverwante versus voornemende voedselbeloning nie. Vetsugtig ten opsigte van maer individue, onthou dat hoë vet en hoë suiker kosse meer aangename proe is en berig dat eet meer versterk is (; ; ). Kinders met 'n risiko vir vetsug op grond van ouerlike vetsug koers smaak vetvrye kos as meer aangename en toon 'n meer vurige voedingstyl as kinders van maer ouers (; ). Vetsugtige kinders is meer geneig om te eet in die afwesigheid van honger () en werk harder vir kos as maer kinders (). Self-gerapporteerde voedselbehoeftes korreleer positief met liggaamsmassa en objektief gemeet kalorie-inname (; ; ; ). Vetsugtige volwassenes rapporteer sterker drang van hoë vet, hoë suiker kosse (; ) en werk vir meer kos as maer volwassenes (; ). Morbide vetsugtig met betrekking tot maer individue het groter rus metaboliese aktiwiteit in die mondelinge somatosensoriese korteks, 'n gebied wat verband hou met sensasie in die mond, lippe en tong (), wat die voormalige meer sensitief kan maak vir die beloonende eienskappe van voedselinname en verhoog die risiko vir ooreet.

Tot op datum het min breinbeeldstudies die breinaktivering vergelyk in reaksie op die aanbieding van afgebeelde kos of werklike voedsel onder vetsugtige, fris maer individue. Een studie het verhoogde aktivering in die regte parietale en temporale kortikas aangetref na blootstelling aan afgebeelde voedsel in vetsugtige maar nie maer vroue nie en dat hierdie aktivering positief met hongergraderings korreleer (). 'n groter dorsale striatumreaksie gevind op prente van hoëkalorie-kosse in vetsugtige, fris maer volwassenes en die liggaamsmassa korreleer positief met respons in insula, claustrum, cingulate, somatosensoriese korteks en laterale OFC. het groter aktivering gevind in die mediale en laterale OFC, amygdala, ventrale striatum, mediale prefrontale korteks, insula, anterior cingulêre korteks, ventrale pallidum, caudate en hippocampus reaksie op foto's van voedsel met hoë kalorieë (teenoor lae-kalorie voedsel) vir vetsugtige familielede om leun individue. Aktivering van die OFC en cingulaat in reaksie op die sien van foto's van smaaklike voedsel, het egter 'n negatiewe korrelasie met BMI onder vroue met normale gewig (Killgore & Yargelun-Todd, 2005). het bevind dat die dorsale insula en posterior hippokampus abnormaal reageer op verbruik van voedsel in voorheen vetsugtig in vergelyking met maer individue, wat tot die gevolgtrekking gekom het dat hierdie abnormale response die risiko vir vetsug kan verhoog.

Ander bevindings is meer in ooreenstemming met die idee dat vetsugtige individue minder kosbeloning mag ervaar. het bevind dat D2-reseptore in die striatum in morbiede vetsugtige individue verminder word in verhouding tot hul liggaamsmassa, wat daarop dui dat hulle dopamienreseptobinding in die meso-limbiese stelsel verlaag. Alhoewel dit nog nie bepaal moet word of vetsugtige individue verminderde D2-reseptordigtheid ten opsigte van maer individue toon nie, het vetsugtige rotte laer basale dopamienvlakke en verminderde D2-reseptor-uitdrukking as maer rotte (; ; ), maar vetsugtige rotte toon meer fase vrystelling van dopamien tydens voeding as maer rotte (). Verder, maer en vetsugtige volwassenes met die TaqI A1-allel, wat geassosieer word met verminderde D2-reseptore en swakker dopamien sein, werk meer om voedsel te verdien in operante paradigmas (, ). Hierdie resultate toon aan dat verslawende gedrag soos alkohol-, nikotien-, marihuana-, kokaïen- en heroïenmishandeling geassosieer word met 'n verminderde D2-reseptiedigtheid en stomp sensitiwiteit van mesolimbiese kringe om te beloon (; ). positeer dat tekorte in D2-reseptore individue kan voorspel om psigo-middels te gebruik of te veel om 'n trae dopamienbeloningstelsel te bevorder. Dit is egter moontlik dat ooreet hoë vet en hoë suiker kos lei tot afregulering van D2 reseptore (), parallel neurale respons op chroniese gebruik van psigo-middels (). Trouens, diere studies dui daarop dat herhaalde inname van soet en vetterige voedsel lei tot afregulering van D2 reseptore en verminderde D2 sensitiwiteit (; Kelley, Will, Steininger, Xhang, & Haber, 2003); veranderinge wat plaasvind in reaksie op dwelmmisbruik.

Kortom, daar is opkomende bewyse dat vetsugtige individue algemene abnormaliteite kan toon in voedselbeloning relatief tot maer individue. Spesifiek, vetsugtig met betrekking tot maer individue, gee 'n groter drang na hoë-vet / hoë suiker kosse, vind eet meer versterk, toon meer rustende aktivering van die somatosensoriese korteks, en toon groter reaktiwiteit van die verganklike korteks tot voedselinname en aanbieding van voedsel of afgebeelde kos. Tog is daar ook bewyse dat vetsugtige individue 'n hipofunksionele striatum toon, wat hulle kan laat oormatig wees om 'n lae beloningstelsel te bevorder of kan 'n gevolg wees van reseptor afregulering. Een faktor wat tot die gemengde bevindinge kon bydra, is dat baie studies selfverslagmaatreëls gebruik het, wat misleidend kan wees, want diegene wat sukkel met ooreet, kan aanvaar dat kos meer vir hulle beloon, wat beïnvloed hoe hulle die skale voltooi. Verder, self-verslag skale trof waarskynlik verwagte beloning van voedsel inname, of die herinnering van die beloning van voedsel inname, eerder as beloning ervaar tydens voedsel verbruik, aangesien die studies het nie gemeet waargeneem beloning tydens voedsel inname. Daarbenewens is bevindings van selfverslag en gedragsmaatreëls kwesbaar vir sosiale voorkeurbehoeftes. Daarbenewens het min studies eintlik voedsel inname gehad of blootstelling aan regte kos, wat die ekologiese geldigheid van die bevindings kan beperk. Miskien belangriker, het vorige studies nie gebruik om paradigmas wat spesifiek ontwerp is om individuele verskille in verbruikende en verwagte voedselbeloning te evalueer wanneer vergelykende vetsugtige individue gekonfronteer word nie. Dus, ons dink dit kan nuttig wees om objektiewe breinbeeldparadigmas te gebruik wat direk die aktivering van beloningskringe meet in reaksie op voedselinname en verwagte voedselinname. Na ons kennis het studies nie breinbeeld gebruik om te toets of vetsugtige individue differensiële aktivering van voedselbeloningskringe tydens voedselverbruik of verwagte verbruik ten opsigte van maer individue toon nie.

Die huidige studie het gepoog om die aard van individuele verskille in neurale reaksie op voedsel ten volle te karakteriseer deur gebruik te maak van objektiewe breinimagingmetodologie met die hoop dat 'n beter begrip van neurologiese substraten wat die risiko vir vetsug verhoog, etiologiese modelle sal bevorder en die ontwerp van doeltreffender voorkomende en behandeling intervensies. Ons het vorige bevindings uitgebrei deur die aktivering te ondersoek in reaksie op die ontvangs van sjokolade-milkshake versus smaaklose oplossing (kosbare kosbeloning) en in reaksie op aanwysings wat beduidende aflewering van sjokolade-milkshake teenoor smaaklose oplossing (verwagte voedselbeloning) onder vetsugtige en maer individue toon. Ons het vermoed dat vetsugtige relatiewe tot maer individue groter aktivering in die gustatoriese korteks en die somatosensoriese korteks sou toon, en minder aktivering in die striatum, in reaksie op die verwagting en verbruik van milkshake. Ons het ook vermoed dat die liggaamsmassa van deelnemers lineêre verhoudings met aktivering in hierdie breinstreke sou toon. Ons het adolessente bestudeer omdat ons die risiko wou verminder dat 'n lang geskiedenis van vetsug kan lei tot die afbreking van reseptore wat 'n chronies ryk dieet kan wees. Ons het vrouens bestudeer omdat die primêre doelwit van hierdie studie was om te toets of abnormaliteite op voedselbeloning korreleer met bulimiese patologie, wat skaars by mans is.

Metode

Deelnemers

Deelnemers was 44 gesonde adolessente meisies (M ouderdom = 15.7; SD = 0.93); 2% Asiatiese / Stille Oseaan-eilande, 2% Afro-Amerikaners, 86% Europese Amerikaners, 5% Inheemse Amerikaners, en 5% gemengde rasse-erfenis. Deelnemers aan 'n groter studie van vroulike hoërskoolstudente wat verskyn het om die insluitingskriteria vir die huidige beeldstudie te ontmoet, is gevra of hulle belangstel om aan 'n studie oor die neurale respons op die aanbieding van voedsel deel te neem. Diegene wat in die afgelope 3 maande binge eet of kompenserende gedrag aangemeld het, enige gebruik van psigotropiese medikasie of onwettige dwelms, hoofbesering met 'n verlies van bewussyn, of die huidige as ek psigiatriese versteuring is, is uitgesluit. Data van 11 deelnemers is nie ontleed nie, omdat hulle tydens die skanderings oormatige kopbeweging getoon het; 4 het so 'n uitgesproke kopbeweging getoon dat die skanderings beëindig is en die kopbeweging vir 'n ander 7 oorskry 2 mm (M = 2.8 mm, reeks 2-8 mm). Omdat ervaring dui daarop dat insluitende deelnemers wat hoofbeweging toon wat groter is as 1 mm, oormatige foutafwykings bekendstel, sluit ons altyd sulke deelnemers uit ons studies uit (bv. , ; ). Dit het gelei tot 'n finale steekproef van 33-deelnemers (liggaamsmassa-indeksreeks = 17.3-38.9). Die plaaslike Institusionele Hersieningsraad het hierdie projek goedgekeur. Alle deelnemers en ouers het skriftelike toestemming verskaf.

maatreëls

Liggaamsmassa

Die liggaamsmassa-indeks (BMI = kg / m2) is gebruik om adiposity te weerspieël (). Na die verwydering van skoene en jasse is die hoogte gemeet tot die naaste millimeter met behulp van 'n stadiometer en gewig is geassesseer na die naaste 0.1 kg met behulp van 'n digitale skaal. Twee mate van hoogte en gewig is verkry en gemiddeld. Die BWI korreleer met direkte maatstawwe van totale liggaamsvet soos dubbele energie x-straalabsorptiometrie (r =. 80 tot. 90) en met gesondheidsmaatreëls wat insluit bloeddruk, negatiewe lipoproteïenprofiele, aterosklerotiese letsels, seruminsulienvlakke en diabetes mellitus in adolessente monsters (). Per konvensie (), vetsug is gedefinieer met behulp van die 95th persentiele BWI vir ouderdom en geslag, gebaseer op historiese nasionaal verteenwoordigende data, aangesien hierdie definisie nou verband hou met die BWI-snypunt wat verband hou met verhoogde risiko vir gewigverwante gesondheidsprobleme (). Adolessente met BWI tellings onder die 50th persentiel wat hierdie historiese norme gebruik, is as leun gedefinieer. Onder die 33-deelnemers wat bruikbare fMRI-data verskaf het, is 7 as vetsugtig geklassifiseer. 11 is as maer geklassifiseer, en die oorblywende 15-deelnemers het tussen hierdie twee uiterstes geval.

fMRI paradigma

Deelnemers is gevra om hul gereelde etes te verteer, maar om nie te eet of te drink nie (insluitend kafeïeneerde drankies) vir 4-6 uur wat onmiddellik voorafgaan met hul beeldsessie vir standaardisasie doeleindes. Ons het hierdie ontberingstydperk gekies om die hongerstaat wat die meeste individue ervaar, te ervaar terwyl hulle hul volgende ete nader. Dit is 'n tyd wanneer individuele verskille in voedselbeloning logies die kalorie-inname sal beïnvloed. Die meeste deelnemers het die paradigma voltooi tussen 16: 00 en 18: 00, maar 'n subset het skanderings tussen 11: 00 en 13: 00 voltooi. Voor die beeldsessie was deelnemers bekend met die fMRI-paradigma deur op 'n aparte rekenaar te oefen.

Die milkshake-paradigma is ontwerp om kosmatige en vooropgestelde voedselbeloning te ondersoek. Stimuli is aangebied in 4 afsonderlike skandering lopies. Die stimuli het bestaan ​​uit 3 swart vorms (diamant, vierkant, sirkel) wat die lewering van 0.5 ml van 'n sjokolade-milkshake aangedui het (4-sopies van Haagen-Daz-vanille-ys, 1.5-koppies 2% melk en 2 eetlepels Hershey's sjokolade stroop), 'n smaaklose oplossing, of geen oplossing nie. Alhoewel die paring van leidrade met stimuli en duur van stimulusaanbieding willekeurig oor deelnemers bepaal is, het ons nie die volgorde van aanbieding oor die deelnemers gewild nie. Die smaaklose oplossing, wat ontwerp is om die natuurlike smaak van speeksel na te boots, het bestaan ​​uit 25 mM KCl en 2.5 mM NaHCO3 (). Ons het kunsmatige speeksel gebruik omdat water 'n smaak het wat die smaak korteks aktiveer (Zald & Pardo, 2000). Op 50% van die proefnemings met sjokolade en smaaklose oplossings is die smaak nie na verwagting gelewer om die neurale reaksie na afwagting van 'n smaak wat nie verwar is met die werklike ontvangs van die smaak (ongepaarde proewe) (Figuur 1). Daar was ses gebeurtenisse van belang in die paradigma: (1) sjokolade-milkshake cue gevolg deur milkshake-smaak (gepaarde milkshake cue), (2) ontvangs van milkshake smaak (milkshake lewering), (3) sjokolade milkshake cue gevolg deur geen milkshake smaak (4) smaaklose oplossing, gevolg deur 'n smaaklose oplossing (gepaardgaande smaaklose cue), (5) ontvangs van smaaklose oplossing (smaaklose aflewering), en (6) smaaklose oplossing, gevolg deur geen smaaklose oplossing (ongepaarde smaaklose cue) . Die prente is vir 5-12 sekondes aangebied (M = 7) met behulp van MATLAB hardloop vanaf Windows. Smaaklewering het 4 tot 11 sekondes plaasgevind (M = 7) na aanvang van die cue. Gevolglik het elke gebeurtenis tussen 4-12 sekondes geduur. Elke ren het bestaan ​​uit 16-gebeurtenisse. Smaak is gelewer deur gebruik te maak van twee programmeerbare spuitpompe (Braintree Scientific BS-8000) wat deur MATLAB beheer word om konsekwente volume, tempo en tydsberekening van smaaklewering te verseker. Sestig ml spuite gevul met die sjokolade milkshake en die smaaklose oplossing is via Tygon-buise verbind deur 'n golfgeleier na 'n verdeelstuk wat aan die voëlkoolkopspoel in die MRI-skandeerder geheg is. Die spruitstuk pas in die mond van die deelnemers en lewer die smaak aan 'n konsekwente segment van die tong. Hierdie prosedure is in die verlede suksesvol gebruik om vloeistowwe in die skandeerder te lewer en is elders in detail beskryf (bv. ). Die smaakbeurt het vir 8.5 sekondes op die skerm gebly nadat die smaak afgelewer is, en die deelnemers is opdrag gegee om te sluk wanneer die vorm verdwyn het. Die volgende cue verskyn 1 na 5 sekondes nadat die vorige cue afgegaan het. Beelde is aangebied met 'n digitale projektor- / omgekeerde skerm vertoonstelsel na 'n skerm aan die agterkant van die MRI-skandeerderboor en was sigbaar deur 'n spieël wat op die kopspoel gemonteer is.

Figuur 1 

Voorbeeld van tydsberekening en bestelling van aanbieding van prente en drankies tydens die lopie.

Vyf lyne van bewyse uit 'n voortgesette fMRI studie wat hierdie paradigma met adolessente meisies gebruik het (N = 46) stel voor dat dit 'n geldige maatstaf is van individuele verskille in voornemende en kosbare kosbeloning. Eerstens het die deelnemers die milkshake as beduidend gemeet (t = 9.79, df = 45, r =. 68, p <.0001) aangenamer as die smaaklose oplossing volgens 'n visuele analoogskaal, wat bevestig dat die melkskommel vir deelnemers lonender was as die smaaklose oplossing. Tweedens, die aangenaamheid van die melkskommel korreleer met aktivering in die voorste insula (r = .70) in reaksie op milkshake leidrade en met aktivering in die parahippocampale gyrus in reaksie op milkshake ontvangs (r =. 72). Derdens, aktivering in streke wat voornemende en verbruikende voedselbeloning verteenwoordig (; ; ) in reaksie op afwagting en ontvangs van milkshake in hierdie fMRI-paradigma korreleer (r = .84 tot .91) met selfversorgde smaak en drange vir 'n verskeidenheid kosse, soos beoordeel met 'n aangepaste weergawe van die Food Craving Inventory ().1 Vierde, aktivering in reaksie op verwagtende en verbruikende voedselbeloning in hierdie fMRI-paradigma korreleer (r =. 82 na. 95) met hoe moeilike deelnemers werk vir kos en hoeveel kos hulle werk in 'n operante gedragstaak wat individuele verskille in voedselversterking beoordeel (). Vyfde, deelnemers wat relatief groter aktivering toon in reaksie op die verwagtende en kosbare voedselbeloning in hierdie fMRI-paradigma, het aansienlik getoon (p <.05) meer gewigstoename tydens 'n opvolging van 1 jaar as deelnemers wat minder aktivering in hierdie paradigma toon (r =. 54 na. 65). Gesamentlik lewer hierdie bevindings bewyse vir die geldigheid van hierdie fMRI voedselbeloningsparadigma.

Imaging en statistiese analise

Skandering is uitgevoer deur 'n Siemens Allegra 3 Tesla-enigste MRI-skandeerder. 'N Standaard voëlkoolspoel was gebruik om data van die hele brein te bekom. 'N Termo-skuim-vakkussing en addisionele vulling is gebruik om hoofbeweging te beperk. In totaal is 152-skanderings gedurende elke vier funksionele lopies versamel. Funksionele skanderings gebruik 'n T2 * geweegde gradiënt enkel-skoot-echo-planêre beeldvorming (EPI) -reeks (TE = 30 ms, TR = 2000 ms, fliphoek = 80 °) met 'n in vlak resolusie van 3.0 × 3.0 mm2 (64 × 64 matriks; 192 × 192 mm2 oogpunt). Om die hele brein te bedek, is 32 4mm snye (interleaved acquisition, no skip) verkry langs die AC-PC dwars skuinsvlak soos bepaal deur die middelsagitale gedeelte. Strukturele skanderings is opgevolg met behulp van 'n inversie herstel T1 geweegde ry (MP-RAGE) in dieselfde oriëntasie as die funksionele rye om gedetailleerde anatomiese beelde in lyn te bring met die funksionele skanderings. Hoë-resolusie strukturele MRI-reekse (FOV = 256 × 256 mm2, 256 × 256 matriks, dikte = 1.0 mm, snynommer ≈ 160) is verkry.

Data is voorafverwerk en geanaliseer met behulp van SPM5 sagteware (Wellcome Department of Imaging Neuroscience, Londen, Verenigde Koninkryk) in MATLAB (Mathworks, Inc., Sherborn, MA) (Friston et al., 1994; ). Die beelde was tydverwerving reggemaak na die sny verkry by 50% van die TR. Alle funksionele beelde is dan reggemaak na die gemiddelde. Die beelde (anatomies en funksioneel) is genormaliseer na die standaard MNI sjabloon brein geïmplementeer in SPM5 (ICBM152, gebaseer op 'n gemiddelde van 152 normale MRI skanderings). Normalisering het 'n voxelgrootte van 3 mm tot gevolg gehad3 vir funksionele beelde en 'n voxel grootte van 1 mm3 vir strukturele beelde. Funksionele beelde is gladgemaak met 'n 6 mm FWHM isotropiese Gaussiese kern.

Om breinstreke te identifiseer wat geaktiveer is in reaksie op verbruiksbeloning, het ons BOLD reaksie gekant teen ontvangs van milkshake versus tydens ontvangs van smaaklose oplossing. Ons het gekyk na die aankoms van 'n smaak in die mond as 'n kosbare beloning, eerder as wanneer die smaak ingesluk is, erken ons dat na-inname-effekte ook bydra tot die beloningswaarde van voedsel (). Om breinstreke te identifiseer wat geaktiveer is in reaksie op die verwagte beloning in die milkshake-paradigma, was BOLD respons tydens die aanbieding van die cue-signalering naderende lewering van die milkshake in teenstelling met die reaksie tydens die aanbieding van die cue-signalering naderende aflewering van die smaaklose oplossing. Ons ontleed data van ongepaarde cue aanbieding waarin die smaak nie eintlik afgelewer is om te verseker dat ontvangs van die werklike smaak nie ons operasionele definisie van voornemende breinaktivering beïnvloed nie. Toestands-spesifieke effekte by elke voxel is geskat deur gebruik te maak van algemene lineêre modelle. Vektore van die aanvang vir elke gebeurtenis van belangstelling is saamgestel en in die ontwerpmatriks ingeskryf sodat gebeurtenisverwante antwoorde gemodelleer kan word deur die kanoniese hemodinamiese responsfunksie (HRF), soos geïmplementeer in SPM5, bestaande uit 'n mengsel van 2 gamma funksies wat emuleer die vroeë piek by 5 sekondes en die daaropvolgende onderstreep. Om rekening te hou met die afwyking wat veroorsaak is deur die oplossings te sluk, het ons die tyd van verdwyning van die kuier ingesluit (vakke wat opgelei was om te sluk op hierdie tydstip) as 'n veranderlike van geen belang nie. Ons het ook tydelike afgeleides van die hemodinamiese funksie ingesluit om 'n beter model van die data te verkry (). 'N 128 tweede hoë-pass filter (per SPM5 konvensie) is gebruik om lae frekwensie geraas en stadige dryf in die sein te verwyder.

Individuele kontras kaarte is saamgestel om die aktivering van elke deelnemer vir die bogenoemde kontraste in SPM5 te vergelyk. Tussen groepvergelykings is dan met behulp van ewekansige-effekmodelle uitgevoer om die wisselvalligheid tussen deelnemers te verantwoord. Vir die ontleding van die volmaakte voedselbeloning, is die beramings van parameters van melkskommel - smaaklose kontras in 'n tweedevlak 2 × 2 ANOVA (vetsugtig teenoor maer) ingevoer deur (melkskommelontvangs - smaaklose ontvangs). Vir die ontleding van die antisiperende voedselbeloning, is die beramings van die parameter van ongepaarde melkskommel - ongepaarde smaaklose kontras (dws milkshake-aanduiding nie gevolg deur melkskommel ontvangs nie - smaaklose aanduiding nie gevolg deur smaaklose ontvangs nie) in die tweede vlak 2 × 2 ANOVA (vetsugtig vs. maer) deur (ongepaarde melkskommel - ongepaarde smaakloos). Dus het ons ANOVA-modelle gebruik om spesifiek te toets of vetsugtige deelnemers aansienlik groter abnormale voedselbeloning toon as maer deelnemers.

Individuele SPM kontras kaarte is ook ingeskryf in regressie modelle met BMI tellings ingeskryf as 'n kovariate. Hierdie model het getoets of deelnemers met hoër BWI-tellings groter aktivering getoon het, wat geglo het dat verbruikers en voornemende voedselbeloning relatief tot deelnemers met laer BMI-tellings weerspieël. Ons het hierdie regressiemodelle beraam om 'n meer sensitiewe toets van hierdie verhoudings te verskaf deur gebruik te maak van data van alle deelnemers in die steekproef (die ANOVA-modelle het slegs die vetsugtige en maer deelnemers ingesluit).

Die betekenis van BOLD aktivering word bepaal deur beide die maksimum intensiteit van 'n respons sowel as die omvang van die respons te oorweeg. SPM berus hoofsaaklik op die maksimum intensiteit om betekenis te bepaal, met 'n streng intensiteitskriterium t-Maps gedrempel by p <0.001 (ongekorrigeerd) per voxel en 'n meer liberale mate kriterium (cluster kriterium van 3 voxels). Na afloop van die konvensie het ons hierdie maatstaf gebruik om die betekenis vir ons aktivering vir beide die regressiemodelle en die ANOVA-modelle te bepaal. Aktiveringsklusters word as belangrik beskou p <.05 (ten opsigte van trosse) reggestel vir veelvuldige vergelykings oor die hele brein. Op grond van vorige studies het ons gerigte soektogte uitgevoer in gebiede wat geaktiveer is deur volmaakte en antisiperende voedselbeloning: striatum, amygdala, middelbreinstreke, orbitofrontale korteks, dorsolaterale prefrontale korteks, insula, anterior cingulate gyrus, parahippocampal gyrus en fusiform gyrus.

Results

Toets of vetsugtige deelnemers verskille toon in die verwagte voedselbeloning relatief tot maer deelnemers (milkshake cue versus smaaklose cue)

Ons het ontledings gedoen wat die breinreaksies in vetsugtige adolessente meisies vergelyk het (N = 7, M BMI = 33, SD = 4.25) om adolessente meisies te leun (N = 11, M BMI = 19.6, SD = 1.08) met behulp van 'n groep ANOVA-model. 'N Totaal van 13-aktiveringsklusters was in die insula, die Rolandic-streek, en die tydelike, frontale en pariëtale operasionele streke; vetsugtige deelnemers het groter aktivering in hierdie gebiede getoon in vergelyking met maer deelnemers (Figuur 2A-B en Tabel 1). Van hierdie 13-aktiveringsklusters het 9 in die linkerkant en 4 in die regterhemisfeer geval. Vetsugtige deelnemers het ook groter aktivering in die linker anterior cingulêre korteks (ventrale Brodmann-gebied (BA) 24) as laer deelnemers getoon. Tabel 1 verslae koördinate, voxel grootte, ongecorrigeerd p-waardes en effekgroottes (η2). Verskeie p-waardes was beduidend by p <.05 hele brein reggestel op die groepvlak. Die effekgrootte van hierdie ontledings het gewissel van klein (η2 =. 01) na groot (η2 =. 17), met 'n gemiddelde effek van .05, wat 'n medium effekgrootte per .2

Figuur 2 

A. Saggital gedeelte van groter aktivering in die linker anterior insula (-36, 6, 6, Z = 3.92, P ongekorrigeerd <.001) in reaksie op antisiperende voedselbeloning by vetsugtige in vergelyking met maer proefpersone met B. die staafgrafieke van parameter ramings van ...
Tabel 1 

Streke toon toenemende aktivering tydens vooropstaande voedselbeloning en verbruiksbeloning in vetsugtige adolessente meisiesN = 7) in vergelyking met Lean Adolescent Girls (N = 11)

Toets of die deelnemers BWI lineêre verhoudings met voorkomende voedselbeloning getoon het

Individuele SPM kontraste kaarte is ingeskryf in regressie modelle met BMI tellings as 'n kovariate om te toets of BMI lineêr verwant is aan aktivering in reaksie op die verwagte voedselbeloning. Hierdie ontledings was meer sensitief omdat hulle alle deelnemers betrek het, eerder as net vetsugtige en maer deelnemers. Ons het 'n positiewe korrelasie van BWI gevind met aktiverings in die ventrale laterale en dorsale laterale prefrontale korteks en temporale operculum in reaksie op die verwagte voedselbeloning (Figuur 3A en Tabel 2). Geen van die effekte was egter beduidend nie p <.05 hele brein reggestel op die groepvlak. Die effekgroottes van hierdie ontledings was almal groot per kriteria (reeks r =. 48 na. 68), met 'n gemiddelde r =. 56.

Figuur 3 

A. Aksiale gedeelte van groter aktivering in die linker temporale operculum (TOp; −54, −3, 3, Z = 3.41, P ongekorrigeerd <.001) en in die regter ventrolaterale prefrontale korteks (VLPFC; 45, 45, 0, Z = 3.57, P ongekorrigeer <.001) in ...
Tabel 2 

Streke Reageer tydens Anticipatory Food Beloning en Consummatory Food Beloning as 'n funksie van Body Mass Index (N = 33)

Toets of vetsugtige deelnemers verskille in voedsame voedselbeloning toon ten opsigte van maer deelnemers (ontvangs van milkshake versus ontvangs van smaaklose)

Vergelykbaar met die resultate ten opsigte van voorkomende voedselbeloning, het ons bevind dat vetsugtige adolessente meisies groter aktivering in die Rolandic operculum en linkerkantse frontkalkulum vertoon het in reaksie op kosse voedselbeloning in vergelyking met maer deelnemers (Figuur 2C-D en Tabel 1). Die aktiveringskluster in die Rolandic operculum was beduidend op p <.05 hele brein reggestel op die groepvlak (sien Tabel 1). Die effekgroottes van hierdie ontledings het gewissel van klein (η2 =. 03) tot medium (η2 =. 08), met 'n gemiddelde effek van .06, wat 'n medium effekgrootte per kriteria.

Toets of die deelnemers BWI lineêre verhoudings tot voedsame kosbeloning het

Individuele SPM kontraste kaarte is ook ingeskryf in regressie modelle met BMI tellings as 'n kovariate om te toets of BMI lineêr verwant is aan aktivering in reaksie op voedsame kos beloning. 'N Positiewe verband is gevind tussen BMI en aktivering in die insula en verskeie streke van die operculum (Figuur 3B-C en Tabel 2). BWI is ook negatief gekorreleer met aktivering in die caudate-kern in reaksie op verbruiksvoedselbeloning in hierdie meer sensitiewe model, wat aandui dat hoë BMI-deelnemers verminderde respons in hierdie area toon in vergelyking met lae BMI-deelnemers (Figuur 3D-E en Tabel 2). Geen van die p-waardes was beduidend op p <.05 hele brein reggestel op die groepvlak. Die effekgroottes van hierdie ontledings was matig (r =. 35) na groot (r =. 58) per kriteria, met 'n gemiddelde effek wat groot was (r = .48).

Bespreking

Hierdie studie het die hipotese getoets dat vetsugtige adolessente meisies differensiële aktivering in beloningskringe sal toon in reaksie op voedselverbruik en verwagte verbruik relatief tot maer adolessente meisies en dat aktivering lineêr verband hou met die BWI van deelnemers. Hersensreaksies is ondersoek tydens die ontvangs van sjokolade-milkshake versus smaaklose oplossing (kosbare kosbeloning) en in reaksie op aanwysings wat die naderende lewering van sjokolade-milkshake versus smaaklose oplossing (verwagtende voedselbeloning) aandui. Op grond van bevindings van vorige studies (bv. ), het ons verwag abnormaliteite in consummatory en anticiperende voedsel beloning onder vetsugtige deelnemers relatief tot hul maer eweknieë.

Soos gereageer is, was die reaksies op kosbare en verwagte voedselbeloning in die voorspelde streke verskillend in die vetsugtige adolessente meisies in vergelyking met hul maer eweknieë. Vetsugtige deelnemers het groter aktivering in die primêre gustatoriese korteks (anterior insula / frontale operculum) en in die somatosensoriese korteks (die Rolandic operculum, temporal operculum, parietale operculum en posterior insula) en anterior cingulate in reaksie op ons maatstaf van verwagte voedselbeloning in vergelyking met om deelnemers te leun. Hierdie effekgroottes was klein tot groot in grootte, met 'n gemiddelde effekgrootte wat medium was. Die insula het getoon dat dit 'n rol speel in die verwagte voedselbeloning (; ; ) en kos verlang (). Daarbenewens het Balleine en Dickenson (2001) getoon dat diere met reseksie van die insula nie kan leer dat gedrag wat op voedsel reageer, devalueer word nie. Dit dui ook op 'n rol van die insula in die verwagte voedselbeloning. Daar is bevind dat die ventrale anterior cingulate streek betrokke is by die kodering van energie-inhoud en smaaklikheid van voedsel (). As gevolg hiervan, kan ons bevindings daarop dui dat die vetsugtige individue ervaar het dat hulle die smaaklikheid van die milkshake verhoog het in vergelyking met maer individue. Dit sal belangrik wees vir toekomstige studies om die moontlikheid te verhoed dat kondisionering wat plaasvind as gevolg van die ooreet van hoë vet en hoë suikervoedsel, nie bydra tot die verhoogde verwagte voedselbeloning wat deur vetsugtige deelnemers getoon word nie.

Ook as hipotese, was daar bewyse dat vetsugtige deelnemers differensiële aktivering getoon het in reaksie op kosbare voedselbeloning relatief tot maer deelnemers. Die voormalige het toenemende aktivering in die Rolandic operculum, frontale operculum, posterior insula en cirulate gyrus in reaksie op voedsame kosbeloning vergeleke met laasgenoemde. Effekgroottes was klein tot medium in grootte, met 'n gemiddelde effekgrootte wat medium was. Hierdie resultate kom ooreen met dié van vorige studies; het bevind dat persentasie liggaamsvet korreleer met verhoogde aktivering in die insula tydens die sensoriese ervaring van 'n ete en het groter aktivering in die somatosensoriese korteks gevind terwyl dit as 'n funksie van BWI rus. Gegee dat die insula en oorliggende operculum geassosieer is met subjektiewe beloning van voedselinname (; ), kan hierdie bevindinge impliseer dat vetsugtige individue groter voedselbeloning in verhouding tot maer individue ervaar, wat moontlik kan ooreenstem met gedragsdata van ander studies soos in die inleiding uiteengesit.

Ons het ook getoets of BMI lineêr verband hou met aktivering in reaksie op verwagtende en verbruikende voedselbeloning met regressiemodelle om 'n meer sensitiewe toets van die hipotetiese verhoudings te bied. Vergelykbaar met die resultate wat in die ANOVA-modelle gevind is, het ons 'n toename in aktivering in die temporale operculum tot voornemende voedselbeloning gevind as 'n funksie van BWI. Verder is groter response in die dorsolaterale prefrontale korteks gevind in reaksie op die verwagte voedselbeloning as 'n funksie van BWI. Ook vergelykbaar met die bevindings van die ANOVA-modelle was die verhoogde aktivering in die insula / frontoparietale operculum in reaksie op voedsame voedselbeloning as 'n funksie van BMI. Oor die algemeen kon die resultate van die regressiemodelle in die algemeen met die bevindinge van die ANOVA-modelle saamgeval word, alhoewel laasgenoemde net betrokke is by vetsugtige en maer deelnemers, wat verdere bevindings in ooreenstemming met ons hipoteses gee. Die verhoudings wat in die regressiemodelle geïdentifiseer is, was tipies groot effekte.

Interessant genoeg het die regressiemodelle voorgestel dat BWI omgekeerd verband hou met aktivering in die caudate-kern in reaksie op verbruiksvoedselbeloning, soos voorgestel op grond van vroeëre bevindinge (). Dit was 'n groot effekgrootte. Ons funksionele bevinding bevestig en brei die resultate uit wat in die studie uitgevoer is , waarin hulle bevind het dat morbide vetsugtigheid het verminderde D2 reseptor beskikbaarheid in rus in die putamen in verhouding tot hul BMI. Hierdie bevindinge kan die beskikbaarheid van laer dopamienreseptore weerspieël. Dit is moontlik dat individue ooreet word om 'n trae en langdurige dopamien-gebaseerde beloningstelsel te stimuleer (). Alternatiewelik kan verhoogde inname van hoë vet- en hoësuikervoedsel lei tot remming van reseptore, soos onder substansgebruikers waargeneem (). Soos aangetoon, dui dierstudies aan dat herhaalde inname van soet en vetterige kosse afwaartse regulering van D2-reseptore tot gevolg het en D2-sensitiwiteit verminder (; ). Nog 'n moontlike interpretasie is dat vetsugtige individue hipofunksie van voedselbeloningskringe toon terwyl hulle rus, maar hiperfunksie wanneer dit aan voedsel of voedselaanwysings blootgestel word. Hierdie interpretasie stem ooreen met die bewyse dat vetsugtige en post-obese individue groter responsiwiteit toon in die dorsale insula en posterior hippokampus na voedsel inname relatief tot maer individue (), die blootstelling aan voedselwyses lei tot groter aktivering in die regte parietale en temporale kortikale by vetsugtige maar nie maer individue nie (; ), dat vetsugtige individue groter aktivering toon in dorsale striatum, insula, claustrum en somatosensory korteks in reaksie op voedselwyses as maer individue (), dat vetsugtige rotte laer basale dopamienvlakke en verminderde D2-reseptoruitdrukking as maer rotte het (; ; ) en dat vetsugtige rotte meer fasiese vrystelling van dopamien tydens voeding toon as maer rotte (). Hierdie interpretasie stem egter nie ooreen met die bewyse dat vetsugtig relatief tot maer individue groter rus metaboliese aktiwiteit in die mondelinge somatosensoriese korteks gehad het nie () en dat die aktivering van die OFC en cingulate in reaksie op die lees van prente van smaaklike voedsel korreleer negatief met BMI onder normale gewig vroue (). Dit sal nuttig wees vir toekomstige navorsing om te bepaal watter interpretasie die skynbaar teenstrydige bevindings verduidelik, aangesien dit ons begrip van etiologiese en instandhoudingsprosesse wat bydra tot vetsug, aansienlik sal bevorder.

Gesamentlik dui die huidige bevindings daarop dat verskillende breinstreke geaktiveer word deur voorspoedigende teenoor kosvoedselbeloning, wat 'n belangrike bydrae is, aangesien slegs 'n paar studies gepoog het om die neurale substraten van voornemende en verbruikende voedselbeloning te identifiseer. In die ANOVA-modelle wat vetsugtig is om leunende deelnemers te vergelyk (Tabel 1), is die Rolandic operculum en frontale operculum geaktiveer deur beide afwagting en verbruik van milkshake, maar die temporale operculum, parietale operculum, anterior insula, posterior insula en ventrale anterior cingulate is slegs geaktiveer in reaksie op verwagte ontvangs van milkshake. In die regressiemodelle wat die verband van BMI na streke van aktivering ondersoek het (Tabel 2), was daar geen oorvleueling in geaktiveerde gebiede nie: die ventrolaterale prefrontale korteks, dorsale laterale prefrontale korteks en temporale operculum is geaktiveer in reaksie op die verwagte ontvangs van milkshake, die insula, frontoparietale operculum, parietale operculum en caudate-kern. ontvangs van milkshake. Hierdie bevindinge kom grotendeels ooreen met dié van vorige studies wat breinstreke ondersoek het wat spesifiek is vir kosbare en verwagte voedselbeloning (; ; ; Klein et al., 2008; ).

Hierdie studie is roman omdat dit een van die eerste is om verhoudings tussen BWI en neurale reaksie te toets op voorspoedige en kosbare voedselbeloning deur gebruik te maak van 'n paradigma wat voedsellewering in die skandeerder insluit. Hierdie studie het egter verskeie beperkings gehad wat opgemerk moet word. Eerstens het ons 'n matige steekproefgrootte gehad om tussen groepseffekte te toets, hoewel dit groter was as die meeste gepubliseerde fMRI-studies van voedselbeloning wat tot op datum gepubliseer is. Tweedens, gebruik ons ​​net een smaaklike smaak. Miskien is ander smaak meer deelnemend vir die deelnemers en sou dit 'n groter beloning in die brein tot gevolg gehad het. Derdens, aangesien die ontvangs van die milkshake altyd voorafgegaan is deur die cue (dws nooit afgelewer sonder die cue nie), het die deelnemers altyd geweet van die smaak voordat dit afgelewer is. Verlede studies (bv. ) het differensiële reaksie op smaak en geure gevind as 'n funksie van of hulle verwag of onverwags is. Ondersoekers moet dus oorweeg om 'n mate van reaksie op die ontvangs van onverwagte voedselbeloning in toekomstige studies in te sluit. Vierde, die leidrade wat gebruik word vir die milkshake-paradigma, was meetkundige vorms, wat dalk nie genoeg beloning vir deelnemers inhou nie, en daarom kan daar stomp voorspellende sensasies en breinaktivering wees. Vyfde, ons het beperkte gedragsgegewens versamel om die fMRI-paradigma met deelnemers aan ons studie te bevestig. Nietemin, geldigheidsgegewens uit voortgesette studies wat hierdie paradigma gebruik, stel voor dat dit 'n geldige mate van individuele verskille in voedselbeloning is.

Ter afsluiting dui ons resultate op differensiële neurale respons tydens vooruitsiglike en verbruikende voedselbeloning as 'n funksie van vetsugstatus en BWI, hoewel dit belangrik sal wees om hierdie verhoudings in onafhanklike monsters te repliseer. Aangesien daar meer reaksie was in baie streke wat getoon is om voedselbeloning in obese deelnemers te koester, is die patroon van reaksie in ooreenstemming met gedragstudies wat daarop dui dat vetsugtige individue meer beloning van voedsel inname verwag en meer sensoriese plesier ervaar wanneer hulle eet. Ons het egter ook bevind dat deelnemers met 'n hoër BWI minder aktivering in die striatum toon in reaksie op voedselverbruik relatief tot diegene met 'n laer BMI, wat in ooreenstemming is met die voorstel dat vetsugtige individue minder fasiese dopamien vrystelling mag ervaar wanneer voedsel in verhouding tot maer individue. Dit is biologies moontlik dat individue meer beloning van voedselinname sal ervaar en groter somatosensoriese plesier kan ervaar wanneer hulle eet, maar ervaar minder fasiese vrystelling van dopamien wanneer voedsel verbruik word, aangesien elkeen afsonderlike neurale stroombane behels. Dit is egter ook moontlik dat sommige van hierdie abnormaliteite die obesiteit oorheers, terwyl ander 'n gevolg is van ooreet. Byvoorbeeld, die voormalige twee effekte kan die risiko vir hipofagie verhoog wat 'n positiewe energiebalans tot gevolg het, en laasgenoemde effek kan 'n produk wees van die reseptor-afregulering wat sekondêr is vir die gebruik van 'n hoë- en hoësuikerdieet. Alternatiewelik kan hipofunksie van dopamien-gemedieerde beloningskringe individue laat oormatig wees om te vergoed vir hierdie beloningstekort, wat deur kondisionering groter verwagende voedselbeloning en verhoogde ontwikkeling van die somatosensotriekseks veroorsaak. Dit sal noodsaaklik wees vir voornemende studies om te ondersoek watter van hierdie abnormaliteite voorafgaan aan obesitas begin en wat 'n produk van chroniese ooreet is. Dit is ons hoop dat 'n sistematiese studie van die abnormaliteite wat voorafgaan aan vetsug, die ontwerp van doeltreffender voorkomings- en behandelingsintervensies kan toelaat.

Erkennings

Hierdie studie is ondersteun deur die navorsingstoelaag (R1MH64560A) van die Nasionale Instituut vir Gesondheid.

Dankie, gaan na die navorsingsassistent, Keely Muscatell en die deelnemers wat hierdie studie moontlik gemaak het.

voetnote

1Die Food Craving Inventory (FCI, ) beoordeel die mate van drang na 'n verskeidenheid kosse. Ons het hierdie skaal aangepas deur ook graderings te vra van hoe smaaklike deelnemers elke kos kry. Die oorspronklike FCI het interne konsekwentheid (α = .93), 2-week toets-reteste betroubaarheid getoon (r =. 86), en sensitiwiteit vir die opsporing van intervensie-effekte (; ). In 'n loodsstudie (n = 27), die drangskaal en die smaaklikheidskaal toon interne konsekwentheid (α = .91 en .89 onderskeidelik).

2Terwyl sommige sagtewarepakkette, soos AFNI (Analise van Funksionele NeuroImages) hoofsaaklik op volume fokus en dus 'n groter groepkriterium gebruik, fokus SPM hoofsaaklik op intensiteit en gebruik 'n kleiner groepkriterium (maar hoër intensiteitsvereistes). Gebruik 'n intensiteitsvereiste van t <0.001 en 'n aangrensende 3-voxel minimum cluster kriterium tot drempel t-kaarte is standaard vir SPM en is die benadering wat ons in vorige studies gebruik het. Binne hierdie konteks is dit belangrik om daarop te let dat al die groeperings wat ons aanmeld groter as 3 voxels is (Tabelle 1 en and22).

3Op grond van die bewyse dat beloningsverwante neurale funksie by vroue verhoog word gedurende die middelfollikulêre fase (), het ons 'n digotome veranderlike geskep wat weerspieël het of deelnemers die fMRI-skanderings voltooi het gedurende die midfollikulêre fase (dae 4-8 na menstruasie; n = 2) of nie (n = 31). Wanneer ons vir hierdie veranderlike vir alle veranderlikes beheer het, was die aktivering in die aangemelde gebiede beduidend.

Verwysings

  • Balleine B, Dickinson A. Die effek van letsels van die insulêre korteks op instrumentele kondisionering: Bewys vir 'n rol in aansporingsleer. Blaar van Neurowetenskap. 2000; 20: 8954-8964. [PubMed]
  • Barlow SE, Dietz WH. Vetsug evaluasie en behandeling: aanbevelings van die deskundiges komitee. Pediatrics. 1998; 102: E29. [PubMed]
  • Bello NT, Lucas LR, Hajnal A. Herhaalde sukrose toegang beïnvloed dopamien D2 reseptor digtheid in die striatum. Neuroreport. 2002; 13: 1557-1578. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  • Berns GS, McClure SM, Pagoni G, Montague PR. Voorspelbaarheid moduleer menslike breinrespons om te beloon. Blaar van Neurowetenskap. 2001; 21: 2793-2798. [PubMed]
  • Blackburn JR, Phillips AG, Jakubovic A, Fibiger HC. Dopamien en voorbereidende gedrag: 'n Neurochemiese analise. Gedragswetenskappe. 1989; 103: 15-23. [PubMed]
  • Cohen J. Statistiese kraganalise vir die gedragswetenskappe. 2. Hillsdale, NJ: Lawrence Erlbaum; 1988.
  • Cole TJ, Bellizzi MC, Flegal K, Dietz WH. Die vestiging van 'n standaard definisie vir oorgewig en vetsug oor die hele wêreld: Internasionale opname. British Medical Journal. 2000; 320: 1-6. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  • Koms DE, Blum K. Beloningsgebreksindroom: genetiese aspekte van gedragsversteurings. Vordering in breinnavorsing. 2000; 126: 325-341. [PubMed]
  • Davis C, Strachan S, Berkson M. Sensitiwiteit vir beloning: Implikasies vir ooreet en vetsug. Aptyt. 2004; 42: 131-138. [PubMed]
  • Dawe S, Loxton NJ. Die rol van impulsiwiteit in die ontwikkeling van substansgebruik en eetversteurings. Neurowetenschappen en Biobehavioral Review. 2004; 28: 343-351. [PubMed]
  • Die Araujo IE, Rolls ET. Verteenwoordiging in die menslike brein van voedseltekstuur en orale vet. Blaar van Neurowetenskap. 2004; 24: 3086-3093. [PubMed]
  • Delahanty LM, Meigs JB, Hayden D, Williamson DA, Nathan DM. Sielkundige en gedragsverwantskappe van baseline BWI in die diabetes voorkomingsprogram. Diabetesversorging. 2002; 25: 1992-1998. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  • Del Parigi A, Chen K, Hill DO, Wing RR, Reiman E, Tataranni PA. Aanhoudendheid van abnormale neurale reaksies op 'n ete in aartappel individue. Internasionale Tydskrif oor Vetsug. 2004; 28: 370-377. [PubMed]
  • Dietz WH, Robinson TN. Gebruik van liggaamsmassa-indeks (BMI) as 'n mate van oorgewig by kinders en adolessente. Die Tydskrif vir Kindergeneeskunde. 1998; 132: 191-193. [PubMed]
  • Dreher JC, Schmidt PJ, Kohn P, Furman D, Rubinow D, Berman KF. Menstruele siklus fase moduleer beloningsverwante neurale funksie by vroue. Verrigtinge van die Nasionale Akademie van Wetenskappe van die Verenigde State van Amerika. 2007; 104: 2465-2470. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  • Drewnowski A, Kurth C, Holden-Wiltse J, Saari J. Voedselvoorkeure in menslike vetsug: Koolhidrate teenoor vette. Aptyt. 1992; 18: 207-221. [PubMed]
  • Epstein LJ, Tempel JL, Neaderhiser BJ, Salis RJ, Erbe RW, Leddy JJ. Voedselversterking, die dopamien D2 reseptor genotipe, en energie-inname in vetsugtige en nieobese mense. Gedragswetenskappe. 2007; 121: 877-886. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  • Epstein LH, Wright SM, Paluch RA, Leddy JJ, Hawk LW, Jaroni JL, et al. Voedsel-hedonika en versterking as determinante van laboratoriumvoedselinname by rokers. Fisiologie en Behaivor. 2004a; 81: 511-517. [PubMed]
  • Epstein LH, Wright SM, Paluch RA, Leddy JJ, Hawk LW, Jaroni JL, et al. Verhouding tussen voedselversterking en dopamien-genotipes en die effek op voedselinname by rokers. Amerikaanse Tydskrif vir Kliniese Voeding. 2004b; 80: 82-88. [PubMed]
  • Fetissov SO, Meguid MM, Sato T, Zhang LH. Uitdrukking van dopaminerge reseptore in die hipotalamus van maer en vetsugtige Zucker-pryse en voedselinname. Amerikaanse Tydskrif vir Fisiologie. 2002; 283: R905-910. [PubMed]
  • Fisher JO, Birch LL. Eet in die afwesigheid van honger en oorgewig by meisies vanaf 5 tot 7. Amerikaanse Tydskrif vir Kliniese Voeding. 2002; 76: 226-231. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  • Flegale K, Graubaar B, Williamson D, Gail M. Oormaat sterftes wat verband hou met ondergewig, oorgewig en vetsug. Tydskrif van die Amerikaanse Mediese Vereniging. 2005; 293: 1861-1867. [PubMed]
  • Forman EM, Hoffman KL, McGrath KB, Herbert JD, Brandsma LL, Lowe MR. 'N Vergelyking van aanvaarding- en kontrole-gebaseerde strategieë vir die hantering van voedselbehoeftes: 'n Analitiese studie. Gedragsnavorsing en terapie. 2007; 45: 2372-2386. [PubMed]
  • Franken IH, Muris P. Individuele verskille in sensitiwiteit van beloning is verwant aan voedselvergeefs en relatiewe liggaamsgewig in gesonde gewig vroue. Aptyt. 2005; 45: 198-201. [PubMed]
  • Gottfried JA, O'Doherty J, Dolan RJ. Kodering van voorspellende waarde in menslike amygdala en orbitofrontale korteks. Wetenskap. 2003; 301: 1104-1107. [PubMed]
  • Hamdi A, Porter J, Prasad C. Verminderde striatale D2 dopamienreseptore in vetsugtige Zucker rotte: Veranderinge tydens veroudering. Breinnavorsing. 1992; 589: 338-340. [PubMed]
  • Henson RN, Prys CJ, Rugg MD, Turner R, Friston KJ. Ontdek latensie verskille in gebeurtenis verwante BOLD antwoorde: Toepassing op woorde teenoor nie-woorde 'n aanvanklike versus herhaalde gesig aanbiedings. Neuro Image. 2002; 15: 83-97. [PubMed]
  • Jeffery R, ​​Drewnowski A, Epstein LH, Stunkard AJ, Wilson GT, Wing RR, Hill D. Langtermyn onderhoud van gewigsverlies: Huidige status. Gesondheidsielkunde. 2000; 19: 5-16. [PubMed]
  • Karhunen LJ, Lappalainen RI, Vanninen EJ, Kuikka JT, Uusitupa MI. Streeksbloedbloedvloei tydens voedselblootstelling by vetsugtige en normale gewig vroue. Brein. 1997; 120: 1675-1684. [PubMed]
  • Kelley AE, Will MJ, Steininger TL, Zhang M, Haber SN. Beperkte daaglikse verbruik van 'n hoogs smaaklike kos (sjokolade Verseker) verander striatale enkefalien gene uitdrukking. Europese Tydskrif vir Neurowetenschappen. 2003; 18: 2592-2598. [PubMed]
  • Killgore WD, Yurgelun-Todd DA. Liggaamsmassa voorspel orbitofrontale aktiwiteit tydens visuele aanbiedings van hoë-kalorie kosse. NeuroReport. 2005; 16: 859-863. [PubMed]
  • Kiyatkin EA, Gratton A. Elektrochemiese monitering van ekstrasellulêre dopamien in kernklemme van rotte hendel-druk vir kos. Breinnavorsing. 1994; 652: 225-234. [PubMed]
  • LaBar KS, Gitelman DR, Parrish TB, Kim YH, Nobre AC, Mesulam MM. Honger moduliseer selektief kortikolimbiese aktivering vir voedselstimuli by mense. Gedragswetenskappe. 2001; 115: 493-500. [PubMed]
  • Martin CK, O'Neil PM, Pawlow L. Veranderinge in voedselbehoeftes tydens lae-kalorie en baie lae-kalorie diëte. Vetsug. 2006; 14: 115-121. [PubMed]
  • Martinez D, Gil R, Slifstein M, Hwang DR, Huang Y, Perez A, et al. Alkoholafhanklikheid word geassosieer met stomp dopamien-oordrag in die ventrale striatum. Biologiese Psigiatrie. 2005; 58: 779-786. [PubMed]
  • Nederkoorn C, Smulders FT, Jansen A. Kephaliese fase reaksies, drange en voedsel inname in normale vakke. Aptyt. 2000; 35: 45-55. [PubMed]
  • O'Doherty JP, Deichmann R, Critchley HD, Dolan RJ. Neurale response tydens afwagting van 'n primêre smaakbeloning. Neuron. 2002; 33: 815-826. [PubMed]
  • O'Doherty JP, Rolls ET, Francis S, Bowtell R, McGlone F. Verteenwoordiging van aangename en aversive smaak in die menslike brein. Blaar van Neurofisiologie. 2001; 85: 1315-1321. [PubMed]
  • Orosco M, Rouch C, Nicolaidis S. Rostromediale hipotalamiese monoamien veranderinge in reaksie op intraveneuse infusies van insulien en glukose in vrye voeding van vetsugtige Zucker Rats: 'n mikrodialise studie. Aptyt. 1996; 26: 1-20. [PubMed]
  • Pelchat ML, Johnson A, Chan R, Valdez J, Ragland JD. Beelde van begeerte: Voedselspanningaktivering tydens fMRI. Neuro Image. 2004; 23: 1486-1493. [PubMed]
  • Rissanen A, Hakala P, Lissner L, Mattlar CE, Koskenvuo M, Ronnemaa T. Verkry voorkeur veral vir dieet vet en vetsug: 'n Studie van gewig-diskordante monozigotiese tweeling pare. Internasionale Tydskrif oor Vetsug. 2002; 26: 973-977. [PubMed]
  • Robinson TE, Berridge KC. Incentive-sensibilisering en verslawing. Verslawing. 2001; 96: 103-114. [PubMed]
  • Roefs A, Herman CP, MacLeod CM, Smulders FT, Jansen A. Op die eerste gesig, hoe beoordeel geëetaars eetbare vetbare kosse? Aptyt. 2005; 44: 103-114. [PubMed]
  • Rothemund Y, Preuschof C, Bohner G, Bauknecht HC, Klingebiel R, Flor H, Klapp BF. Differensiële aktivering van die dorsale striatum deur hoë-kalorie visuele voedselstimuli by vetsugtige individue. Neuro Image. 2007; 37: 410-421. [PubMed]
  • Saelens BE, Epstein LH. Die versterkende waarde van voedsel by vetsugtige en nie-vetsugtige vroue. Aptyt. 1996; 27: 41-50. [PubMed]
  • Schultz W, Apicella P, Ljungberg T. Antwoorde van aapdopamienneurone om beloonde en gekondisioneerde stimuli te gee tydens opeenvolgende stappe om 'n vertraagde respons taak te leer. Blaar van Neurowetenskap. 1993; 13: 900-913. [PubMed]
  • Schultz W, Romo R. Dopamienneurone van die aap-middelbrein: Gebeurlikheidsreëlings vir stimuli wat onmiddellike gedragsreaksies uitlok. Blaar van Neurofisiologie. 1990; 63: 607-624. [PubMed]
  • Klein DM, Gerber J, Mak YE, Hummel T. Differensiële neurale reaksies wat deur ortonasale versus retronasale reukpersepsie by mense veroorsaak word. Neuron. 2005; 47: 593-605. [PubMed]
  • Klein DM, Jones-Gotman M, Dagher A. Voedingsgeïnduceerde dopamien-vrystelling in dorsale striatum korreleer met maaltydvriendelikheidsgraderings by gesonde menslike vrywilligers. Neuro Image. 2003; 19: 1709-1715. [PubMed]
  • Klein DM, Zatorre RJ, Dagher A, Evans AC, Jones-Gotman M. Veranderinge in breinaktiwiteit met betrekking tot die eet van sjokolade: Van plesier tot aversie. Brein. 2001; 124: 1720-1733. [PubMed]
  • Stice E, Shaw H, Marti CN. 'N Meta-analitiese oorsig van obesitasvoorkomingsprogramme vir kinders en adolessente: Die skinny op intervensies wat werk. Sielkundige Bulletin. 2006; 132: 667-691. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  • Stoeckel LE, Weller RE, Cook EW, Twieg DB, Knowlton RC, Cox JF. Wydverspreide beloningstelsel-aktivering in vetsugtige vroue in reaksie op prente van hoë-kalorie kosse. Neuro Image. 2008; 41: 636-647. [PubMed]
  • Stunkard AJ, Berkowitz RI, Stallings VA, Schoeller DA. Energie-inname, nie energie-uitset nie, is 'n determinant van liggaamsgrootte by babas. Amerikaanse Tydskrif vir Kliniese Voeding. 1999; 69: 524-530. [PubMed]
  • Tempel JL, Legerski C, Giacomelli AM, Epstein LH. Voedsel is meer versterk vir oorgewig as maer kinders. Amerikaanse Tydskrif van Kliniese Voeding In Pers.
  • Veldhuizen MG, Bender G, Konstabel RT, Klein DM. Proe in die afwesigheid van smaak: Modulasie van vroeë gustatoriese korteks deur aandag aan smaak. Chemiese Sense. 2007; 32: 569-581. [PubMed]
  • Volkow ND, Fowler JS, Wang GJ. Rol van dopamien in dwelmversterking en verslawing by mense: Resultate van beeldstudie. Gedrags farmakologie. 2002; 13: 355-366. [PubMed]
  • Volkow ND, Wang GJ, Maynard L, Jayne M, Fowler JS, Zhu W, et al. Breindopamien word geassosieer met eetgedrag by mense. Internasionale Tydskrif vir Eetversteurings. 2003; 33: 136-142. [PubMed]
  • Wang GJ, Volkow ND, Felder C, Fowler J, Levy A, Pappas N, et al. Verbeterde rusaktiwiteit van die mondelinge somatosensoriese korteks in vetsugtige vakke. Neuroreport. 2002; 13: 1151-1155. [PubMed]
  • Wang GJ, Volkow ND, Fowler JS. Die rol van dopamien in motivering vir voedsel by mense: implikasies vir vetsug. Deskundige opinie oor terapeutiese teikens. 2002; 6: 601-609. [PubMed]
  • Wang GJ, Volkow ND, Logan J, Pappas NR, Wong CT, Zhu W, et al. Brein dopamien en vetsug. Lancet. 2001; 357: 354-357. [PubMed]
  • Wardle J, Guthrie C, Sanderson S, Birch D, Plomin R. Kos- en aktiwiteitsvoorkeure by kinders van maer en vetsugtige ouers. Internasionale Tydskrif oor Vetsug. 2001; 25: 971-977. [PubMed]
  • Westenhoefer J, Pudel V. Genot van kos: belangrikheid vir voedselkeuse en gevolge van doelbewuste beperking. Aptyt. 1993; 20: 246-249. [PubMed]
  • White MA, Whisenhunt BL, Williamson DA, Greenway FL, Netemeyer RG. Ontwikkeling en validering van die Food-Craving Inventory. Vetsugnavorsing. 2002; 10: 107-114. [PubMed]
  • Worsley KJ, Friston KJ. Analise van fMRI-tydreekse is weer besigtig - weer. [brief; kommentaar] Neuroimage. 1995; 2: 173–181. [PubMed]
  • Yamamoto T. Neurale substraits vir die verwerking van kognitiewe en affektiewe aspekte van smaak in die brein. Argief van Histologie en Sitologie. 2006; 69: 243-255. [PubMed]
  • Yang ZJ, Meguid MM. Die dopaminerge aktiwiteit in vetsugtige en maer suikerrotte. Neuroreport. 1995; 6: 1191-1194. [PubMed]
  • Zald DH, Parvo JV. Kortikale aktivering veroorsaak deur intraorale stimulasie met water by mense. Chemiese Sense. 2000; 25: 267-275. [PubMed]