Verrigtinge van die voedingsvereniging
November 2012, pp. 478-487
Hans-Rudolf Berthoud (A1)
DOI: https://doi.org/10.1017/S0029665112000602
Gepubliseer aanlyn: 17 July 2012
Abstract
Die doel van hierdie nie-sistematiese oorsig van die literatuur is om sommige van die neurale stelsels en weë wat deur die verskillende innamebevorderende aspekte van die moderne voedselomgewing geraak word, uit te lig en potensiële interaksiemetodes tussen kernstelsels soos hipotalamus en breinstam te ondersoek. hoofsaaklik ontvanklik vir interne seine van brandstof beskikbaarheid en voorhoof gebiede soos die korteks-, amygdala- en meso-kortikolimbiese dopamienstelsel, wat hoofsaaklik eksterne seine verwerk. Die moderne leefstyl met sy drastiese veranderinge in die manier waarop ons eet en beweeg, plaas druk op die homeostatiese stelsel wat verantwoordelik is vir die regulering van liggaamsgewig, wat gelei het tot 'n toename in oorgewig en vetsug. Die krag van voedselwyses wat sensitiewe emosies en kognitiewe breinfunksies rig, veral van kinders en adolessente, word toenemend gebruik deur moderne neuromarketing-instrumente. Verhoogde inname van energie-digte kosse wat hoog in vet en suiker is, voeg nie net meer energie by nie, maar kan ook neurale funksies van breinsisteme wat betrokke is by voedingstofwaarneming sowel as in hedoniese, motiverende en kognitiewe verwerking korrupteer. Daar is tot die gevolgtrekking gekom dat slegs langtermyn voornemende studies in menslike vakke en dieremodelle met die vermoë om volgehoue oor-eet en ontwikkeling van vetsug te demonstreer, nodig is om die kritiese omgewingsfaktore sowel as die onderliggende neurale stelsels betrokke te identifiseer. Insigte van hierdie studies en van moderne neuromarketingnavorsing behoort toenemend gebruik te word om verbruik van gesonde kosse te bevorder.
Gegewe die enorme hoeveelheid kos wat geëet word, is dit merkwaardig dat die liggaamsmassa vir die meeste van ons stabiel bly gedurende volwassenheid. Hierdie gewigstabiliteit word toegeskryf aan 'n homostatiese regulatoriese stelsel in die hipotalamus wat die voedings- en metaboliese toestand van die liggaam sintuig en energie inname en -uitgawes beheer. Tog, 'n toenemende deel van die bevolking, insluitend baie kinders en adolessente, ontwikkel vetsug en die vooroordeel aan 'n leër van ander afwykende siektes. Die oorvloed van hoë vetsugvlakke in die lig van homostatiese energiebalansregulering het tot 'n intense wetenskaplike debat gelei en ten minste drie verskillende menings het ontstaan. Die eerste is dat om liggaamsmassa (hier verwisselbaar met adipositeit gebruik word) uit die norm af te breek, moet daar iets fout wees met die homostatiese reguleerder in die hipotalamus(1). Nog 'n kenmerk wat dikwels met hierdie siening geassosieer word, is 'n stewig verdedigde liggaamsgewig 'set point'. Hierdie siening word ondersteun deur die feit dat indien daar iets fout is met die homeostatiese regulator, bv. Verswakte leptien- en / of melanokortien-sein, is vetsug onvermydelik(2). Slegs 'n baie klein persentasie vetsug kan egter toegeken word aan defekte in die huidige bekende masjinerie van die homeostatiese regulator(3). Die oorweldigende meerderheid van vetsugtige mense lyk nie of daar foutiewe gene is wat tans met vetsug verband hou nie.
'N Tweede siening is dat die homostatiese reguleerder hoofsaaklik optree om te verdedig teen onderaanbod, maar nie ooraanbod van voedingstowwe nie, dat dit georganiseer word met aansienlike buigsaamheid om verskillende interne en eksterne gebeurlikhede soos swangerskap en seisoenale variasies te akkommodeer, en dat daar geen stewige verdedigende liggaamsgewig is nie. 'set point'(4-7). Die implikasie is dat afwykings van ideale liggaamsgewig nie altyd patologies hoef te wees nie, maar fisiologiese aanpassings aan spesiale omstandighede kan wees.
'N Derde beskouing is om, behalwe die hipotalamus, ander breinareas soos die breinstam, basale ganglia en kortikol-limbiese stelsels in die groter kringe van die homostatiese reguleerder(8-12). Hierdie siening word ondersteun deur waarnemings van blywende effekte op voedselinname en energiebalans deur sulke ekstra-hipotalamiese gebiede te manipuleer. Dit sal ook baie beter wees om te verduidelik hoe vetsug kan ontwikkel in 'n vinnig veranderende omgewing wat primêr met die kognitiewe en emosionele brein in wisselwerking tree.
In die volgende nie-sistematiese oorsig sal ek bespreek hoe hierdie groter neurale stroombaan, soos beskou deur die derde beskouing wat vroeër genoem is, betrokke kan wees by die bestuur van die soms kompeterende invloede van inter- en extero-sensoriese seine in die beheer van voedselinname, energie besteding en liggaamsgewig regulering.
Die moderne omgewing: versoekings om te eet en om fisiese aktiwiteit te vermy
Die manier waarop ons leef, veral wat, wanneer en hoe ons eet en werk, het drasties verander met die geleidelike transformasie van 'n landbou wat gebaseer is op 'n verbruikersgemeenskap oor die laaste 50-jare of so. Kosse is geredelik beskikbaar vir 'n groot segment van die bevolking, terwyl die geleentheid om fisies te werk en energie verbruik, afgeneem het. Met die opkoms van elektroniese kommunikasie speel die brein 'n baie meer prominente rol in die verkryging en verbruik van voedsel en in die bestuur van daaglikse aktiwiteite. Daar is 'n daaglikse aanslag met leidrade wat verband hou met kos en prente van kos(13, 14). Die advertensie- en voedselbedryf vertrou al meer op kundigheid van neurowetenskaplikes en sielkundiges, en neuromarketing is die nuwe buzzword. Neuromarketing by kinders is veral winsgewend, aangesien dit lojale toekomstige kopers van handelsnaamprodukte genereer. 'N Ongefilterde PubMed-soektog wat die terme' voedselbemarking 'en' kinders 'gebruik het, het 756-referate, 600 van hulle, gepubliseer na die jaar 2000. Oorweging van die baie ure van daaglikse blootstelling aan media en elektroniese toestelle deur kinders en adolessente(15-17) en die oorredende tegnieke wat gebruik word(18-21), die term 'breinspoed' is nie onakkuraat nie. Natuurlik kan dieselfde kragtige metodes gebruik word om kinders aan te moedig om gesonde kos te gebruik(22, 23), maar hierdie moontlikheid bly min verken. Alhoewel die gevorderde tegnologie toegepas word deur die voedselbedryf om neurologiese merkers te vind vir voedsel en wil, word baie van hierdie insig ongelukkig nie met die navorsingsgemeenskap gedeel nie.
Voorwaarde voedsel inname in die afwesigheid van metaboliese behoefte
Aangesien ons toenemend blootgestel word aan leidrade wat herinneringe en beelde van kosse deur die loop van die dag veroorsaak, gebeur dit al hoe meer wanneer ons versadig en metabolies vol is. Dit is nie duidelik hoe hierdie hedoniese honger geïnduseer kan word in die afwesigheid van metaboliese uitputting seine of tydens die postprandiale fase wanneer daar steeds genoeg absorbeerbare energie in die maag is. Waarom ignoreer ons nie net sulke leidrade en stimuli nie? Verskeie verklarings is moontlik.
'N model vir cue-geïnduceerde, gekondisioneerde voedsel inname in satiated rotte is ontwikkel deur Weingarten(24). Na tydelik 'n toon of lig te koppel (gekondisioneerde stimulus, CS+) Met die voorlegging van 'n intrekbare kosbeker in voedselbeperkte diere, het die rotte vinnig geleer om elke keer die CS te gaan na die kosbeker.+ was op. Nadat rotte teruggekeer is na ad libitum voed en was ten volle versadig, die KS+ het voortgegaan om voedselbekerbenadering en 'n klein maaltyd te ontlok(24), wat die gekondisioneerde voedselinname noukeurig naboots deur middel van eksterne leidrade in menslike vakke. In 'n reeks elegante studies het Petrovich die belangrikheid van 'n neurale netwerk gedemonstreer, insluitend die amygdala, mediale prefrontale korteks en laterale hipotalamus om hierdie verskynsel te voorkom(25-27). Dit blyk dat insette aan die hipotalamus van beide die amygdala- en mediale prefrontale korteks (sien Fig 1) is nodig om spesifieke gekondisioneerde stimuli te koppel aan aptytaksie. Dit sal interessant wees om die rol van laterale hipotalamiese oreksienneurone en hul projeksies na die mesolimbiese dopamienstelsel te ondersoek, aangesien hierdie neurone betrokke is by μ-opioïed-geïnduceerde voedselinname(28), uitputting geïnduseerde sout inname(29) en herinstelling van dwelmsoektog(30). Aangesien die laterale hipotalamus 'n belangrike gedrags- en outonome uitsetlokaal vir die mediobasale hipotalamiese integrerende energiesensor is, kan hierdie modulatoriese insette van die amygdala en prefrontale korteks 'n basis bied vir die oorheersing van homostatiese regulering deur eksterne seine. Daar moet egter op gelet word dat nóg die Weingarten(24) nóg die Petrovich studies(25) getoets of langdurige herhaling van CS+ blootstelling het gelei tot chroniese ooreet en ontwikkeling van vetsug en of die transisie van die kritiese amygdala-hipotalamiese projeksies dit verhoed het.
Fig. 1. (kleur aanlyn) Belangrike neurale stelsels en paaie betrokke by die beheer van inname gedrag en energiebalansregulering met klem op interaksies tussen die klassieke homostatiese energie regulatoriese stelsel in die hipotalamus en breinstam (blou bokse en pyle in die onderste helfte) en kognitiewe / emosionele brein stelsels (rooi bokse en pyle in boonste helfte). Onderliggende modulasie van kognitiewe en emosionele prosesse deur metaboliese seine en hul afgeleides word bewerkstellig deur (a) sirkulerende hormone en metaboliete wat nie net op die hipotalamus en breinstam handel nie, maar ook op eksterne sensoriese verwerkingspaaie sowel as op komponente van die kortikolimbiese stelsel ( oop blou pyle met gebroke lyne), (b) 'n stroom vagale en ruggraat sensoriese inligting vanaf die liggaam na alle vlakke van die neuraksis, insluitend die korteks (vol blou pyle met soliede lyne) en (c) neurale seine wat deur die integratiewe hipotalamiese energie sensor en versprei na gebiede wat betrokke is by beloningsbesluitneming (vol blou pyle met soliede lyne). Saam, hierdie stygende modulerende invloede bepaal die vlak van aansporingsgehaltheid wat gerig is op spesifieke voedingstowwe. Top-down modulasie van voedsel inname en energie uitgawes deur kognitiewe en emosionele / beloning stelsels word bereik deur (a) direkte eksterne (smaak en reuk) sensoriese insette aan die hipotalamiese energie sensor en reaksie toewyser (donker geel lyne), (b) insette van die amygdala-, korteks- en beloningverwerkingsisteme tot hoofsaaklik die laterale hipotalamus, verantwoordelik vir gekondisioneerde eksterne seine om voedselinname (volle rooi lyne en pyle) op te wek, (c) insette van korteks, amygdala en basale ganglia tot middellyn ekstrapyramidale motorroetes (emosionele motorstelsel, gebroke rooi lyne en volle pyle) en (d) piramidale motorstelsel vir vrywillige gedragsbeheer (gebroke rooi lyne aan die regterkant). N. Accumbens, nucleus accumbens; SMA, aanvullende motor area; BLA, basolaterale amygdala; CeA, sentrale kern van die amygdala; VTA, ventrale tegmentale area; PAG, periaqueductale grys; GLP-1, glukgon-agtige-peptied-1; PYY, peptied YY; AT, vetweefsel; SPA, spontane fisiese aktiwiteit. Aangepas van(12).
Die verskynsel van sensoriese spesifieke versadiging(31) mag gekondisioneerde voedselinname in die versadigde toestand fasiliteer. 'N Voorbeeld van hierdie fasilitering is die aantrekkingskrag van 'n nuwe sensoriese voedselervaring, tipies nagereg, aan die einde van 'n versadigende ete. Min is bekend met betrekking tot die neurale meganismes wat by hierdie verskynsel betrokke is, maar daar is getoon dat 'n vermindering in die elektriese aktiwiteit van neurone in die orbitofrontale korteks, 'n deel van die frontale korteks, van makkaap, kan sensoriese spesifieke versadiging weerspieël(32). Dit is denkbaar dat sommige van die neurone in die orbitofrontale korteks hul uitset na die laterale hipotalamus lei en sodoende kwesbaarheid vir gekondisioneerde voedselwyses tussen etes versterk.
Dit is ook moontlik dat die sogenaamde kefaliese fase-reaksies op die sig en reuk (of net dink) kos kan aanstootlike gedrag veroorsaak (33, 34). Miskien is die klein toename in speeksel-, maagsuur-, insulien- en ghrelienafskeiding wat die kefaliese respons uitmaak, die aptyt-aandrywing stimuleer deur op sensoriese senuwees of direk op die brein te werk en sodoende die neurale effekte van gekondisioneerde stimuli te verbeter. Ons kan ook meer kwesbaar wees vir gekondisioneerde voedselwyses wanneer dit onder stres is. Voedselverbruik as 'n vorm van selfmedikasie om stres te verlig, is getoon(35), hoewel ons nie die betrokke neurale meganismes ken nie. Ten slotte kan 'n geskiedenis van onsekerheid oor die voedselvoorsiening ook reaktiwiteit aan voedselwyses toeneem in die afwesigheid van direkte metaboliese honger.
Samevattend is dit duidelik getoon dat gekondisioneerde stimuli voedselinname in versadigde rotte kan veroorsaak en sommige van die kritiese neurale kringe is geïdentifiseer. So, stimuli uit die omgewing het duidelik die vermoë om tyeostatiese regulasie tydelik te oorweldig. Daar is egter geen dierlike of menslike studie wat direk bewys dat langtermyn blootstelling aan gekondisioneerde stimuli tot vetsug lei nie.
Versterking van hedoniese honger deur metaboliese behoefte
Wanneer gekondisioneerde leidrade soos voedseladvertensies teenwoordig is by tye van metaboliese uitputting, soos kort voor of tydens 'n maaltyd, is dit meer geneig om oorstewing te stimuleer, aangesien metaboliese uitputting hul aansporingsvermoë versterk.(36, 37). Dit is bekend dat metaboliese hongersnood ons meer reageer op aanwysings wat voedsel- en dwelmbeloning aandui(38, 39). Die neurale bane en meganismes wat betrokke is by hierdie toewysing van saligheid word nie heeltemal verstaan nie, maar vordering is onlangs gemaak. Daar is spesifiek getoon dat metaboliese uitputting seine in die vorm van hoë vlakke van sirkulerende ghrelien sowel as lae vlakke van leptien, insulien, dermhormone en verskeie metaboliete kan optree nie net op die klassieke breinareas wat betrokke is by energiebalans homoeostase soos die hipotalamus en breinstam maar ook op breinareas betrokke by sensoriese prosessering, kognisie en beloning (Fig 1; sien ook(40) vir 'n meer gedetailleerde bespreking).
Moderne eetgewoontes: verhoogde beskikbaarheid, verskeidenheid en porsiegrootte
Selfs in die afwesigheid van voedseladvertensies vind ons onsself meer en meer blootgestel aan geleenthede om te eet. In vergelyking met die relatief vaste maaltydpatrone van die verlede, het die beskikbaarheid van voedsel by die huis, by die werk en in die groter gemeenskap drasties toegeneem. Benewens die verjaardagkoeke en verkooppunte by die werk en skool en die toenemende aantal kitskosse, is die yskas by die huis ook altyd gestapel met gereed om kos te eet. Daarbenewens het die tipiese bord- en bedieningsgrootte dramaties toegeneem en selfdiensbuffetjies is algemeen(41). Alhoewel daar baie studies is wat toon dat manipulasies van beskikbaarheid, verskeidenheid en porsiegrootte korttermyn-effekte op voedselinname in menslike vakke het(42-45), min studies het gekyk na die langertermyn gevolge op inname en gewigstoename. In een so 'n beheerde kliniese studie is dit duidelik getoon dat toenemende porsiegrootte gelei het tot volgehoue toename in voedselinname en gewigstoename oor 'n 11 d waarnemingstydperk(46). Dit is egter inherent moeilik en duur om voedsel inname in menslike vakke akkuraat in langtermynstudies te meet. Dus, direkte bewyse dat beskikbaarheid, geleenthede en verskeidenheid kos kan veroorsaak dat menslike vetsug nie so sterk is as wat algemeen aanvaar word nie. Verder, indirekte bewyse uit dwarssnitstudies wat maer en vetsugtige vakke vergelyk(45) word beperk deur die feit dat dit nie oorsaak en gevolg kan onderskei nie.
Diere studies bied veel beter eksperimentele beheer oor langer tydperke. Dit is duidelik dat diere blootgestel word aan ad libitum hoë vet en verskeidenheid (kafeteria) dieet kan hiperfagie en vetsug veroorsaak(47). Gestandaardiseerde hoë vet-diëte is nou al meer as 'n dekade kommersieel beskikbaar en duisende studies is uitgevoer; Die rol van dieet samestelling en smaaklikheid word in die volgende gedeelte bespreek. In skrille kontras is daar net een studie wat die rol van beskikbaarheid in knaagdiere ondersoek. Rotte wat toegang gehad het tot vier drinkpunte van sukrose en een spuit water, het meer energie in beslag geneem en meer gewig gekry oor 'n 30 d waarnemingstydperk as rotte wat toegang gehad het tot een soutrose en vier watertoepassings(48). Hierdie bevindings is werklik verbysterend. Alhoewel die akute oorbesmetting maklik verklaar kan word deur die aanvanklike nuuskierigheid om uit elke beskikbare tuit te proe, is dit moeilik om te verstaan waarom daar mettertyd geen aanpassing is nie en waarom die meganismes van die homoostatiese terugvoer misluk het. Die skrywers het die referaat 'Obesity by Choice' getiteld, wat daarop dui dat dit nie die rat is om die sinvolle keuse te maak nie(48). Dit is van kritieke belang om die resultate van hierdie eksperiment te verifieer, aangesien dit nie deur 'n ander groep wetenskaplikes (A Sclafani, persoonlike kommunikasie) herhaal kan word nie.
Wat is die neurale meganismes wat verantwoordelik is vir die eet van meer energieke kos wanneer beskikbaarheid, verskeidenheid en porsiegrootte hoog is? Beskikbaarheid-geïnduceerde hiperfagie in normale gewigspersone sal waarskynlik afhang van neurale meganismes soortgelyk aan diegene wat betrokke is by voedsel-geïnduceerde hiperfagie, soos vroeër bespreek. Die verskil is dat die stimuli meer onmiddellik met koudgeïnduceerde ooreet is. Dit wil sê, indien seine wat voedselbeskikbaarheid aandui, saamval met tekens van metaboliese uitputting kort voor 'n maaltyd, sal hul saligheid versterk word, wat 'n vroeë begin van die maaltyd tot gevolg sal hê. Onder metabolies volop toestande het die kringloop, insluitend amygdala, prefrontale korteks en laterale hipotalamus, verantwoordelik vir gekondisioneerde voedselinname in versadigde rotte(25, 27, 49) sal waarskynlik betrokke wees.
Moderne kosse: van smaaklik tot verslawend
Smaaklikheid is duidelik een van die hoof dryfvere van voedselinname en dit kan lei tot die ontwikkeling van vetsug in vatbare individue. Die verband tussen smaaklikheid en die ontwikkeling van obesiteit is egter nog nie duidelik nie. Bekend as die 'Franse Paradox', die verbruik van hoogs smaaklike Franse / Mediterreense kombuis produseer minder risiko vir vetsug, wat daarop dui dat daar ander faktore is as smaaklikheid wat tot chroniese oorverbruik lei. Energie-digte kosse wat hoog in suiker en vet is, en lae vitamiene en minerale (ook bekend as leë energieë), kan 'n belangriker faktor wees. Kosse soos hierdie kan verslawend wees.
Neurale voorstellings van die plesier om te eet
Dit is duidelik dat die beloningswaarde van voedsel nie net verteenwoordig word deur sy smaak en geur tydens die verbruiksfase nie. 'N Verskeidenheid sensoriese stimuli en emosionele toestande of gevoelens met baie verskillende tydelike profiele dra by tot die beleweniservaring. Spesifiek, in die na-verbruikende fase wissel voedingstowwe met sensore in die spysverteringskanaal, ander perifere organe en die brein self. Dit is onlangs bewys dat wanneer alle smaakverwerking uitgeskakel word deur genetiese manipulasie, leer muise steeds suiker oor water verkies, wat daarop dui dat die genesing van voedselbeloning deur prosesse van glukoseverbruik(50).
Gegewe die veelvoudige betrokkenheid van plesier en beloning in ingewikkelde gedrag, is dit duidelik dat verskeie neurale stelsels betrokke is (vir 'n meer gedetailleerde analise, sien(51)). Kortliks, die mees primitiewe vorm van smaak en afkeer blyk inherent te wees aan komponente van die perifere gustatoriese weë in die breinstam(52-55). Vir die volle sensoriese impak van smaaklike kos en die subjektiewe gevoel van plesier in menslike vakke, word smaak egter geïntegreer met ander sensoriese modaliteite soos reuk en mondgevoel. Integrasie vind plaas in voorhoedgebiede, insluitende die amygdala, sowel as primêre en hoër orde sensoriese kortikale areas, insluitend die oorkoepelende en orbitofrontale korteks, waar sintuiglike voorstellings van bepaalde kosse gevorm word.(56-62). Die presiese neurale weë waardeur sulke sensoriese percepties of voorstellings lei tot die genereer van subjektiewe plesier, is nie duidelik nie. Neuroimaging studies in menslike vakke dui daarop dat plesier, soos gemeet deur subjektiewe graderings, bereken word binne gedeeltes van die orbitofrontale en miskien oorkoepelende korteks(55, 63).
Neurale stelsels wat die motivering verteenwoordig om te eet
Die uiteindelike doelwit van voedseladvertensie is om 'n individu te lok om 'n spesifieke voedselproduk te koop en daaraan te hou. Hierdie doel kan gekoppel word aan wat gebeur in verslawing aan dwelms en alkohol, en dit is nie verbasend dat soortgelyke neurale meganismes betrek is nie. Alhoewel 'n handelsmerk-item lyk, is dit nodig om dit te "wil" en dit te koop, is dit belangrik vir suksesvolle bemarking. Volgens die smaaklike / slegte onderskeid in voedselbeloning is dit moontlik om iets wat nie gehou word, te "wil" hê nie(64). Berridge gedefinieer wil hê as 'Incentive salience, of motivering vir beloning tipies veroorsaak deur beloning-verwante aanwysings'(36). Die mesolimbiese dopamienstelsel met projeksies vanaf die ventrale tegmentale area na die kernklem, prefrontale korteks, amygdala en hippokampus, blyk 'n belangrike neurale substraat te wees vir die wil (Fig 1). Fasiese aktiwiteit van dopamienneurone wat vanaf die ventrale tegmentale area na die nukleusakkapentale in die ventrale striatum uitsteek, is betrokke by die besluitnemingsproses tydens die voorbereidende (aptytige) fase van ingestelde gedrag(65, 66). Daarbenewens, wanneer smaaklike voedsel soos sukrose eintlik verbruik word, kom 'n volgehoue en soetafhanklike toename en die omset in dopamienvlakke voor in die kernklem(67-69). Dopamien sein in die kernklem blyk dus 'n rol te speel in beide die aptyt- en verbruiksfases van 'n inname. Die nukleusakkapsel dop is dus deel van 'n neurale lus insluitende die laterale hipotalamus en die ventrale tegmentale area, met oreksienneurone wat 'n sleutelrol speel.(28, 70-74). Hierdie lus blyk belangrik te wees vir die oordrag van metaboliese toestandseine vanaf die laterale hipotalamus en sodoende die aansporingstoewysing aan doelvoorwerpe toe te pas, soos vroeër bespreek.
Eet en 'vrye wil'
In menslike vakke wil daar ook op 'n meer bewuste vlak, wat deur Berridge beskryf word as 'n 'kognitiewe begeerte vir 'n verklarende doel in die gewone sin van die woord wat'(36). Benewens die mesolimbiese dopamienstelsel, is daar moontlik 'n aantal kortikale areas, soos die dorsolaterale prefrontale korteks en ander komponente van 'n besluitnemingsisteem.(75). Uiteindelik kan 'n bewuste besluit geneem word om 'n voedselitem te eet of om daarvan te onthou. Alhoewel dit blyk te wees aan die 'vrye wil' van elke individu, kan selfs bewuste besluite 'n onderbewuste komponent hê. Dit is getoon in 'n neuroimaging studie in menslike vakke wat ontwerp is om die uitkoms van besluite te dekodeer voor en nadat hulle bewustheid bereik het(76). Wanneer die besluit van die proefpersoon bewustelik bewus geword het, is dit al tot tien sekondes beïnvloed deur onbewuste (onbewuste) breinaktiwiteit in die laterale en mediale frontopolêre, sowel as anterior cingulêre korteks en die precuneus(76). Daardie prefrontale aktiwiteit is nodig om voordelig in 'n dobbeltaak te kies, is getoon in 'n studie by pasiënte met prefrontale letsels(77). Normale vakke het voordelig begin kies voordat hulle agtergekom het watter strategie die beste gewerk het, en hulle het antisipatiewe velkonduktiewe response vertoon voordat hulle eksplisiet geweet het dat dit 'n riskante keuse was. In teenstelling hiermee het prefrontale pasiënte nadelige keuses gemaak en het hulle nooit 'n verwagte outonome reaksie getoon nie(77). Hierdie bevindings stel sterk voor dat onderbewuste neurale aktiwiteit indirekte gedrag kan lei voordat bewuste eksplisiete kennis wel gedoen word. Die neurale weë vir gedrags- en outonome beheer wat bewustheid ontvlug, word nie goed verstaan nie. Tog is paaie van verskeie prefrontale kortikale areas en veral sterk afnemende paaie vanaf die amygdala tot gebiede in die middellyn (insluitende die periaqueductale grys), breinstam en rugmurg bekend om deel te wees van die emosionele motoriese stelsel wat buite die grense van bewustheid voorkom beheer(78-80) (Fig 1). Interessant genoeg het baie areas van die limbiese stelsel, insluitend die korteks, direkte, monosinaptiese insette tot outonome preganglioniese neurone(81), wat 'n laan bied vir onderbewuste modulasie van perifere organe betrokke by metaboliese prosesse (Fig 1).
Oorvleueling van neurale bane vir voedselinname en dwelmverslawing
Gebaseer op die waarneming dat dopamienreseptor-2 beskikbaarheid binne die dorsale striatum op dieselfde wyse verminder word in beide vetsugtige vakke en kokaïenverslaafdes(82), 'n verhitte bespreking oor die ooreenkomste tussen voedsel en dwelmverslawing het gevolg(83-92).
As herhaalde blootstelling aan dwelmmiddels veroorsaak neuro-adaptiewe veranderinge wat lei tot verhoogde beloningsdrempels (verdraagsaamheid wat lei tot verminderde beloning) wat versnelde dwelm inname aandryf(93-98), kan soortgelyke neurale en gedragsveranderings voorspel word deur herhaalde blootstelling aan verslawende kosse. Byvoorbeeld, herhaalde sukrose-toegang is bekend om up-regulering van dopamien vrystelling te reguleer(99) en dopamien vervoerder uitdrukking(100), sowel as die beskikbaarheid van dopamien D1 en D2-reseptore in die nucleus accumbens(99, 101). Hierdie veranderinge kan verantwoordelik wees vir die waargenome eskalasie van sukrose binging, kruis sensitiwiteit vir amfetamien-geïnduceerde lokomotoriese aktiwiteit, onttrekkingsimptome, soos verhoogde angs en depressie(99) en die verminderde versterkende effektiwiteit van normale kosse(102).
Blootstelling aan 'n smaaklike kafeteria dieet in Wistar rotte het gelei tot volgehoue hiperfagie oor 40 d en laterale hipotalamiese elektriese selfstimulasie drempel toegeneem parallel met liggaamsgewigstoename(103). 'N Soortgelyke ongevoeligheid van die beloningstelsel is voorheen in verslaafde rotte gesien wat self-toegediende intraveneuse kokaïen of heroïen(93, 94). Dopamien D2-reseptor uitdrukking in die dorsale striatum is aansienlik verminder, parallel met die verergering van die beloning drempel(103), tot vlakke wat in kokaïenverslaafde rotte voorkom(104). Interessant genoeg, nadat 14 d van onthouding van die smaaklike dieet was, het beloningdrempel nie normaal gemaak nie, alhoewel die rotte hipofagies was en ongeveer 10% liggaamsgewig verloor het.(103). Dit is in kontras met die relatief vinnige (ongeveer 48 h) normalisasie in beloningsdrempels by rotte wat onthou het van kokaïen-selfadministrasie(94), en kan dui op die teenwoordigheid van onomkeerbare veranderinge wat veroorsaak word deur die hoëvetinhoud van die dieet (sien volgende gedeelte). Gegewe die waarneming dat kokaïenverslaafdes en vetsugtige menslike vakke lae D2-reseptor beskikbaarheid in die dorsale striatum toon.(105), dopamien plastisiteit as gevolg van herhaalde verbruik van smaaklike kos kan soortgelyk wees aan wat met herhaalde gebruik van dwelmmiddels voorkom. Aan die ander kant is daar minder oortuigende bewyse vir die ontwikkeling van afhanklikheid van vetvet(106, 107), alhoewel intermitterende toegang tot mielieolie dopamien vrystelling in die nucleus accumbens kan stimuleer(108).
Moderne kosse: van energie dig tot toksies
Daar is toenemende bewyse van knaagdierstudies dat die eet van 'n hoë vet dieet nie net druk op energiebalans plaas deur ekstra energie te verskaf nie, maar dat dit breinskade kan veroorsaak. Die heel breinarea wat veronderstel is om energiebalans, die hipotalamus, styf te reguleer, blyk te wees beskadig deur hoë vet voedsel te eet.(109-115). Die komplekse kaskades van molekulêre veranderinge waardeur hoë vetvoeding voorkom leptien- en insulien seinverandering, mees kritieke vir liggaamsgewigregulering en glukose-homostase, is onlangs deur Ryan hersien. et al.(116).
Waarneming van eksperimente wat vetsuuradministrasie gebruik of blokkade van vetsuur-geïnduceerde ontsteking in die brein, dui daarop dat 'n kort tydperk van vetvoeding(115, 117) en selfs 'n enkele vetvet(118, 119) is genoeg om hipotalamusbesering vinnig te berokken en die normale voedingswaarnemings- en energiebalansfunksies van die hipotalamus te benadeel. 'N Nog erger scenario is dat blootstelling aan die muisdam se vetvetdieet van die fetus blykbaar genoeg is om hipotalamiese disfunksie te veroorsaak(120). Pro-inflammatoriese sein word dus nie meer as gevolg van die vetsugtige toestand beskou nie, maar blyk een van die eerste oorsaaklike stappe te wees in hoë vet-dieet-geïnduseerde vetsug. Die enigste bemoedigende nuus is dat onversadigde vetsure wat direk in die brein van muise ingestuur word, amper amper voorkom as gevolg van hipotalamiese ontsteking en vetsug wat veroorsaak word deur 'n hoë vet dieet wat ryk is aan versadigde vette vir 8 weke te eet.(121). Dit is dus moontlik dat spesifiek versadigde vette hierdie afwykende effekte tot die brein kan veroorsaak(122).
Benewens die direkte afbrekende effekte op die hipotalamus, blyk dit ook dat hoë vet diëte normale versadigingsverlies van die maag afbreek. Hoë vet diëte kan inflammatoriese signalering stimuleer deur verhoogde mukosale deurlaatbaarheid en Toll-agtige reseptore by rotte wat hiperfagies en vetsugtig word, maar nie in rotte wat weerstandbiedend is nie.(123). Dit lyk meer en meer soos 'n duidelike moontlikheid dat veranderinge in die samestelling van die derm mikrobiota via stimulasie van die aangebore immuunrespons, die inflammatoire, by die oorsprong van die derm en uiteindelik sistemiese en breininflammasie(124-127); en sien onlangse resensie deur Harris et al.(128). Aangesien mikrobiota tussen vakke oorgedra kan word, kan die gevolglike vetsug en vetslewersiekte selfs as 'n oordraagbare siekte beskou word.(129). Die sensitiwiteit van vagale afferente chemo- en mechano-sensors wat aan die brein kommunikeer, word ook verminder in hoë vet dieet vetsugtige rotte en muise(130-135).
Hierdie nuwe bevindinge wat vroeër bespreek is, bring baie nuwe vrae. Dit is moeilik om te glo dat die eet van een vetryke ete 'n kaskade van gebeure moet begin wat uiteindelik tot vetsug, diabetes en demensie lei. Hoekom moet die makrovoedingstowwe wat waardevolle energie bied en hongersnood voorkom, sulke duidelike wanadaptiewe gevolge hê? Dit is onwaarskynlik dat die eet van net een 'verbode vrug' 'n voedings sonde is, en dit moet nog gesien word of die akute effekte wat met farmakologiese manipulasies in die brein verkry word, reële fisiologiese meganismes naboots. Verder is dit nie bekend of sulke akute effekte in menslike vakke voorkom nie. As hulle wel voorkom, kan akute valse hipotalamiese voedingstowwe deur vetryke etes in die verlede aanpasbaar wees deur middel van 'n meganisme om voordeel te trek uit skaars oomblikke van voedingswaarde.
Die chroniese effekte van vetryke eet is moeiliker om te ignoreer, alhoewel dit net so wanaanpasbaar lyk as die akute effekte. Waarom vermy die muis nie vetryke kos wat dit blykbaar siek maak nie? Wat het gebeur met die 'wysheid van die liggaam'? Hoe kan diere en mense uitgebreide smaakpersepsie en vinnige leermeganismes ontwikkel om giftige voedsel te vermy, maar hulle word maklik mislei deur giftige vet?
Moderne omgewing: minder kans om energie te verbrand
Hierdie hersiening het feitlik heeltemal op energieverbruik gefokus, maar dit is duidelik dat die moderne omgewing ook op verskeie maniere energieverbruik beïnvloed. Alhoewel ons die neurobiologie van voedselinname in die moderne wêreld begin verstaan, bly ons byna heeltemal onkundig ten opsigte van die neurobiologiese beheer van fisiese aktiwiteit en oefening en die integrerende prosesse wat die regulering van energiebalans behels(136). Een rede kan wees dat ons 'n beperkte begrip van hormonale (of neurale) inter-orgaan kommunikasie het. Alhoewel ons baie weet oor gut-brein en vetweefsel-brein sein, weet ons feitlik niks van kommunikasie tussen die oefenende spiere en die brein en ander organe nie. Eers baie onlangs is die spier-afgeleide hormoon irisin ontdek wat die verbreding van wit vetweefsel veroorsaak(137). Dit sal interessant wees om te sien of hierdie hormoon ook die breinstelsels aandui wat energiebalans reguleer.
Gevolgtrekkings
Dit is duidelik dat aptytrywe en voedselinname geaffekteer word deur seine van binne die liggaam en die omgewing, en laasgenoemde word deur die voedselbedryf uitgebuit deur die nuutgestigte veld van neuromarketing. Alhoewel hierdie tegnieke net so kragtig sou wees om die eet van gesonde kosse te stimuleer, is daar nie veel gedoen om hierdie doel te bereik nie. Omgewing seine wat voedsel inname beïnvloed, skakel byna uitsluitlik met kortikolimbiese breinareas betrokke by kognisie, emosie, motivering en besluitneming. Hierdie stelsels, hoewel dit deur middel van metaboliese seine op 'n onderste manier gemoduleer word, kan sterk en oorweldigende boonste beheer van voedselinname en energiebalansregulering uitoefen, soos aangedui deur te eet in die totale afwesigheid van voedingsbehoeftes. Die meeste van hierdie demonstrasies van top-down beheer tree egter net op 'n akute manier aan, en meer langtermynstudies is nodig om 'n blywende uitwerking op liggaamsgewig te toon. Ten slotte moet die neurale bane wat kortikolimbiese funksies verbind met hipotalamiese en breinstamstrukture wat betrokke is by die beheer van voedselinname en energiebalans, beter gedefinieer word. Spesifiek, moet die onderskeie bydraes van bewuste en onderbewuste determinante van gedragsaksie en outonome beheer verder ondersoek word.
Bedankings
Ek wil graag Katie Bailey bedank vir redaksionele hulp en Christopher Morrison, Heike Münzberg en Brenda Richards vir waardevolle kommentaar oor 'n vroeëre konsep van hierdie manuskrip. Hierdie werk is ondersteun deur die National Institutes of Health Grants DK047348 en DK0871082. Die skrywer verklaar geen belangebotsing nie.
Verwysings