العلاقة بين السمنة والمكافأة الغذائية التكميلية (2009)

ملخص

ترتبط السمنة بزيادة خطر الإصابة بالوفيات ، وأمراض الأوعية الدماغية الشريانية ، وأمراض القلب التاجية ، وسرطان القولون والمستقيم ، وفرط شحميات الدم ، وارتفاع ضغط الدم ، وأمراض المرارة ، ومرض السكري ، مما يؤدي إلى وفاة أكثر من 111,000 سنوياً في الولايات المتحدة.1]. في الوقت الحالي ، يعاني 65٪ adults و 31٪ من المراهقين في الولايات المتحدة من زيادة الوزن أو السمنة [2]. لسوء الحظ ، فإن العلاج المختار للبدانة (علاج فقدان الوزن السلوكي) يؤدي فقط إلى انخفاض معتدل وعابر في وزن الجسم [3] ومعظم برامج الوقاية من السمنة لا تقلل من خطر زيادة الوزن في المستقبل [4]. قد يكون النجاح المحدود لهذه التدخلات ناجماً عن فهم غير مكتمل للعوامل التي تزيد من خطر الإصابة بالبدانة. على الرغم من أن الدراسات التوأمية توحي بأن العوامل البيولوجية تلعب دورًا أساسيًا أساسيًا في السمنة ، إلا أن القليل من الدراسات المستقبلية قد حددت العوامل البيولوجية التي تزيد من خطر زيادة الوزن في المستقبل.

مكافأة من تناول الطعام

افترض النظريون أن السمنة تنتج عن تشوهات في معالجة الثواب. ومع ذلك ، فإن النتائج تبدو غير متناسقة إلى حد ما ، الأمر الذي دفع نماذج منافسة فيما يتعلق بعلاقة التشوهات في معالجة المكافأة بمسببات السمنة. يقترح بعض الباحثين أن الاستجابة المفرطة لدائرة الثواب في تناول الطعام تزيد من خطر الإفراط في تناول الطعام [5,6]. وهذا مشابه لنموذج حساسية التعزيز من تعاطي المخدرات ، والذي يفترض أن بعض الأشخاص يظهرون تفاعلًا أكبر من أنظمة المكافأة الدماغية لتعزيز الأدوية [6]. يفترض آخرون أن الأفراد البدينين يظهرون استجابة سريعة لدائرة المكافأة ، مما يؤدي بهم إلى الإفراط في تناول الطعام للتعويض عن هذا النقص [7,8]. قد تساهم متلازمة نقص المكافأة في السلوكيات المحركة الأخرى ، بما في ذلك تعاطي المخدرات والقمار [9].

تماشياً مع نموذج الاستجابة المفرطة ، يقيِّم الأفراد الذين يعانون من السمنة الأطعمة الغنية بالدهون والسكريات العالية بقدر أكبر من المتعة واستهلاك المزيد من هذه الأطعمة مقارنة بالأفراد الضعفاء [10,11,12]. الأطفال المهددين بالسمنة بحكم السمنة الأبوية يفضلون مذاق الأطعمة الغنية بالدهون ويظهرون أسلوب تغذية أكثر حماسة من أطفال الوالدين الهزيلين13,14,15]. تفضيلات الأطعمة عالية الدهون والسكريات العالية تتنبأ بزيادة في الوزن وزيادة خطر الإصابة بالبدانة16,17]. أفاد الأفراد البدينين مقابل العجاف بأن تناول الطعام أكثر قوة18,19,20]. مقاييس التقرير الذاتي للحساسية العامة للمكافاة ترتبط بشكل إيجابي مع الإفراط في تناول الطعام وكتلة الجسم [21,22].

حددت دراسات تصوير الدماغ مناطق يبدو أنها ترمز إلى مكافأة ذاتية من استهلاك الغذاء. استهلاك الأطعمة الشهية ، بالنسبة لاستهلاك الأطعمة غير المستساغة أو الأطعمة التي لا طعم لها ، يؤدي إلى تفعيل أكبر للقشرة الجانبية الموضعية الجانبية (OFC) ، والأمامي الجبهي و insula [23,24]. يؤدي استهلاك الطعام المستساغ أيضًا إلى إطلاق الدوبامين في المخطط الظهري [25]. دراسات التحليل الدقيق في القوارض تدل على أن الأذواق الشهية تطلق أيضا الدوبامين في قشرة النواة المتكئة والنواة وكذلك قشرة الفص الجبهي26,27]. تشير الدراسات التي أجريت على الحيوانات إلى أن ارتفاع السكر في السكر يزيد من الدوبامين خارج الخلية في قشرة النواة المتكئة [28]. تحفيز الشبكة الحوفية المتوسطة باستخدام ناهض مستقبلات الأفيون29] وآفات اللوزة الباسلة الجانبية والدائرة الجانبية تحت المهاد يمكن أن تؤدي إلى إفراط [30] ، دعم أهمية الكيمياء العصبية في هذه المنطقة في استهلاك الغذاء.

تراكم البيانات توريط أوجه القصور في مستقبلات الدوبامين في السمنة. البدين نسبة إلى الفئران العجاف تظهر أقل كثافة مستقبلات D2 في منطقة ما تحت المهاد31] وفي المخطط [32] وانخفاض نشاط الدوبامين الوهمي عند الصيام ، ولكن إطلاق المزيد من طور الدوبامين في الحالة الخارجية عند تناول الطعام وعدم التوقف عن تناول الطعام استجابة للإعطاء الأنسولين والجلوكوز [33]. خفضت جرذان Sprague-Dawley المعرضة للسمنة دوران الدوبامين في منطقة الوطاء مقارنة بالسلالة المقاومة للغذاء قبل أن يصبحوا بدناء ولا يصابون إلا بالبدانة عند إعطائهم غذاء مستساغ عالي الطاقة [34,35]. حصار مستقبلات D2 يسبب السمنة وليس الفئران الخالية من الدهون31,36] ، مما يوحي بأن الحصار المفروض على توافر مستقبلات D2 المنخفضة بالفعل قد يحفز الجرذان السمينة على الغذاء [37]. أظهر البدناء مقابل الإنسان النحيل انخفاض كثافة مستقبلات D2 المخطط [38,39]. عند التعرض لنفس الحمية الغنية بالدهون ، تظهر الفئران ذات الكثافة المنخفضة لمستقبلات D2 في البوثامين زيادة في الوزن أكثر من الفئران ذات الكثافة العالية لمستقبلات D2 في هذه المنطقة [40]. تؤدي مضادات الدوبامين إلى زيادة الشهية وتناول الطاقة وزيادة الوزن ، في حين تقلل ناهضات الدوبامين من استهلاك الطاقة وتنتج نقصًا في الوزن [41,42,43,44].

تشير الدراسات في علم الاقتصاد العصبي إلى أن التنشيط في عدة مناطق من الدماغ يرتبط ارتباطًا إيجابيًا بحجم حجم المكافأة المالية والمكافأة [45]. ظهرت نتائج مشابهة لمكافأة الطعام46]. علاوة على ذلك ، تختلف هذه الاستجابات باختلاف الجوع والشبع. إن الاستجابة لطعم الطعام في الدماغ المتوسط ​​، والانسداد ، والمخطط الظهاري ، والطحلب تحت القاعدي ، وقشرة الفص الجبهي الأمامية الخلفية ، والقشرة الأمامية الفصامية الأمامية تكون أقوى في الصيام مقابل الحالة المحولة ، مما يفترض أنه يعكس قيمة المكافأة الأكبر للغذاء الناجم عن الحرمان [47,48]. تشير هذه البيانات إلى أن استجابات الطعام في العديد من مناطق الدماغ يمكن استخدامها كمؤشر على استجابة المكافأة.

على الرغم من أن بعض دراسات التصوير الدماغي قد قارنت الأفراد الذين يعانون من نقص الوزن والسمنة باستخدام نماذج تُقيِّم تنشيط دائرة المكافآت ، فإن بعض النتائج تتوافق مع النظرية القائلة بأن الأفراد البدناء يظهرون استجابة فائقة في مناطق الدماغ المتورطة في المكافأة الغذائية. وجدت دراسة التصوير المقطعي للانبعاث البوزيتروني (PET) أن البدناء بالنسبة إلى البالغين الهزيلين أظهروا نشاط استقلابي أكبر في القشرة الحسية الجسدية عن طريق الفم ، وهي منطقة تقوم بتشفير الإحساس في الفم والشفاه واللسان [8] ، مما دفع المؤلفين إلى التكهن بأن النشاط المعزز في هذه المنطقة قد يجعل الأفراد البدينين أكثر حساسية لخصائص الغذاء المجزية ويزيدوا من مخاطر الإفراط في تناول الطعام ، على الرغم من أن هذا لم يتم تأكيده بشكل مباشر. توسيع هذه النتائج ، وجدت دراسة التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (FMRI) التي أجراها المختبر لدينا لفحص الاستجابة العصبية من المراهقين البدينين والضعفاء إلى مكافأة الأساسي (الغذاء) أن البدناء مقابل المراهقين الهزيل أظهر المزيد من التنشيط في القشرة الحسية الجسدية عن طريق الفم ردا على لاستلام اللبن المخفوق بالشوكولا مقابل استلام محلول المذاق49]. تشير هذه البيانات مجتمعة إلى أن البدانة نسبة إلى الأفراد النحيلين لديهم بنية عصبية محسنة في هذه المنطقة. يجب أن يستخدم البحث المستقبلي قياسات مورفومترية قائمة على voxel لاختبار ما إذا كان الأفراد البدناء يظهرون كثافة المادة الرمادية أو حجمها في هذه المنطقة مقارنةً بالأفراد العجاف.

وجدت الدراسات التي أجريت باستخدام PET أن منتصف القرنية الظهارية ، الدماغ المتوسط ​​، والحصين الخلفي لا تزال تستجيب بشكل غير طبيعي لاستهلاك الطعام لدى الأفراد الذين يعانون من السمنة مقارنة بالأفراد الضعفاء [50,51] ، مما دفع هؤلاء المؤلفين إلى التكهن بأن هذه الاستجابات غير الطبيعية قد تزيد من خطر الإصابة بالبدانة. وجد مختبرنا أن البدناء بالنسبة للمراهقين الهزيلين يظهرون تفعيلًا أكبر للغطاء الأمامي / الجبهي الأمامي استجابة لاستهلاك الغذاء [49]. وقد تورط القشرة الجزرية في مجموعة متنوعة من الوظائف المتعلقة بدمج الاستجابات اللاإرادية والسلوكية والعاطفية [51]. على وجه التحديد ، تشير أدبيات التصوير العصبي البشري إلى أن القشرة المعزولة لها مناطق مستقلة تشريحياً تدعم وظائف مختلفة فيما يتعلق بمعالجة الذوق [52-55]. وجد وسط insula أن يستجيب إلى الشدة المتصورة لذوق بغض النظر عن التقييم العاطفي ، في حين يتم ملاحظة الاستجابات المحددة التكافؤ في الغلاف الأمامي / الجبهي الأمامي [54]. يظهر البدناء المثير للاهتمام مقابل الأفراد النحيلين زيادة التنشيط في كلا المنطقتين خلال استهلاك الطعام ، مما يوحي بأنهم قد يدركون قدرا أكبر من الطعم بالإضافة إلى تجربة زيادة المكافأة.

كما تشير الأبحاث المتعلقة بالحيوان إلى زيادة استجابة المناطق المستهدفة للدوبامين في السمنة. على وجه التحديد ، يانغ وميجويد [56] وجدت أن الجرذان البدناء تظهر المزيد من الإفراج عن الدوبامين في الوطاء أثناء الرضاعة من الجرذان الضعيفة. ومع ذلك ، لم تختبر دراسة التصوير PET حتى الآن ما إذا كان البشر البدينون قد أظهروا إفراز الدوبامين بشكل أكبر استجابةً لتناول الطعام مقارنةً بالأنسولين.

وتقف النتائج الأخرى على النقيض من نماذج الاستجابة الفائقة ، وتتسق بدلاً من ذلك مع فرضية أن الأفراد البدناء يظهرون استجابة قصوى لدائرة الثواب. البدناء نسبة إلى القوارض الهزيلة تظهر أقل ترسب مستقبلات D2 مخطط [32]. وبالمثل ، تجد دراسات PET أن السمنة النسبية للإنسان النحيل تظهر انخفاضًا في مستقبلات D2 اللاصقة [38,39] ، مما دفع هؤلاء المؤلفين إلى التكهن بأن الأفراد البدناء يحصلون على مكافأة ذاتية أقل من تناول الطعام لأن لديهم عددًا أقل من مستقبلات D2 وتقليل إرسال إشارة DA. هذه فرضية مثيرة للاهتمام ، على الرغم من أن بعض التحذيرات تتطلب اهتمامًا. أولاً ، من الصعب التوفيق بين العلاقة العكسية المقترحة بين توافر مستقبل D2 والمكافأة الذاتية من تناول الطعام مع اكتشاف أن البشر الذين لديهم تواجد لمستقبلات D2 أقل يقدمون مكافأة ذاتية أعلى من methylphenidate من البشر الذين لديهم المزيد من مستقبلات D2 [57]. في حالة انخفاض توافر مستقبلات D2 الجسدية تنتج مكافأة ذاتية ضعيفة ، فمن غير الواضح لماذا الأفراد مع تقرير ملزمة D2 أقل أن مضادات نفسية أكثر مكافأة بشكل ذاتي. إن حل هذا التناقض الظاهري من شأنه أن يعزز فهمنا للعلاقة بين عمل الدوبامين والسمنة. كما تتطلب القضايا المنهجية الانتباه في تفسير أدبيات PET على مستقبلات D2. أولاً ، تلعب مستقبلات D2 دورًا ما بعد التشبُّه ومتزامنا مع ما قبل التشابك. في حين أنه من المفترض بشكل عام أن مقاييس PET لربط D2 في المخطط هي مدفوعة بمستقبلات ما بعد التشابك ، فإن الإسهام الدقيق للإشارات المسبقة قبل وبعد التشابكية غير مؤكد ، ومستويات مستقبلات ما قبل التشابك السفلية سيكون لها تأثير معاكس بعد أقل مستقبلات سينابتيك. ثانيًا ، نظرًا لأن براميد PET المستندة إلى البنزاميد تتنافس مع الدوبامين الداخلي ، يمكن أن ينتج اكتشاف انخفاض توافر مستقبلات D2 بسبب زيادة نشاط الدوبامين منشط [58]. ومع ذلك ، فبالرغم من أن الإلزام الذاتي مشكّل بواسطة DA الداخلي ، إلا أن الارتباط بين ارتباط مستقبلات D2 في الحالة الطبيعية والدوبامين المستنفد مرتفع للغاية ، مما يشير إلى أن نسبة أكبر من التباين في ارتباط D2 يرجع إلى كثافة الزواحف والألفة ، بدلا من الاختلافات في مستويات DA الذاتية [59]. حجة أخرى ضد زيادة مستويات الدوبامين منشط في المخطط من الأفراد يعانون من السمنة المفرطة تنبثق من البيانات من القوارض. خفضت الجرذان البدينة مستويات الدوبامين القاعدية في النواة المتكئة ، وانخفضت إفراز الدوبامين المحفَّز في كل من النواة المتكئة والمخطط الظهري [60].

أدت روابط البحوث الحيوانية الإضافية إلى خفض أداء D2 مع زيادة الوزن. كما لوحظ ، فإن حصار مستقبلات D2 يسبب السمنة وليس الفئران الخالية من الدهون31,33تقترح أن الحصار على توافر مستقبلات D2 المنخفضة بالفعل قد يحفز الجرذان السمينة على الغذاء [61]. عند التعرض لنفس الحمية الغنية بالدهون ، تظهر الفئران ذات الكثافة المنخفضة لمستقبلات D2 في البوثامين زيادة في الوزن أكثر من الفئران ذات الكثافة العالية لمستقبلات D2 في هذه المنطقة [40]. تؤدي مضادات الدوبامين إلى زيادة الشهية وتناول الطاقة وزيادة الوزن ، في حين تقلل ناهضات الدوبامين من استهلاك الطاقة وتنتج نقصًا في الوزن [41,42,43,44]. تقترح هذه البيانات مجتمعة أن وظيفة D2 ليست مجرد نتيجة للسمنة ، بل إنها تزيد من خطر زيادة الوزن في المستقبل.

وبالمثل ، تشير بيانات التصوير الدماغي إلى أن السمنة ترتبط بالمخطط المخطط الاستجابة لنقص الاستجابة. في دراستين من الرنين المغناطيسي الوظيفي أجرنا مختبرنا ، وجدنا أن البدناء مقابل المراهقين الهزيلين يظهرون نشاطًا أقل في المخطط الظهري استجابةً لاستهلاك الغذاء49,62]. نظرًا لأننا قمنا بقياس استجابة BOLD ، يمكننا فقط توقع أن التأثيرات تعكس كثافة مستقبلات D2 أقل. هذا التفسير يبدو معقولا لأن وجود أليل TaX1A A1 ، الذي ارتبط بانخفاض إشارة الدوبامين في العديد من الدراسات بعد الوفاة و PET [63-67] ، أدار بشكل ملحوظ تأثيرات BOLD الملاحظة. أي أن التنشيط في هذه المنطقة أظهر علاقة عكسية قوية مع مؤشر كتلة الجسم المتزامنة (BMI) لأولئك الذين لديهم أليل Taq1A A1 ، وعلاقة أضعف بمؤشر كتلة الجسم لأولئك الذين ليس لديهم هذا الأليل [49]. ومع ذلك ، فإن التنشيط القلعي الموضعي قد يؤدي أيضًا إلى تغيير إفراز الدوبامين من تناول الطعام بدلاً من انخفاض كثافة مستقبلات D2. وفقا لذلك ، سيكون من المهم التحقيق في إطلاق DA استجابة لتناول الطعام في الأفراد البدينين مقابل النحيل. تشير النتائج المذكورة أعلاه إلى أن السلوكيات الإدمانية مثل الكحول والنيكوتين والماريجوانا والكوكايين وتعاطي الهيروين ترتبط بالتعبير المنخفض لمستقبلات D2 والحساسية المتقلبة لدائرة المكافأة للأدوية والمكافأة المالية [68,69,70]. وانغ والشركاء [8يفترض أن العجز في مستقبلات D2 قد يؤهب الأفراد لاستخدام الأدوية ذات التأثير النفساني أو الإفراط في تناول الطعام لزيادة نظام المكافآت الدوبامين البطيء. كما لوحظ ، وجدت دراسة PET دليل على أن انخفاض توافر مستقبلات D2 في المختبر بين البشر غير المدمنين كان مرتبطا مع قدر أكبر من الإعجاب بأنفسهم استجابة للميثيلفينيديت [57]. علاوة على ذلك ، يرتبط انخفاض توافر مستقبل D2 في المخطط مع انخفاض استقلاب الراحة في القشرة المخية قبل الجبهية ، والتي قد تزيد من خطر الإفراط في تناول الطعام لأن هذه المنطقة الأخيرة قد تورطت في السيطرة المثبطة [38].

التفسير البديل للنتائج المذكورة أعلاه هو أن استهلاك نظام غذائي عالي الدهون عالي السكر يؤدي إلى خفض تنظيم مستقبلات D2 [25] ، موازاة الاستجابة العصبية للاستخدام المزمن للأدوية ذات التأثير النفساني [57]. تشير الدراسات التي أجريت على الحيوانات إلى أن تكرار تناول الأطعمة الحلوة والدهنية يؤدي إلى خفض تنظيم مستقبلات D2 بعد التشابك وزيادة ترابط مستقبلات D1 وتقليل حساسية D2 وترابط مستقبلات الأفيون71,72,73]. التغييرات التي تحدث أيضا في الاستجابة لتعاطي المخدرات المزمن. ومن المثير للاهتمام ، أن هناك أيضًا أدلة تجريبية على أن زيادة تناول الأطعمة الغنية بالدهون يؤدي إلى تفضيلات مذاق أعلى للأطعمة الغنية بالدهون: فالفئران المخصصة لنظام غذائي غني بالدهون تحتاج إلى أطعمة غنية بالدهون على الأطعمة عالية الكربوهيدرات ، مقارنة بالحيوانات الضابطة تناول غذاء معتدل الدهون أو اتباع نظام غذائي عالي الكربوهيدرات74,75]. تشير هذه البيانات إلى أن زيادة تناول الطعام غير الدهني عالي الدهون يؤدي إلى تفضيل نوع الطعام نفسه. وبناءً على ذلك ، فإن أولوية البحث هي اختبار ما إذا كانت التشوهات في دارات المكافأة في الدماغ سبقت ظهور البدانة وزيادة خطر زيادة الوزن في المستقبل.

اختبرنا مؤخرًا ما إذا كانت درجة تفعيل المخطط الظهري استجابة لاستقبال طعام مستساغ خلال فحص الرنين المغناطيسي الوظيفي المرتبط بزيادة خطر زيادة الوزن في المستقبل [49]. على الرغم من أن درجة تنشيط مناطق الدماغ المستهدفة لم تظهر تأثيرا رئيسيا في توقع زيادة الوزن ، إلا أن العلاقة بين تنشيط الظهارة غير الطبيعية استجابة لاستلام الغذاء وزيادة الوزن خلال فترة سنة 1 اللاحقة تم الإشراف عليها بواسطة أليل A1 TaqIA الجين المرتبط بمستويات أقل لمستقبلات D2 (انظر القسم الخاص بالأنماط الوراثية التي تؤثر على إشارات الدوبامين أدناه). انخفاض تفعيل المخطط في الاستجابة لاستلام الغذاء زيادة خطر لزيادة الوزن في المستقبل لأولئك مع أليل A1 من TaqIA الجينات. من المثير للاهتمام ، تشير البيانات إلى أنه بالنسبة للأفراد الذين ليس لديهم أليل A1 ، فإن زيادة استجابة الجسم المخطط إلى استلام الطعام تتنبأ بزيادة الوزن (التين 1). ومع ذلك ، كان هذا التأثير الأخير أضعف من العلاقة العكسية القوية بين استجابة المخطط وزيادة الوزن لدى الأفراد الذين لديهم أليل A1.

 

التين 1

قسم الإكليل من التنشيط الأضعف في caudate (6 ، 9 ، 15 ، z = 2.98 ، p_{غير المصححة} = .002) استجابة لإيصال اللبن المخلوق مقابل استلام الحل المذاق المتوقع لتغير الوزن في المستقبل لكل نوع من أليل DRD2 مع الرسم البياني لتقديرات المعلمات ...

باختصار ، تشير البيانات الموجودة إلى أن البدناء بالنسبة إلى الأفراد النحيلين يظهرون قشرة ذوقية متجاوبة بشكل مفرط وقشرة حسية جسدية استجابة لاستلام الطعام ، لكن الأفراد البدينين يظهرون أيضًا استجابة قصور في المخطط الظهري رداً على مدخول الطعام بالنسبة إلى الأفراد النحيلين . وبالتالي ، لا تتوافق النتائج الموجودة مع نموذج استجابة مفرط بسيط أو نموذج بسيط من استجابة السمنة. وستكون إحدى الأولويات الرئيسية للبحث المستقبلي هي التوفيق بين هذه النتائج التي تبدو غير متوافقة والتي يبدو أنها تشير إلى أن الأفراد البدينين يظهرون استجابة مفرطة واستجابة قصوى لمناطق الدماغ المتورطة في مكافأة الغذاء مقارنةً بالأفراد العجاف. كما هو موضح ، من الممكن أن يؤدي تناول الأطعمة الغنية بالدهون والسكريات عالية الجودة ، والتي قد تنتج بسبب الاستجابة المفرطة للقشور الحسية والجسدية ، إلى خفض تنظيم مستقبلات D2 الجدارية والإجابة غير المنتظمة في هذا المنطقة لتناول الأطعمة مستساغ. والاحتمال الآخر هو أن تفاعلية المخطط الظهاري المحدود وتقلص توافر مستقبلات D2 هي نتاج لدوبامين منشط مرتفع بين البدناء بالنسبة إلى الأفراد الهزيلين ، مما يقلل من توافر مستقبلات D2 واستجابة مناطق استهداف الدوبامين مثل المخطط الظهري استجابة للأغذية إيصال. الدراسات المستقبلية التي تختبر ما إذا كانت الاستجابة المفرطة في القشرتي الحسية والجسدية الحسية والاستجابة لمخطط الظهر الظهري يزيد من خطر ظهور البدانة ، مما يساعد على التمييز بين العوامل غير الطبيعية التي تعتبر عوامل ضعف في اكتساب الوزن غير الصحي مقابل النتائج المترتبة على تاريخ الإفراط في الأكل أو ارتفاع الجسم سمين. حتى الآن ، اختبرت دراسة استطلاعية واحدة فقط ما إذا كانت التشوهات في مناطق الدماغ المتورطة في المكافأة الغذائية تزيد من خطر زيادة الوزن في المستقبل [49]. ومن الأولويات الأخرى للأبحاث المستقبلية تحديد ما إذا كان الأفراد البدناء يبدون حساسية مرتفعة للمكافأة بشكل عام أو حساسية مرتفعة فقط لمكافأة الطعام. الدليل على أن تلقي الطعام والكحول والنيكوتين والمال ينشط مناطق مشابهة من الدماغ [23,76,77وترتبط تلك التشوهات في دوائر المكافأة بالسمنة والإدمان على الكحول وتعاطي المخدرات والقمار [9] تشير إلى أن الأفراد البدناء قد يظهرون حساسية أكبر للمكافأة بشكل عام. ومع ذلك ، فمن الصعب استخلاص النتائج لأن هذه الدراسات لم تقيم الحساسية لكل من المكافأة العامة ومكافأة الطعام. قد يظهر الأفراد الذين يعانون من السمنة حساسية مرتفعة للمكافأة العامة ، ولكن لديهم حساسية أكبر لمكافأة الطعام.

المكافأة المتوقعة من تناول الطعام

الأدب على المكافأة يُميّز تمييزًا مهمًّا بين المكافأة الشهية والمبالية ، أو الرغبة في الإشباع78]. قد يكون هذا التمييز حاسمًا في حل بعض التناقض الظاهري بين فرط الاستجابة ونقص الاستجابة لمحفزات الطعام. افترض بعض المنظرين أن القضية الأساسية في السمنة ترتبط بالمرحلة الاستباقية ، مع زيادة المكافأة المتوقعة من الغذاء مما يزيد من خطر الإفراط في تناول الطعام والبدانة [79,80]. تفترض نظرية الإنقاص الحافز أن عمليات المكافأة التكميلية والمرتبة تعمل في ترادف في تحديد قيمة التعزيز للغذاء ، لكن في مقابل التقديم المتكرر للغذاء ، تنخفض القيمة الهدية (تروق) ، بينما تزيد المكافأة الاستباقية [81]. يانسن82اقترحت أن تلميحات مثل رؤية ورائحة الطعام في نهاية المطاف تستثير الاستجابات الفسيولوجية التي تؤدي إلى شغف الطعام ، مما يزيد من خطر حدوث المزيد من الإفراط في تناول الطعام بعد التكييف.

حددت الدراسات التصويرية مناطق يبدو أنها تشفِّر مكافأة الغذاء الاستباقية عند البشر. الاستيقاظ المتوقع لاستلام غذاء مستساغ ، مقابل طعام غير مستساغ أو غذاء لا طعم له ، ينشط الـ OFC ، اللوزة المخية ، التلفيف الحزامي ، المخططة (النواة المذنبة والبوتامين) ، الدماغ المتوسط ​​من الدوبامين ، التلفيف شبه القفص ، التلفيف المغزلي في الرجال والنساء [23,79].

وقارنت دراستان مباشرة التنشيط استجابة للاستهلاك والاستهلاك المتوقع للأغذية لعزل المناطق التي تظهر تفعيلًا أكبر استجابة لمرحلة واحدة من المكافأة الغذائية مقابل الأخرى. نتج عن طعم مذاق طيب ، مقابل الطعم الفعلي ، زيادة في تنشيط الدماغ المتوسط ​​الدوباميني ، المخطط البطني ، واللوزة اليمنى الخلفية [23]. أدى توقع تناول مشروب لطيف إلى تنشيط أكبر في المهد اللمفاوي والمهاد الشيطاني ، في حين أدى استلام المشروب إلى زيادة التنشيط في العوامة / الغشاء الأيسر83]. تشير هذه الدراسات إلى أن اللوزة المخية ، الدماغ المتوسط ​​، المخطط البطني ، المهاد الوسيط هي أكثر استجابة للاستهلاك المتوقع من الغذاء ، في حين أن المنبه الجبهي / إنسولا أكثر استجابة لاستهلاك الغذاء. كما أن توقع واستلام النقود والكحول والنيكوتين ينشط أيضا مناطق متميزة إلى حد ما تتطابق مع تلك المتضمنة في المكافأة الغذائية الاستباقية والمقبلة [76,84,85,86].

يظهر المخطط البطني و insula تفعيلًا أكبر استجابة لعرض صور من السعرات الحرارية العالية مقابل الأطعمة منخفضة السعرات الحرارية [87,88] ، مما يدل على أن التنشيط في هذه المناطق هو استجابة للسمعة التحفيزية الأكبر للأطعمة ذات السعرات الحرارية العالية. كانت الردود على صور الطعام في اللوزة ، والتلفيف القشري ، والجزء الخلفي من التلفيف المغزلي أقوى أثناء الصيام ، الآية المنسوخة [89] ، والردود على صور الطعام في جذع الدماغ ، والتلفيف البهامي ، والبلع ، والبلوز الشاحب ، والتلف الصدغي الأوسط ، التلفيف الجبهي السفلي ، التلفيف الجبهي الأوسط ، التلفيف اللساني كانت أقوى بعد خسارة وزن 10 نسبة إلى الوزن الزائد الأولي [90] ، ويفترض أنها تعكس قيمة المكافأة الأكبر للغذاء الناجم عن الحرمان. ارتبطت الزيادة في الجوع الذي تم الإبلاغ عنه ذاتيًا استجابة لعرض العتبات الغذائية بشكل إيجابي مع تفعيل أكبر لـ OFC ، insula ، و hypothalamus / thalamus [91,92,93]. التحفيز المغناطيسي عبر القشرة للقشرة الجبهية الأمامية يخفف من شغف الطعام94] ، تقديم المزيد من الأدلة على دور القشرة الجبهية في مكافأة الغذاء الاستباقية. كما أن تحفيز هذه المنطقة يقلل من الحث على التدخين والتدخين.94] ، مما يدل على أن القشرة الفص الجبهية تلعب دورا أكبر في المكافأة المتوقعة.

ميزة حاسمة من التحولات الترميز مكافأة من تناول الطعام إلى تناول الطعام المتوقع بعد تكييف. أظهرت السعادين الساذجة التي لم تتلق الطعام في بيئة معينة تفعيل الخلايا العصبية الدوبامين إلا استجابة لذوق الطعام. ومع ذلك ، بعد التكييف ، بدأ نشاط الدوبامين يسبق تسليم الثمار ، وفي نهاية المطاف تم استنباط النشاط الأقصى بواسطة المحفزات المشروطة التي توقعت المكافأة الوشيكة بدلاً من إيصال الطعام الفعلي [95,96]. Kiyatkin و Gratton [97] وجدت أن التنشيط الدوباميني الأعظم حدث بطريقة توقعية حيث اقتربت الفئران وضغطت على شريط ينتج عنه مكافأتها الغذائية وتنقصه في الواقع كما حصل الفئران وأكل الطعام. حرق الأسود [98] وجدت أن نشاط الدوبامين كان أكبر في النواة المتكئة من الفئران بعد تقديم حافز مشروط يشير عادة إلى استلام الطعام من بعد توصيل وجبة غير متوقعة. لا تجادل هذه البيانات ضد نماذج من إطلاق الدوبامين طوريًا التي تؤكد دور الدوبامين في الإشارة إلى أخطاء التنبؤ الإيجابية [99] ، بل التأكيد على أهمية الدوبامين في التحضير ، وتوقع مكافأة الطعام.

قد يساهم تاريخ تناول كميات كبيرة من السكر في الارتفاعات غير الطبيعية في المكافأة الاستباقية من الطعام [100]. تظهر الجرذان المعرضة للتقطير المتقطع للسكر إشارات الاعتماد (التصعيد في نوبات تناول كميات كبيرة من السكر بشكل غير طبيعي ، تغيرات مستقبلات الدوبامين وتقلصات الدوبامين ، وحفرات السكر الناجم عن الحرمان) والعلامات الجسدية والعصبية الكيميائية والسلوكية للانسحاب الأفيوني عجلت بإدارة النالوكسون ، وكذلك التحسس المتقاطع مع الأمفيتامين [100,101]. الرغبة الشديدة في تعاطي المخدرات تجريبيا بين البالغين المدمنين تفعيل حق OFC [102,103] ، بالتوازي مع التنشيط في هذه المنطقة بسبب التعرض لعينات الطعام [93] ، مما يشير إلى أن النشاط المتقطع للمدار يمكن أن يؤدي إلى الإفراط في تناول الطعام.

يرتبط الرغبة الشديدة في تناول الطعام ذات الصلة بشكل إيجابي مع مؤشر كتلة الجسم وقياس السعرات الحرارية بشكل موضوعي [22,104,105,106]. الأفراد البدينين يشيرون إلى الرغبة الشديدة في تناول الأطعمة الغنية بالدهون والسكرية العالية مقارنة بالأفراد الضعفاء [16,107,108]. يعمل البدينون البدينون بجد أكبر للحصول على الطعام والعمل للحصول على طعام أكثر من البالغين الضعفاء [19,37,109]. بالنسبة للأطفال الذين يعانون من نقص الوزن ، فإن الأطفال البدينين هم أكثر عرضة لتناول الطعام في غياب الجوع [110] والعمل بجد من أجل الطعام [111].

وقارنت الدراسات التنشيط الدماغي استجابة لعرض العظة الغذائية بين الأفراد الذين يعانون من السمنة المفرطة. كارهونين112وجدت زيادة التنشيط في القِسَمات الجدارية والزمنية اليمنى بعد التعرض لصور الطعام في البدانة ولكن ليس النساء النحيفات وأن هذا التنشيط مرتبط بشكل إيجابي بتقييم الجوع. روتيموند113] وجدت استجابات مخططة ظهرا أكبر لصور الأطعمة ذات السعرات الحرارية العالية في البالغين الذين يعانون من السمنة المفرطة ، وأن مؤشر كتلة الجسم ترتبط بشكل إيجابي مع الاستجابة في insula ، claustrum ، الحزامي ، التلفيف ما بعد المركز (القشرة الحسية الجسدية) و OFC الجانبي. ستويكيل114[وجد نشاطًا أكبر في الـ OFC الإنسي والجانبي ، اللوزة المخية ، المخططة البطنية ، القشرة الأمامية الفصامية الوسطى ، الإنسولا ، القشرة الحزامية الأمامية ، الشاحب البطني ، المذنبات ، والحصين استجابةً لصور الأطعمة ذات السعرات الحرارية المنخفضة مقابل السعرات الحرارية المنخفضة للسمنة نسبة إلى الأفراد الهزيل. Stice، Spoor، and Marti [115] وجدت أن مؤشر كتلة الجسم ترتبط بشكل إيجابي مع التنشيط في putamen (التين 2) ردا على صور فاتح للشهية مقابل الغذاء غير شهية وتفعيل في OFC الوحشي (التين 3) و operculum الجبهي ردا على صور من الطعام الشهي مقابل كوب من الماء.

 

التين 2

قسم الاكليلية لزيادة التنشيط في putamen (-15، 6، 3، z = 3.59، p_{غير المصححة} <.001) استجابةً للشهية للطعام - الطعام غير المشهي كدالة لمؤشر كتلة الجسم مع الرسم البياني لتقديرات المعلمات (PE) من تلك المنطقة.

 

التين 3

القسم المحوري لزيادة التنشيط في القشرة الجانبية المدارية الجانبية (OFC) (33، 27، −12، z = 4.01، p_{غير المصححة} <.001) استجابةً للشهية للطعام مقابل الماء كدالة لمؤشر كتلة الجسم مع الرسم البياني لتقديرات المعلمات (PE) لـ ...

على الرغم من أن دراسات التصوير العصبي المذكورة أعلاه قد ساهمت في فهمنا لمدى استجابة مناطق معينة من الدماغ لصور الطعام ، فإنه ليس من الواضح ما إذا كانت هذه الدراسات تلتقط توقعات تناول الطعام ، حيث أنها لا تنطوي على استهلاك المحفزات الغذائية أثناء المسح. على حد علمنا ، قارنت دراسة تصوير واحدة فقط السمنة مع الأفراد الذين يعانون من العجاف باستخدام النموذج الذي تم التحقيق في تلقي الغذائية المتوقعة. وجدنا أن المراهقين البدينين أظهروا تحفيزًا أكبر للمناطق الوعائية الرولاندية والزمنية والجبلية والجدارية استجابة لتوقع استهلاك الغذاء نسبةً إلى المراهقين الضعفاء [49].

باختصار ، تشير بيانات التقرير الذاتي والسلوكي والدماغ إلى أن الأفراد البدناء يظهرون مكافأة غذائية أكبر من الأفراد الذين يعانون من نقص الدهون. وبالتالي ، قد تنشأ السمنة نتيجة للاستجابة المفرطة في النظام "الراغب" الاستباقي. نحن نعتقد أن هذا المجال سيستفيد من المزيد من الدراسات التصويرية التي تختبر بشكل مباشر ما إذا كان الأفراد البدناء يبدون دليلاً على مكافأة غذائية استباقية أكبر رداً على عرض الطعام الفعلي مقارنة بالأطعمة التي لا يمكن الحصول عليها. الأهم من ذلك ، لم تختبر أي دراسات تصوير حتى الآن ما إذا كانت الارتفاعات في المكافأة الغذائية المتوقعة تزيد من خطر زيادة الوزن غير الصحية وبداية السمنة ، مما يجعل هذه أولوية رئيسية للبحوث المستقبلية. سيكون من المهم أيضًا اختبار ما إذا كان تناول كميات كبيرة من الأطعمة الغنية بالدهون والسكريات عالية يسهم في ارتفاع مكافئ الطعام الاستباقي.

مديري مكافأة الحساسية

هناك خطان من الأدلة يشيران إلى أنه من المهم فحص المراقبين الذين يتفاعلون مع الشذوذ في المكافأة الغذائية لزيادة خطر الإصابة بالبدانة. تشير البيانات إلى أن الطعام ، واستخدام المواد ذات التأثير النفساني ، والمكافأة النقدية ، تُنشِط مناطق دماغية مماثلة [23,76,77,86]. بالإضافة إلى ذلك ، ترتبط التشوهات في دوائر المكافأة بالبدانة وتعاطي المخدرات والقمار [9,116]. في الواقع ، هناك أدلة متزايدة على وجود علاقة بين تعزيز الغذاء والأدوية. الحرمان من الغذاء يزيد من قيمة التعزيز للأغذية والمخدرات العقلية [117,118] ، وهو تأثير يحدث على الأقل بشكل جزئي من خلال تغييرات في إشارة الدوبامين [119]. يرتبط تفضيل السكروز المرتفع في الحيوانات مع زيادة إدارة الذات للكوكايين [120] ويقلل تناول السكروز من قيمة تعزيز الكوكايين [121]. تشير بيانات التصوير العصبي أيضًا إلى أوجه تشابه في صور الدوبامين لمتعاطي المخدرات والأفراد البدناء [39,122].

على الرغم من أن هناك العديد من العوامل التي قد تعيق العلاقة بين التشوهات في مكافأة الغذاء والبدانة ، ثلاثة على وجه الخصوص يبدو معقولا من الناحية النظرية: (1) وجود أنماط جينية مرتبطة بتخفيض إشارات الدوبامين في دوائر المكافأة (DRD2 ، و DRD4 ، و DAT ، و COMT) ، (2) الاندفاع سمة ، مما يزيد من الناحية النظرية خطر الاستجابة لمجموعة متنوعة من المحفزات appetitive ، و (3بيئة غذائية غير صحية.

الاستنتاجات والاتجاهات في أبحاث المستقبل

استعرضنا في هذا التقرير النتائج التي توصلت إليها الدراسات التي حققت فيما إذا كانت الشذوذ في المكافأة من تناول الطعام والمتناول الغذائي المتوقع مرتبطًا بمؤشر كتلة الجسم المتزامن والزيادات المستقبلية في مؤشر كتلة الجسم. بشكل عام ، تشير الأدبيات إلى أن البدناء مقابل الأفراد الهزيلين يتوقعون مكافأة أكبر من تناول الطعام ؛ ظهرت نتائج ثابتة نسبيا من الدراسات التي تستخدم التصوير الدماغي ، والتقرير الذاتي والتدابير السلوكية لتقييم مكافأة الغذاء الاستباقية. وعلاوة على ذلك ، وجدت الدراسات التي تستخدم التقرير الذاتي والتدابير السلوكية أن البدناء نسبة إلى الأفراد النحيلين يفيدون بمكافأة أكبر من تناول الطعام وأن تفضيلات الأغذية عالية الدهون والسكريات العالية تتنبأ بزيادة في الوزن وزيادة خطر الإصابة بالبدانة. وبالمثل وجدت دراسات تصوير الدماغ أن البدناء مقارنة مع الأفراد الهزيل تظهر تفعيل أكبر في القشرة الذوقية والقشرة الحسية الجسدية ردا على استلام الطعام ، مما قد يعني أن تناول الطعام هو أكثر متعة من منظور حسي. ومع ذلك ، وجدت العديد من الدراسات التصويرية أن البدناء أظهروا نشاطًا أقل في المخططات الظهرية استجابةً لتناول الطعام مقارنةً بالأفراد الذين يعانون من نقص الدهون ، مما يشير إلى تنشيط تنشيط الدوائر المكافئة. وهكذا ، وكما لوحظ ، لا تقدم البيانات الموجودة دعمًا واضحًا لاستجابة مفرطة بسيطة أو نموذج بسيط للقدرة على الاستجابة لنقص قدرة السمنة.

بالنظر إلى هذه المجموعة من الشواهد ، والأدلة من الدراسات على الحيوانات التي تشير إلى أن تناول الأطعمة الغنية بالدهون والسكريات العالية يؤدي إلى خفض تنظيم مستقبلات D2 ، فإننا نقترح نموذجًا مفاهيميًا عمليًا مؤقتًا (التين 4حيث نفترض أن الأشخاص المعرضين لخطر السمنة يظهرون في البداية فرط عمل في القشرة الذوقية وكذلك في القشرة الحسية الجسدية التي تجعل استهلاك الطعام أكثر متعة من منظور حسي ، مما قد يؤدي إلى مكافأة أكبر من الطعام وزيادة التعرض للضعف الإفراط في تناول الطعام ، مما يؤدي إلى زيادة الوزن غير صحية. نفترض أن هذا الإفراط في تناول الطعام قد يؤدي إلى خفض تنظيم المستقبل في المخطط الثانوي إلى الإفراط في تناول الأطعمة الغنية جدًا ، مما قد يزيد من احتمال زيادة إفرازه واستمراره في اكتساب الوزن. ومع ذلك ، فمن المهم أن نلاحظ أن البدناء مقارنة مع الهزيل أظهرت التنشيط المرتفع في المخطط الظهري ردا على الاستهلاك الغذائي المتوقع ، مما يشير إلى وجود تأثير مختلف على مكافأة الطعام الاستباقية والمقبلة.

 

التين 4

نموذج مفاهيمي عامل يعرض العلاقة بين التشوهات في مكافأتها الغذائية ومخاطر اكتساب الوزن غير الصحي.

وستكون أولوية البحث في المستقبل اختبار ما إذا كانت التشوهات في دوائر المكافأة في الدماغ تزيد من خطر زيادة الوزن غير الصحية وظهور البدانة. وقد اختبرت دراسة استطلاعية واحدة فقط حتى الآن ما إذا كانت التشوهات في مناطق الدماغ المتورطة في المكافأة الغذائية الاستباقية والمقبلة تزيد من خطر زيادة الوزن في المستقبل. على وجه التحديد ، يجب أن تدرس الدراسات المستقبلية ما إذا كانت الاضطرابات الحسية الجسدية والاضطرابات المخطط لها أولية أو ثانوية بالنسبة إلى تناول مزمن لنظام غذائي غني بالدهون وعالي السكر. سيكون من المهم اختبار الافتراضات الأساسية المتعلقة بتفسير هذه النتائج ، مثل ما إذا كان انخفاض حساسية الحسية الجسدية والمناطق الذوقية يتحول إلى متعة ذاتية منخفضة أثناء تناول الطعام. يجب أن تسعى الأبحاث المستقبلية أيضًا إلى حل النتائج غير المتسقة على ما يبدو والتي تشير إلى أن الأفراد الذين يعانون من السمنة المفرطة يظهرون استجابة فائقة لبعض مناطق الدماغ إلى تناول الطعام ، ولكن الاستجابة لنقص الانتباه في مناطق أخرى من الدماغ ، مقارنة بالأفراد النحيفين. هناك حاجة خاصة لدمج قياس أداء الدوبامين مع إجراءات التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي للاستجابات المخططة والقشرية للغذاء. تشير مراجعة الأدبيات إلى أن عمل الدوبامين يرتبط بالاختلافات في حساسية المكافأة الغذائية. ومع ذلك ، نظرًا لأن الدراسات الموجودة في البشر إما استخدمت إجراءات التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفية للاستجابات للغذاء ، أو مقاييس PET لربط DA ، ولكن لم يتم قياسها من قبل في نفس المشاركين ، فمن غير الواضح إلى أي مدى تعتمد حساسية مكافأة الطعام على آليات DA و ما إذا كان هذا يفسر الاستجابة التفاضلية في البدناء مقابل الأفراد الهزيل. وهكذا ، فإن الدراسات التي تتخذ نهج التصوير متعدد الوسائط باستخدام كل من PET والرنين المغناطيسي الوظيفي من شأنه أن يساهم في تحسين فهم العمليات المسببة للأسباب التي تؤدي إلى السمنة. أخيرًا ، سمحت لنا البيانات الحديثة من دراسات التصوير الدماغي بالبدء في استكشاف كيفية تفاعل هذه التشوهات في المكافأة الغذائية مع بعض العوامل الجينية والبيئية ، مثل الجينات المرتبطة بتخفيض إشارات الدوبامين ، والاندفاع في السمات ، والتأثير على الضوابط التنظيمية ، وبيئة الغذاء غير الصحية. . يجب أن يستمر البحث المستقبلي في استكشاف العوامل التي تعمل على تخفيف المخاطر التي تنقلها الشذوذات في دوائر المكافآت استجابة لاستلام الغذاء والإيصال المتوقع لزيادة خطر زيادة الوزن غير الصحية.

الحواشي

معلومات المساهم

إريك ستيس ، معهد أبحاث أوريغون.

سونيا سبور ، جامعة تكساس في أوستن.

جانيت نج ، جامعة أوريغون.

ديفيد هـ. زالد ، جامعة فاندربيلت.

مراجع حسابات