Commenti: Studiu rivela à a sensibilizzazione è à l'ipofrontalità in individui obesi. Sò duie carattere distintive di mutazioni cerebrali in dipendenza.
U metabolismu di u glucosiu di u nucleo caudatu in u mediu cervu (A) hè significativamente più altu in individui obesi rispetto à individui magri (B).
In a maggior parte di i paesi occidentali l'incrudu annuale di a prevalenza è a gravità di l'obesità hè oghje impurtante. Benchè obesità tipicamente risulti solu da abusione energetica eccessiva, hè oghje incerta perchè alcune persone sò pronie à mangere troppu è guadagnà pesu.
Perchè u sistema nervosu centralizatu hè intimamente implicatu in l'elaborazione di segnali di fame è cuntrullà l'assunzione di alimenti, hè pussibule chì a causa di l'aumento di pesu è l'obesità sia in u cervellu.
I ricercatori à l'Università di Turku è l'Università di Aalto anu trovu avè evidenze novu per u rolu di u cervellu in l'obesità. I ricercatori misuravanu u funziunamentu circuiti cerebrali implicatu in cù più metudu di l'imaging cerebrale.
I risultati anu rivelatu chì in individui obesi versus magri, u metabolismu di u glucosiu cerebrale era significativamente più altu in e regioni striatali di u cervellu, chì sò implicate in a trasformazione di ricompense. Inoltre, u sistema di ricumpensa di l'individuu obesu risponde più vigorosamente à e immagini di l'alimentu, mentre chì e risposte in e regioni corticali frontali coinvolte in u cuntrollu cognitivo sò state smorzate.
"I risultati suggerenu chì u cervellu di l'individui obesi pò generà costantemente segnali chì prumove l'alimentu ancu quandu u corpu ùn averebbe micca bisognu di assunzione energetica supplementare", Dice u prufissore aghjuntu Lauri Nummenmaa di l'Università di Turku.
"I risultati mettenu in risaltu u rolu di u cervellu in l'obesità è in l'aumento di pesu. I risultati anu grandi implicazioni nantu à i mudelli attuali di obesità, ma ancu nantu à u sviluppu di trattamenti farmacologichi è psiculogichi di l'obesità ", dice Nummenmaa.
I participanti sò stati individui obesu di morbidità è cuntrolli magri è sanu. U so cervellu metabolismu di glucosio era misu in positrone tomografia di emissione durante e condizioni chì u corpu era saziatu in termini di segnalazione di l'insulina. Risposte à u cervello a immagini di alimenti sò stati misurati cun funzionale di resonance magnetica.
A ricerca hè finanzata da l'Accademia di Finlandia, l'Usculu Universitariu di Turku, l'Università di Turku, l'Università Åbo Akademi è l'Università Aalto.
I risultati sò stati publicati di ghjennaghju 27th, 2012 in a rivista scientifica PLoS ONE.
L'ESTUDIO: Striatum dorsale è a Sua Connettività Limbica mediate Ricorsione Anticu Anticipatoria di Ricompense in Obesità
Lauri Nummenmaa, Jussi Hirvonen, Jarna C. Hannukainen, Heidi Immonen, Markus M. Lindroos, Paulina Salminen, Pirjo Nuutila .. PLoS ONE, 2012; 7 (2): e31089 DOI: 10.1371 / journal.pone.0031089
astrattu
L'obesità hè carattarizata da un squilibtu di i circuiti cerebrali promuvenendu a ricerca di ricompense è di quelli chì guverghini u cunferenza cognitiva. Quì dimostremu chì u nucleo caudatu dorsale è e so cunnessioni cù l'amigdala, l'insula è a corticale prefrontale contribuiscenu à a trasformazione anormale di premia in obesità. Avemu misuratu assurmentu regiunale di glucosu cerebrale in sughjuli morbosi obesi (n = 19) è normali (n = 16) cù 2- [18F] fluoro-2-deoxyglucose ([18F] FDG) tomografia à emissione di positroni (PET) durante a iperinsulinemia euglycemic è cù a risonanza magnetica funzionale (fMRI) mentre a ricompensa alimentaria anticipatoria hè stata indotta da presentazioni ripetute di immagini di alimenti appiccicanti è blandi. Prima, avemu scupatu chì a percentuale di assimilazione di glucosu in u nucleo caudatu dorsale era più altu in obesi rispetto à e sughjetti normali. Secunu, soggetti obesi mostrava risposte hemodinamiche aumentate in u nucleu caudatu mentre dumanda à l'alimentazione appiccanti contro i bianchi cunfMRI. U caudatu hà ancu mostratu elevata connettività funzionale in travagliu cù amigdala è insula in e sughjuli obesi contra i pesi normali. Infine, i sughjetti obesi avevanu risposte più chjarite à l'alimentazione appiccicanti è cioè blandi in i curizii dorsolaterali è orbitofrontali ch'è un sughjettu di pesu normali, è l'incapacità di attivà a corticale prefrontale dorsolaterali era correlata cù un elevatu metabolismu di glucosu in u nucleo caudatu dorsale. Queste scoperte suggerenu chì una maghjina sensibilità à urti spuntane di l'alimentu in obesità pò implichiri una furmazione anormale di u stimulu-risposta è a motivazione di incentivu sottu di u nucleo caudatu dorsale, chì à sua volta pò esse dovutu à un input anormalmente altu da l'amigdala è insula è u controllo inibitoru disfunzionale da regioni corticali frontali. Questi cambiamenti funziunali in a risposta è l'interconnettività di u circuitu di ricompensazione ponu esse un meccanismu criticu per spieghjerai troppu in obesità.
Citation: Nummenmaa L, Hirvonen J, Hannukainen JC, Immonen H, Lindroos MM, et al. (2012) Striatum dorsale è a Sua Connettività Limbica mediate l'Appruzzamentu Anticipatorio Anomalie in Obesità. PLoS ONE 7 (2): e31089. doi: 10.1371 / journal.pone.0031089
Scrittori: Ya-Ping Tang, Louisiana State University Center Science Sciences, Stati Uniti d'America
Received: Agostu 19, 2011; Accettatu: Ghjennaghju 2, 2012; Published: Febbraio 3, 2012
Drittijiet di u copyright: © 2012 Nummenmaa et al. Ciò hè un articulu aperta d'accessu distribuitu sottu i termini di l'attribuzione licenza Creative Commons, chì permette l'usu, a distribuzione è a riproduzione senza limitazioni in qualunque mezu, a copie u scrittore originale è a fonte hè creditu.
Funding: Questu travagliu hè statu supportatu da l'Accademia di Finlandia (cunvene #256147 è #251125 http://www.aka.fi) à LN, da l'Università Aalto (AivoAALTO Grant, http://www.aalto.fi) Sigrid Juselius foundation (www.sigridjuselius.fi/foundation) Turku University Hospital (EVO grant http://www.tyks.fi). I finanziatori ùn avianu micca u rolu in a concezione di studiu, a raccolta di dati è l'analisi, a decisione di publicà o a preparazione di u manoscrittu.
Interessi rivali: I autori anu dichjaratu chì ùn ci n'hè interessu contraria.
I MUVRINI
In a maggior parte di i paesi occidentali l'incrudu annuale di a prevalenza è a gravità di l'obesità hè oghje impurtante [1]. U disponibilità illimitata di alimenti gustosi hè u fattore ambientale più evidenti chì promuove l'obesità [2], è i geni chì promuove un assorbimento rapidu di energia da u sughjurnamentu elevatu di zuccheri è di grassi in condizioni di scarsità di alimenti sò diventati un passivu in e soarite moderne dove l'alimentu altamente caluricu hè ubiquitously dispunibule. Per luttà cù l'epidemia attuale di l'obesità, hè per quessa un imperativo di capisce chì fattori determinanu se u cunsumu di l'alimentu hè perseguitu o trattatu. Manghjare fornisce nutrienti ma hè ancu rinforzendu, perchè induce intensi sentimenti di piacè è di ricumpensa. Studii comparativi anu stabilitu chì un circuitu di ricompensazione interconnessu cumprende aree subcorticali (amigdali, ipotalamo, striatum) è frontocorticali (motorizii, premotori, orbitali è mediali) svolge un rolu di primu orientamentu in a curazione di comportamenti appetitivi. [3], [4], [5]. Studi di imaging funzionale in umani anu mustratu ancu chì i subcomponenti di u circuitu di ricompensazione contribuiscenu à l'elaborazione di segni alimentari esterni quali stampe di alimenti [6], [7], [8], [9], è i disfunzioni di u circuitu di ricompensazione sò ancu associati à obesità è a tossicità. [2], [10], [11], [12], [13], [14]. In u presentu studiu dimustremu cume l'attività tonica, i risposti regionali è l'interconnettività di u circuitu di ricompensa ponu esse i meccanismi critichi spiegendu l'alimentu in eccessu è l'obesità.
I cibisia palatable portanu una forte forza motivazionale. A vista di una torta deliziosa o l'odore di u nostru cibù favuritu pò suscitare un forte impulsu per manghjà avà, è l'esposizione à tali segni pò annullà i segnali di a sazietà fisiologica è scansione u consumu di alimenti [15]. Eccellenza dipende assai da l'equilibrio trà u circuitu di ricompense è di e reti chì inibiscenu a ricerca di ricompense, cum'è i curti prefrontali dorsolaterali. [16], [17], [18]. A letteratura attuale da studi di imaging in umani suggerisce chì l'obesità sia caratterizata da un squilibtu in sti sistemi, in chì u circuitu di ricompensa hè iperattivu per ricompensà l'anticipazione in obesità è chì e reti inibitori ponu difettosamente esercitare cuntrollu nantu à u circuitu di ricompensa [2], [10], [11], [12], [13], [14], [19]. Ci sò grandi differenze individuali in a risposta di u circuitu di ricumpensa versu l'alimenti, è questu pò esse un fattore criticu chì cuntribuisce à manghjà eccessivamente è obesità [2]. L'unità di premiu di u persunale di personalità hè assuciatu à u piacè di l'alimentu è u pesu di u corpu [20], E studii fMRI anu rivelatu chì predice ancu e risposte di u ventral striatum à appetizing pictures alimentari in individui di pesu normale [21]. Altrimenti, a sensibilità self-riputata à i segni di cunsumu externi hè correlata positivamente cù a interconnessione di u circuitu di ricompensa [22]. Cuncu à questi risultati, i studii fMRI anu confermatu chì u circuitu di ricompense di l'individui obese sia ipersensitibile à a mera vista di alimenti. I soggetti obesi mostranu risposte elevate à e immagini di alimenti in amigdala, nucleo caudatu è corteccia cingulata anterior [10], [19], è hè statu annunziatu chì questu iperattività di u circuitu di ricompensa dopaminergica pò fà chì e persone obese sia prubabilmente in eccessu. Studii PET, ancu di più, dimustranti cumplessità dopaminergiche in i meccanismi di l'abuso di droghe è da assunzione di alimenti eccessivi, suggerendu chì almenu in certi casi l'ubesità pò esse caratterizata cum'è una "dipendenza di a mancia". I percorsi di ricompense dopaminergici in u medenziuquintu modulanu sia u cunsumazione di l'alimentu è di u droga [23] in particulare per mezu di a creazione di sensazioni di cibo è brama di droghe [24], è sia droghe sia l'alimentu esercanu i so effetti di rinforzamentu aumentendu a dopamina in regioni limbiche. I pazienti cù i disordini di dipendenza mostranu tonicamente u baseline D2 u recettore (D2R) densità in u striatum, è a liberazione dopata di dopamina dopu in l'amministrazione di u droga di l'abuso. Simili à i farmaci di l'abusu, u cunsumu di l'alimentu hè associatu cù a liberazione di dopamina in u striatusu dorsale in soggetti in sanu, è a quantità di dopamina liberata hè correlata positivamente à e valutazioni di piacevità d'alimentu [12]. Simili a i pazienti cù disturbi di viti, i soggetti obesi sò stati basati in striatale basale D2R densità, chì hè direzionalmente proporzionale à BMI [11].
Ancu se alterata sensibilità di u circuitu di ricompensazione pò esse un fattore criticu spiegazione di obesità, resta sempre sfuggente cume i circuiti di ricompensa contribuiscenu à funzioni di premiazione anticipatoria alimentari in individui obesi. Prima, dimonstrazioni precedenti di elevate risposte à i circondi di ricompensa per alimenti in materii normali è obesi [10], [19] ùn anu micca trattatu differenze in a attività basica tonica di u circuitu di ricompense in u cervellu. Tonicamentu u metabolicu di glucosio à basse in a corteccia prefrontale prevede una dopamina dopia striatale D2 densità di u receptore - un segnu distintivu di u circuitu di ricompensa disregulata - in sughjetti obesi [17]. Tuttavia, sì l'attività tonica di i reti neurali chì pratichi u premiu anticipativo prevede una risposta ignota à risposti funziunali à i segni di manghieri esterni. Dopu, solu una manciata di studii anu presu un approcciu à livellu di sistemi per testà se l'ubesità altererà a connettività funzionale di u circuitu di ricompensa. Mentre un recente studiu di imaging in umani sani ha dimustrandu chì a connettività in u circuitu di ricumpensa umana dipende da a sensibilità individuale per i segni di cunsumatori externi [22]l'altri chì implichi oggetti obesi è di pesi normali suggerenu chì l'obesità hè specificamente associata à a connettività funzionale carente da l'amigdala à a corteccia orbitofrontale, (OFC) è a connettività elevata da l'OCU à u striatum ventral [25]. Tuttavia, i meccanismi esigenti di neurale sottu basatu di sti cambiamenti funziunali restanu ignoti.
In questu studiu hà fattu applicà imaging cerebrale multimodale combinendu [18F] FDG PET cun un esperimentu fMRI chì implica una ricompensa anticipatoria indotta da a presentazione di alimenti di gustu è blandi. Nota chì ancu se ùn ci hè micca consegnatu alcun vantaghju à i participanti, usamu u terminu "ricumpensa anticipatoria" per u sumentu di a concisione, cume si vedenu biti assai soddisfacenti cum'è l'alimentu induce cunfidenzialmente risposte di anticipazione premiate in u striatum ventrale, ancu quandu senza ricompense ne sò in realtà consegnatu [21]. Hè statu stabilitu chì l'utilizazione di u glucosu hè strettamente assuciatu cù a frequenza di spiking [26]per quessa, e misure di metabolismu di glucosio ponu esse usate per misà l'attivazione tonica di basa di u cervellu quandu dumina. Da aduprà una pinta iperinsulinemica primata [27] durante a scansione PET, simu stati capaci di paragunà u metabolismu di u glucosiu cerebrale di l'individui obesi è di pesu normale in una situazione induve u corpu hè in un statu saziatu in termini di segnalazione di l'insulina. L'esperimentu fMRI ci hà permessu di paragunà sì l'individui obesi è di pesu normale differenu in quantu à e risposte cerebrali regiunali è à a connettività efficace di u circuitu di ricumpensa durante a visualizazione di cibi appetitivi vs. Infine, cumbinendu i dati PET è fMRI ci hà permessu di aduprà i tassi metabolichi regiunali di glucosiu (GMR) derivati in u PET scan per prevede e risposte cerebrali à alimenti appetitivi in l'esperimentu fMRI.
Materiale è Metodi
participanti
U Cunsultu Eticu di u Distrettu di u Spitalu di u Sud-Ovest-Finlandia hà appruvatu u protocollo di studiu è tutti i participanti firmavanu formi di permessu appruvati da l'ETical L'estudiu hè statu fattu in accordu cù a dichjarazione di Helsinki. Table 1 presenta una sintesi di i participanti. U gruppu obese era cummerciu di dinò nanzu induve e sughjuli obesu morbosamente intatti (M.)BMI = 43.87, SDBMI = 6.60). Cinque di quelli chì usavanu un medicamentu antidiabeticu orale sò stati esclusi da i studii PET. Sedici sedi da u volontariu in pesi normali intatti da u neurologu hà servitu da cumenti (MBMI = 24.10, SDBMI = 2.07) è sò stati accatastati cù i pazienti in quantu d'età, altezza, è indici di ipertensione (ie pressione sanguigna). U disordini alimentari, i disturbi mentali severi è l'abusu di droghe sò stati criteri di esclusione per tutti i participanti. Un sughjettu di pesu normale hè statu esclusu da l'analisi di dati fMRI a causa di un eccessivu muvimentu di a testa.
Table 1. Caratteristiche di i participanti.
doi: 10.1371 / journal.pone.0031089.t001
Misurazioni comportamentali
Prima di l'esperimentu, i participanti anu avutu a so sensazione di fame usando una scala visuale analoga. Dopu à l'esperimentu fMRI, i participanti valutavanu a valenza (piacevità versus sgradevimentu) di i stimuli sperimentali nantu à un computer cù u Manichin di Autucessivazione [28] cun una scala chì va da 1 (spiaghja) à 9 (piacevole).
Acquisizione è analisi PET
I studii sò stati effettuati dopu à u fastu d'ore 12. I sughjetti si sonu da bevande contenenti caffeina è da fumatori 24 ore prima di studii di PET. Ogni tipu di attività fisica furtiva era proibita da a sera precedente. Due catetere sò stati inseriti in vene antecubitali, una per infusione salina, insulina è glucosu è iniezione di radiotrazore [18F] FDG, è un altru in u bracciu cuntrattatu cunsideratu per un sondaggio di sangue sanguinatu. A tecnulugia di u morsu euglycemic hè stata usata cum'è descritta in precedenza [27]. A percentuale di infusione d'insulina era 1 mU · kg-1 · Min-1 (Actrapid, Novo Nordisk, Copenhagen, Danimarca). Durante a iperinsulinemia, euglycemia hè stata cunsiderata infundendu 20% glucose per via endovenosa. A percentuale di perfusione di glucosu hè stata adatta in cunfurmazione di a concentrazione di glucosio in plasma misurata ogni 5 – 10 min da u sangue arterialized. À u puntu puntuale 100 + −10 minuti di pinza euglycemic hyperinsulinemic, [18F] Fgg (189 ± 9 MBq) hè statu injectatu per via endovenosa sopra 40 u doppiu è u scansione dinamica di u cervellu per 40 min (frames; 4 • 30 s, 3 • 60 s, 7 • 300 s) Durante a scansione sò stati prelevati campioni di sangue arteriale per analisi di radioattività. Un scansu PET Advance di GE (General Electric Medical Systems, Milwaukee, WI, USA) cun risoluzione di 4.25 mm hè statu adupratu per studii PET in precedenza [29], [30]. [18F] U FDG hè statu sintetizatu cum'è descrittu in precedenza [31]. A radioattività di u plasma hè stata misurata cun un contatore gamma automatica (Mago 1480 3), Wallac, Turku, Finlandia.
A tassa di assunzione di glucosu cerebrale hè stata misurata per ogni voxel separatamente da u scannamentu dinamicu di PET, cum'è descrittu in precedenza [29], [30], eccettu chì una constante sferzata di 0.8 hè stata usata [32]. A normalisazione è l'analisi statistica di e immagini di u metabolicu di glucosiu parametricu sò state svolte cù un prugramma SPM 5 (www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/). L'imaghjini parametrici sò stati nurmalizati in un mudellu di metabolismu glucosiu internu in u spaziu MNI cù trasfurmazioni lineari è non lineari, è lisciatu cù un kernel Gaussian di FWHM 10-mm. Semplici t-cuntrasti per e immagini parametriche normalizate sò stati aduprati per analizzà e differenze di gruppu in u metabolismu di u glucosiu. A soglia statistica hè stata stabilita à p <.001, senza correzione, cun una dimensione minima di cluster di 100 voxels contigui. Per correzioni di picculi volumi (SVC) in i dati PET, e regioni di interessu anatomicamente definite a priori in u sistema di ricompensa (nucleu caudatu, amigdala, talamu, insula è corteccia orbitofrontale) sò state definite aduprendu u pickatlas WFU [33] è AAL [34] atlas.
Disegno sperimentale per fMRI
Stimuli è design sò riassunti in figura 1. I stimuli eranu fotografie digitali a culore cumpletu di cibi appiccificanti (per esempiu, cioccolata, pizza, bistecca), cibi sfumati (per esempio, lenticchie, cavuli, biscotti) è automobili parechje in i caratteri visivi di bassa livellu cum'è luminosità media, u cuntrastu RMS è globale energia. Un campione indipendente di volontarii sani 29 hà valutatu a valenza (disprossibilità versus piacevità) di i stimuli cù u SAM. L'analisi di i tarreni di valenza (MAppetitu = 6.64, Mbland = 3.93, MCars = 4.41) hà stabilitu chì i cibi appetitosi sò stati classificati cum'è più piacevuli cà l'alimenti insipidi, t (28) = 10.97, p <.001, è vitture, t (28) = 7.52, p <.001, ma ùn ci era nisuna differenza in u piacè di l'alimenti sani è di e vitture, t (28) = 1.19.
Figura 1. Pruduzione sperimentale per fMRI è esempi di i stimuli aduprati.
I partecipanti anu visto alternativamente epoche 15.75 di alimenti apprezzanti, automobili, cibi insani. Ogni epoca era cuntene di sei stimuli sperimentali pseudorandomly misti cun 3 eventi nulli.
doi: 10.1371 / journal.pone.0031089.g001
Durante a scansione, i sughjetti anu viste l'alternative 15.75-seconda ephe chì contenessu sei stimuli da una categoria (cibani appetitivi, cibi insignuli o automobili) miscelati cù 3 eventi nulli. Per u studiu di u prucessu implicitu di e immagini di l'alimentu, usamu brevi durata di mostra di stimuli è un compitu comportamentale chì ùn era micca nant'à u valore hedonicu di i stimuli: Un test unicu hà cumparatu una presentazione 1000 ms di una immagine di stimulu seguita da un centralu à pocu di cuntrastu croce (750 ms). I eventi nullu anu presenti una presentazione 1750 ms di una croce à bassa cuntrastu. I stimuli di a manghja è di a vittura eranu spostati leggermente à sinistra o à a destra di u schermu, è i partecipanti sò stati urdinati di preme u bottinu di sinistra o diritta secondu quale parte u stimulu hè statu presentatu. Nantu à i testi nulli ùn era stata richiesta alcuna risposta. L'ordine di i stimuli durante ogni epoca era pseudo-randomiziatu per u tippu di prova (stimulu o nullu), tali chì micca più di trè pruvie consecutivi eranu di u stissu tipu. Questa pseudo-randomizazione hà fattu aumentà l'efficacità di u progettu, puru mantendu l'impredictibilità di e iniziali di stimuli in i participanti senza ingenuità [35]. U campu visuale di i stimuli era randomizatu è cumplettamente contrapattu. In tuttu, ci hè un totalu di prova di alimenti appiccicanti 72 (in epoche 12), prove di alimenti 72 bland (in epoche 12) è in prova di veicule 144 (in epoche 24). Per aghjunghje u pocu di u putere di u prughjettu è per prevene l'effetti di trasmissione di vede l'alimenti appetitivi, l'ordine di e tempi di stimulu hè statu fissatu in tale modu chì a tappa di stimulu di l'automu fù sempre presentata trà l'epucazione di stimulu appetitosa è blanda. L'età di a partenza di u compitu hè stata equilibrata à traversu i participanti. A durata totale di a missione era 14 minuti. I participanti anu praticatu a missione fora di u scanner prima di avè iniziutu l'esperimentu fMRI.
Acquisizione è analisi fMRI
E sessioni di scansione anu avutu intornu à a mattina è à meziornu (9 am – 2 pm). I partecipanti sò stati urdinati di aste da manghjà è bè solu acqua da u almeno 3 ore prima di scansione. L'imaging MR hà stata fatta cun Philips Gyroscan Intera 1.5 T CV Nova Scanner duvale à u centru Turku PET. Immagini anatomiche di alta risoluzione (1 mm3 risoluzione) sò stati acquistati cun una sequenza ponderata di T1 (TR 25 ms, TE 4.6 ms, angulu di rotazione 30 °, tempu di scansione 376 s). I dati funzionali interali cerebrali sò stati acquistati cun una sequenza di pianificatore di eco-pianarule (EPI), sensibile à u cuntrastu di u segnu di u livelli di sangue-ossigenu (BOLD) (TR = 3000 ms, TE = 50 ms, 90 ms, Angulu 192 °, 64 mm FOV, matrice 64 × 62.5, larghezza di banda 4.0 kHz, spessore 0.5 mm, fossa 30 mm trà fette, 270 intercalate fette acquistate in ordine crescente). Un totale di volumi funzionale 5 sò stati acquistati, è i primi volumi 5 sò stati scartati per permettenu effetti di equilibriu. I dati sò stati prucessati è analizzati cù l'urdinazioni di SPMXNUMX (www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/). L'imografie EPI eranu interpolate sinc in u tempu per correggere e differenze di tempu di fette è rializeggiati à a prima scansione da transformazioni di corpu rigide per correggere i movimenti di a testa. EPI è e immagini strutturive sò state coregistered è normalizate à u mudellu standard T1 in u spaziu MNI (Institutu Neurologicu di Montreal (MNI) - Consortiu Internazionale per a mappazione di u Cervello) cù trasformazioni lineari è non lineari, è lisciatu cù un nucleo Gaussianu di FWHM 8-mm.
Analisi di l'effetti regionali
Un mudellu di effetti aleatorii di u cervellu sanu hè statu implementatu aduprendu un prucessu in duie tappe (primu è secondu livellu). Questa analisi di effetti aleatorii hà valutatu l'effetti nantu à a basa di a varianza inter-sughjettu è hà permessu cusì inferenze nantu à a pupulazione chì i participanti sò stati tratti. Per ogni participante, avemu usatu un GLM per valutà l'effetti righjunali di i parametri di travagliu nantu à l'indici BOLD di attivazione. U mudellu includia trè cundizioni sperimentali (cibi appetitivi, cibi insipidi è vitture) è effetti senza interessu (parametri di riallineamentu) per tene contu di a varianza ligata à u muvimentu. A deriva di u segnale à bassa frequenza hè stata rimossa aduprendu un filtru high-pass (cutoff 128 sec) è hè stata applicata a mudellazione AR (1) di autocorrelazioni temporali. L'imaghjine di cuntrastu individuale sò state generate cù u cuntrastu appetizing - bland foods, è ancu per l'effettu principale di l'alimenti (vale à dì appetizing and bland foods contra altri effetti di interessu). L'analisi di u secondu livellu hà adupratu queste immagini di cuntrastu in un novu GLM, è hà generatu immagini statistiche, vale à dì, carte SPM-t. Cù disegni equilibrati à u primu livellu (vale à dì eventi simili per ogni sughjettu, in numeri simili) sta analisi di u secondu livellu apprussimata da vicinu un veru cuncepimentu d'effetti misti, sia in a varianza sia in u sughjettu. L'analisi iniziale hà rivelatu chì nimu di i cuntrasti di secondu livellu trà gruppi era significativu quandu hè stata applicata una correzione stretta di falce scuperta falsa (FDR) à p <.05. Di conseguenza, a soglia statistica hè stata stabilita à p <.005, micca corretta, cun una dimensione minima di cluster di 20 voxels contigui per i paragoni trà gruppi.
Interazione psicofisiologica (PPI) in u mudellu lineare generale (GLM)
A cunnessione fisiologica trà 2 regioni di u cervellu pò varia in funzione di u cuntestu psiculicu [36] cunnisciutu cum'è Interazione psicofisiologica (PPI). L'IPP pò esse identificatu da mudelli lineari generali sensibili à a modulazione cuntestuale di covarianza riluttatu da attività. In cuntrastu cù a modellazione casuale dinamica o a mudellazione di l'equazioni strutturali di a connettività di rete, i IPP ùn necessitanu micca un mudellu anatomicu specificatu. Invece, si principia cù una regione di 'fonte' è identifica tutti i vosselli / cluster di u 'obiettivo' in u cervellu cun chì a fonte hà a cunnessione dipendente da u cuntestu. E regioni urigine ùn anu micca necessariamente esse correlate cù u travagliu o u cuntestu solu, ma l'interazzioni trà questi fattori. I IPP significativi ùn indicanu micca a direzzione o a neurochimica di l'influenze causali trà e regioni di prupietà è di destinazione, nè a connettività sia mediata da cunnessioni mono- o polipisapttiche, nè cambiamenti in neuroplasticità strutturale da epoca à epoca. Tuttavia, esse indicanu l'interazzioni trà i sistemi regiunali, è i risultati di IPP accordanu cù altri metudi di connectività cum'è a modellazione causale dinamica [37].
U nucleo caudatu à destra era adupratu cum'è a regione sorgente per l'analisi di a connectività per u cuntrastu appetitiu diminutivu pudente. U massimu globale (2, 8, 4) per questa regione in u cuntrastu obesu di u secondu livellu versus u pesu normale in l'analisi di dati PET (veda sottu) era usatu per deriva una stima statisticamente indipendente per u centru di a regione di fonte; ciò hè tuttu chjaramente contra a 'doppia immersione' in a selezzione di a regione di fonte [38], è permessu l'integrazione teoricamente plausibile di i dati PET è fMRI. Un ROI sfericu cù un radiu 10 mm hè generatu in sta situazione. A seri tempu per ogni participanu fù calcolata cù u primu valore specimu da tutti i seri tempu voxel in u ROI. Questa seri tempu BOLD hè stata deconvolta per stima una 'serie tempu neuronale' per questa regione aduprendu i parametri predefiniti PPI-deconvolution in SPM5 [39]. U termu di l'interazione psicofisiologica (regressor PPI) hè statu calcolatu cum'è un elementu elementu-elementu di u seriu tempu neuronal di ROI è un vettore chì codifica l'effettu principale di l'attività (ie 1 per alimenti appetitosi, −1 per cibi blandi). Stu pruduttu hè allora cumvolvedu da a funzione hemodinamica canonica (hrf). U mudellu hà ancu riguardatu i principali effetti di a missione cumpressa da l'HFR, a 'serie temporale neuronale' per ogni 'sorgente' è u regressore di u muvimentu cum'è effetti di nè interessu. Modelli PPI di saggiu [36] eranu fatti, è cumparite immagini per u PPIs positivi è negativi. Quest'analisi di u cerebru sanu identificatu regioni anu cambiatu in a connectività cù a regione sorgente secondu o cuntestu (cioè, cunsumanti appetitivi contra l'altru). E immagini di u cuntrastu sò allora entrate in analisi GLM di u secondu livellu per u cuntrastu d'interessu è i t-mappe SPM generati cù a teoria Gaussiana di Campu Casuale per fà inferenze statistiche.
Risposte alla lingua
Misurazioni comportamentali
L'à i stimuli di a valenza di stimulu sò stati analizzati cù un 3 (stimulu: cibi appiccicanti vs. cibi insigni vs l'automobilità) × 2 (gruppo: obesi vs pesu normali) ANOVA misto. Questu hà rivelatu chì e valutazioni di valenza differevanu significativamente trà categorie di stimuli, F (2,60) = 6.01, p = .004, ηp2 = .17, ma eranu simili in gruppi obesi è di pesu normale (F = 1.46). Paragoni multipli cù e currezzione di Bonferronni anu rivelatu chì i participanti anu valutatu i cibi appetitosi cum'è più piacevuli cà i cibi insipidi, t (31) = 4.67, p <.001, o vitture, t (31) = 2.76, p = .01, ma ùn anu micca valutatu sordu cibi più piacevuli cà e vitture, t (31) = .41. E valutazioni di a fame eranu ancu uguali in i gruppi di pazienti è di cuntrollu (p> .05).
Metabolismu di glucosio in cervello
I sughjetti obesi anu avutu un metabolismo di glucosu significativamente più altu in u nucleo caudatu di diritta chè ne anzianu i normali pesi (X = 4, Y = 8, Z = 4, T = 3.97, p = .03, SVC) (figura 2), ma micca in qualunque altra regione di interesse a priori (amigdala, talismanu, insula, o cortex orbitofrontale).
Figura 2. U scansione PET cù 2- [18F] FDG durante l'iperinsulinemia euglycemic mostra chì u tassi metabolicu di glucosio (GMR, µmol / 100 g * min) in u nucleu caudatu destro (X = 4, Y = 8, Z = 4) hè statu significativamente più altu in soggetti obesi piuttostu chì in pesi normali (p<.05, SVC).
U pannellu A mostra a mappa parametrica statistica di l'effettu in mezu à u gruppu, u pannellu B mostra i valori GMR in a materia à u nucleo di u nucleo caudatu.
doi: 10.1371 / journal.pone.0031089.g002
Effetti regionali in fMRI
In tutti i sughjetti, u cuntrastante pastu contra a mance blandu hà avutu un attivu robustu di u circuitu di ricompensa. I fochi di attivazione sò stati osservati in a corticala prefrontale mediale, u gyrus cingulatu anteriori, u striatum ventralu dirittu, l'insula posteriore bilaterale è u gyrus cingulatu posteruu è u precuneufigura 3, Table 2). Tuttavia, analisi tra i gruppi hà rivelatu chì codificà per a ricumpensa anticipatoria era dipende da l'obesità. Le risposte à tutti i cibi (appetitivi è sani) sò stati più alti in obesi rispetto à e sughjetti normali in l'amigdala sinistra, l'ippocampu, a corteccia cingulata posteriore è u gyrus fusiformi, oltre à a corteccia somatosensoriale diritta. Tuttavia, i risposte sò stati più bassi in obesi rispetto à e sughjetti di pesu normali in u gyrus frontale di sinistra superiore. Table 3 presenta una sintesi di sti foci di attivazione.
Figura 3. E regioni cerebrali chì mostranu una risposta maghjina à alimenti appiccicanti vs. cunvenuti assai in tutti i sughjetti.
L'alimenti appetitivi anu aumentatu l'attività in corteccia cingulata anteriore (ACC) è posteriore (PCC), corteccia prefrontale mediale (mPFC), nucleu caudatu dirittu (CAUD) è insula bilaterale (INS). I dati sò tracciati à p <.005, micca corretti per l'ispezione visuale.
doi: 10.1371 / journal.pone.0031089.g003
Table 2. Regioni cerebrali chì mostranu una risposta aumentata à cibi appetitosi versus cattivi in tutti i sughjetti, p <.05 (FDR corregitu).
doi: 10.1371 / journal.pone.0031089.t002
Table 3. Differenzi trà u gruppu (obesi vs. pesu nurmale è pesu nurmale vs obesi) differenze in risposte cerebrali à tutte (appetitose è insipide) immagini di alimenti, p <.005 (unc.).
doi: 10.1371 / journal.pone.0031089.t003
Dopu, avemu dumandatu se e sughjuli obesi mostranu risposte funziunali più grandi specificamente à l'alimentu appetitiu, anzi micca. A stu scopu, anu fattu una analisi di interazzioni trà u gruppu (obese, pesu normale) è u tippu di l'alimentu (appetitosu, blandu). Cuntinuu à a previsione chì l'obesità sarebbe associata à l'iperattività in u circuitu di ricompensa, a risposta à l'alimentazione appetitiva versus cibi insignificanti in u nucleu caudatu destro era maggiore in abusi obesi che in individui di peso normali (Figura 4a, Table 4). À u cuntrariu, i sughjetti obesi anu avutu risposte funzionali più chjaresu à l'alimentu appetitariu vs à l'arbittu cunniscioliu chè ne fanno sughjetti di pesu normali in l'ula isoletta, cortex frontale laterale, lombu parietale superiore, corteccia orbitofrontale diritta e gyrus temporale superioreFigura 4b, Table 4). Cusì, i sughjetti obesi parenu avè un squilibrio in risposte funzionali regionali à a ricompensa alimentaria anticipata: risposte più grandi in u nucleu caudatu è risposte più chjaru in parechje regioni corticali frontali
Figura 4. Risposte differenziali BOLD per alimenti appiccicanti è blandi in sughjetti normali è obesi in u nucleo caudatu è in a insula anteriore.
E risposte cerebrali à appetitivi vs. cibi insipidi eranu più grandi in u capu di u nucleu caudatu dirittu (CAUD) di i pazienti obesi, mentre chì e risposte à appetitosi vs. cibi insipidi eranu più grandi in l'insula anteriore destra (INS) di l'individui di pesu normale. . I dati sò tracciati à p <.005, micca corretti per l'ispezione visuale.
doi: 10.1371 / journal.pone.0031089.g004
Table 4. Differenzi trà u gruppu (obesi vs. pesu nurmale è pesu normale vs obesi) differenze in risposte cerebrali à cibi appetitivi versus insipidi, p <.005 (unc.).
doi: 10.1371 / journal.pone.0031089.t004
Infine, per esaminà si l'ipertattività tonicu di u nucleo caudatu osservatu in a [in]18F] L'esplorazione di PET di FDG prevederia una ricompattura anticipatoria anormale per a fMRI, anu estrattu nanzu i valori GMR in i soggetti in u nucleo caudatu da e immagini parametriche GMR. Dopu, sò state aduprate questi valori cum'è regressore in un mudellu di u secondu livellu paragunà e risposte BOLD à l'alimentu appetitivu contra a mance blandu in fMRI. Quest'analisi hà mostratu chì a meticolisazione di u glucosu in u nucleo caudatu pridicava risposte più chjarite à l'alimentu appiccicanti è cusì particulari nant'à a curtex frontale laterale di destrafigura 5). Quest'ultima hè cunsegna cù u cuntrollu inaccessorio insufficiente di i sistemi di ricompensazione subcorticale da a corteccia frontale.
Figura 5. A tassa metabolica alta di glucosio (GMR, µmol / 100 g * min) in nucleo caudatu durante a scansione PET 2- [18F] FDG era negativamente associata cù risposte à alimenti appiccanti è cioè in corti frontali laterali destra (LFC) in l'esperimentu fMRI.
U pannellu A mostra a regione in cui hè stata osservata a differenza, u pannellu B mostra un spaziu di risposta di GMRs è BOLD.
doi: 10.1371 / journal.pone.0031089.g005
Interazioni psicofisiologiche
Dopu avè trovu evidenze per un rolu centrale di u nucleu caudatu in a mediazione di una ricumpensa anticipativa anormale in l'obesità, avemu dumandatu dopu se sta regione cerebrale abbia una connettività anormale funzionale legata à u compitu cù altre regioni principali di u cervellu, cume quelle di u sistema limbic. Hè cusì, avemu dumandatu chì regioni cerebrali seranu centrali in a modulazione di l'attività anticipativa ligata à a ricumpensa in u nucleu caudatu mentre vedevanu appetizing versus bland foods. Avemu usatu interazioni psicofisiulogiche per determinà a connettività funzionale di u nucleu caudatu, aduprendu u voxel cù a differenza più alta in u metabolismu di u glucosiu in i dati PET cum'è u centru di a regione di sementi. Avemu trovu chì i sughjetti obesi anu mostratu una connettività significativamente più forte trà u nucleu caudatu dirittu è l'amigdala basolaterale destra (X = 33, Y = -5, Z = -16, T = 3.92, p <.005, unc.), Corteccia somatosensoriale primaria (X = 39, Y = -13, Z = 32, T = 3.63, p <.005, unc.) È insula posteriore (X = 30, Y = 14, Z = 18, T = 3.47, p <.005, unc .) di i sughjetti di pesu normale (figura 6).
Figura 6. Connettività efficace.
Quandu si vede appetizing versus bland foods, a connettività efficace trà u nucleu caudatu dirittu è l'amigdala diritta (AMY), insula (INS) è corteccia somatosensoriale (SSC) era più grande in obesi chì in i sughjetti di pesu normale. I dati sò tracciati à p <.005, micca corretti per l'ispezione visuale.
doi: 10.1371 / journal.pone.0031089.g006
Articulu discussione
Stu studiu rivela i modi specifichi in cui l'obesità modifica a capacità di risposta è cunnessioni funzionali di u circuitu di ricompense in u cervello. Specificamente, i risultati sottolineanu un rolu centrale per u nucleu caudatu dorsale, una regione chì prumove l'apprendimentu abituale è a motivazione incentivante, in l'integrazione di vari input neurali in u prucessu di ricumpensa anticipativa di l'alimentu. Durante l'iperinsulinemia ottenuta cù una pinza euglicemica iperinsulinemica, u nucleu caudatu dorsale avia un metabolismu basale di glucosiu basale in i sughjetti obesi ch'è in i sughjetti di pesu normale. L'esperimentu fMRI hà mostratu chì ancu se i sughjetti obesi è di pesu normale anu datu autoreporti simili à a piacevità di i stimuli alimentari, i stimuli anu suscitatu mudelli differenziali di attivazione cerebrale è cambiamenti di connettività in i dui gruppi. Quandu i cibi appetitivi è insipiti eranu cuntrastati trà di elli, u nucleu caudatu hà mostratu una risposta più grande in i sughjetti obesi. In cuntrastu, i sughjetti obesi ùn anu micca attivatu regioni inibitori corticali, cume i cortici dorsolaterali è orbitofrontali, in risposta à cibi appetitivi; stu fenomenu era ancu significativamente correlatu cù un metabolismu basale di glucosiu basale in u nucleu caudatu dorsale. Infine, a stessa regione di u nucleu caudatu dorsale chì hà mostratu un elevatu metabolismu di u glucosiu in i participanti obesi versus pesu nurmale hà ancu mostratu una connettività aumentata cù l'amigdala è l'isula posteriore in i sughjetti obesi mentre stavanu vedendu cibi appetitivi versus insipidi. Impurtante, questi effetti sò stati osservati in cundizioni induve i participanti ùn eranu micca deliberatamente attenti à u cuntenutu di e immagini di stimulu. Di conseguenza, i risultati suggerenu chì l'elaborazione implicita di a ricumpensa di i segni visivi per manghjà sia modulata da l'obesità, ciò chì pò spiegà perchè l'individui obesi anu prublemi cù a limitazione di u so manghjà vedendu cibi altamente calurichi. Duvemu quantunque nutà chì hè pussibule chì i participanti pudessinu esse stati impegnati in una certa misura in l'elaborazione esplicita di a ricumpensa, ancu se u compitu cumportamentale era indipendente da u valore di ricumpensa di e immagini alimentari. Di conseguenza, i studii futuri anu da stabilisce se l'individui obesi è di pesu nurmale pudessinu differisce in quantu à l'elaborazione di ricumpensa implicita versus esplicita.
Differenze Regionali in u Nucale Caudate
Nucleu caudatu dorsale hè statu implicatu in a abitazione di stimulu-risposta, di motivazione è di condizionamentu abituali, è studii di l'imagerie in umani suggerenu chì contribuisce à varietà di funzioni rilette à a segnalazione di premiazione è a dipendenza. I pazienti cù tossicità vanu più bassi di basa D2 u recettore (D2R) densità in u striatum, è a liberazione dopata di dopamina dopu in l'amministrazione di u droga di l'abuso [40]. U cunsumu di l'alimentu hè ancu associatu cù a liberazione di dopamina in u striatusu dorsale in soggetti sani, è a quantità di dopamina liberata hè correlata positivamente à e valutazioni di piacevità alimentaria. [12]. In sperienze fMRI, l'attivazione di u nucleo caudatu hè stata assuciata cù una brama autostata di alimenti specifici [8], è temi obesi sò stati trovati per mostrà elevate risposte striatal à e immagini di alimenti [10]. I sughjetti obesi anu ancu abbassatu u striatale D di basale2A densità di R, è hè statu prupusitu chì questu pò riflessà a regulazione inferiore chì compensa spessu a dopamina crescente aumenta, per via di a sovrastimazione perpetua di u circuitu di ricompense per u consumu di droghe o per mangerà. [11].
Da sfruttà a pinza iperinsulinemica, simulau una situazione in cui u corpu hè in un sazià in termini di segnalazione di insulina. Sebbene questu approcciu ùn simuliate micca completamente a sazie fisiologica in mancanza di stimolazione orosansoriale è di liberazione di ormoni da u budinu, hè statu dimostratu chì u glucosu da veìculu cuntrollu placebo aumenta i marcatori ormonali di a sazietà. [41] è l'attività dopaminergica in u circuitu di ricompense in maschi [42]. Avemu trovu chì u striatum dorsale di i sughjetti obesi resta iperattivu paragunatu à e soggetti di pesu normali durante a morsa iperinsulinemica. Cumu a serratura mantene i livelli stabiliti di glicemia, u elevatu metabolismu di u glucosu in i sughjetti obesi durante a morsa suggerisce chì u nucleo caudatu di i sughjetti obesi pò cuntribuisce à a brama di l'alimentu ancu quandu a concentrazione di glicemia ùn pò micca diminuire. Inoltre, per via di u so implicazione in l'apprendimentu implicitu è in a furmazione di l'usu, u caudatu pò cuntribuisce à a trasfurmazione di signali impliciti (periferichi) è espliciti (visuale, orosensori) di sazietà. Questi segnali puderanu successivamente dà à manghjà eccessivi ancu quandu u corpu ùn avesse bisognu di ingesta energetica supplementare.
Hè statu stabilitu chì in i sughjetti obesi, D2A disponibilità à R in striatum hè asociata negativamente à u metabulismu di glucosio frontocorticu [43]. I nostri dati cumminionati di PET-fMRI parallanu à questi risultati. Quandu u metabolismu di glucosio in nucleo caudatu hè statu utilizatu cum'è regressore per modellà e risposte funziunali à l'alimentu appiccicanti è cusì assai in fMRI, avemu trovu un associazione negativa significativa cù u metabolismu di u glucosu in u nucleo caudatu è i risposti BOLD prefrontalifigura 5). Di conseguenza, l'incusazione di travaglià i meccanismi prefrontali chì contribuiscenu à l'attribuzione di controllo inibitoria è salience attribuisce à l'alimentazione in abbandunà a soglia per a segnalazione di ricompensa indotta da alimenti in u nucleo caudatu. Tuttavia, anu da annunziatu chì alcuni studii precedenti [19] anu riportatu elevate risposte frontali à e immagini di l'alimentu in individui obesi contra i pesi normali. Hè prubabile chì queste discrepanze in i studii riflettenu impegni di travagliu dipende da a corticale frontale: mentre u nostru studiu implicava l'elaborazione implicita di i punti alimentari presentati brevi, Rothemund è i colleghjatori pussutu dà una presentazione di stimuli relativamente lunga cù un travagliu di memoria. Hè cusì possibili chì l'individui obese ùn puderete micca attivà i circuiti di cunsequiu cognitivo, in particulare quandu ùn trattanu esplicitu micca i cibi chì stanu visualizendu. Di conseguenza, stu fattu suggerisce chì ancu e "vitture invisibili" o incustodite in vari annunzi puderebbenu scansà impulsi forti per manghjà in individui obesi.
Connettività efficace di u Caucate Nucleus è Amygdala
L'amgdala hè implicatu in i primi stadi di a trasfurmazione di ricompensazione [44], è mostra una risposta rispettabile à e presentazioni visive di alimenti [6], [22]. Differenze individuale in ambiguu una ricompensa [21] è u pesu di u corpu [10] sò cunnisciutu per influenzà i risposti di l'amigdala à e presentazioni visive di alimenti. In u presentu studiu hà truvatu dinò chì e risposta di l'amigdala à l'alimentu sò state elevate in i sughjetti obesi. Inoltre, quandu sò stati esaminati i mudelli di connectività efficace (NPP) di i nuclei caudati, anu truvatu chì a connettività di u nucleo caudatu è a amigdala ipsilaterale anu statu elevata in i soggetti obesi. In generale, questi dati si accordanu cun risultati antecedenti in soggetti di pesi normali chì mostranu chì a connettività efficace tra l'amigdala è u stratu hè influenzata da e differenze individuali in a so autucusata di mangiate da a vista di alimenti ('sensibilità di a manciata esterna') [22]. Tuttavia, mentre studi precedenti anu trovatu chì in particulare l'astru ventralu sia implicatu in a anticipazione di u premiu [21] è questu accoppiamento tra u striatum ventrale (nucleo accumbens) è l'amigdala hè influenzatu da a sensibilità di l'ambiente esterno [22], truvatu chì l'obesità hà influenzatu l'accoppiamento tra l'amigdala è e parti più dorsali di u nucleo caudatu. L'evidenza nantu à u rolu di u striatu dorsale in a trasfurmazione di ricompensazione hè piuttostu mischiata, cù alcuni studii chì le leganu à a prucessione anticipatoria [45] è d'altri à consumatori [46] ricompense. Tuttavia, u rolu di u striatum dorsale in a codifica di l'associazioni à l'azione-risultatu per e potenziale ricompense hè megliu stabilitu [47], [48]. Di cusì, propurnemu chì l'esposizioni ripetute à alimenti gustosi in obesità danuie a forti associazioni di rispettu stimuli-premiu alimentari è preferenze, è valutazioni implicite di risultati impegnati riguardanti i vantaggi potenziali in l'individui obesi modulanu cusì modulate l'interconnettività tra l'amigdala è u striatu dorsale in vista di cibi.
L'interpretazione di un PPI significativu hè chì ci sia impegnamentu differenziale di e cunnessioni anatomiche cum'è una funzione di cuntestu psiculicu. Benchì u PPI ùn pò esse usatu per rivelà chì tali connessioni esistenu o micca, hè probabile chì i IPP osservati riflettenu cambiamenti in l'engagement di ligature anatomiche dirette tra a semina è e regioni target, perché tali cunnessioni anatomiche dirette tra u striatum è l'amygdala sò supportate. da traccia di studii in altri primati [49], [50]. Tuttavia, i PPI ùn ponu micca aduprà a direzionalità di a connectività osservata, dunque ùn si pò micca di dì si i) u metabolismu di glucosio aumentatu in u nucleo caudatu aumenta a connettività trà u nucleo caudatu è l'amigdala o ii) l'incrassi di amygdala aumentanu u metabolismu di u glucosu in nucleo caudatu.
E neuroni d'Amygdala facilitanu a ricerca di ricompensazione per e so proiezioni à u striatum [44]. A stimolazione di i recettori μ-oppioidi in u striatum scatula dà à manghjà, ma questu pò esse bloccatu da inattivazione di l'amigdala [51], [52]. Di conseguenza, elevata connettività amygdalo-striatal pò cunduce à incrementi tonichi in l'attività di u nucleo caudatu, chì puderebbe esse u meccanismu criticu spiegazione chì mangiava troppu in obesità. Assimilati, l'amigdala pò esse implicata in a ricompensa alimentari anticipata attribuendu valenza emotiva à stimuli alimentari apprezzanti è influenendu in manzi di manciari sapienti è compulsivi cù maghjine connettività cù u nucleo caudatu dorsale.
Connettività efficace di u Caucate Nucleus è Insula
L'analisi PPI hà rivelatu chì l'interconnettività trà l'astru dorsale è l'insula posteriore hè stata elevata in le suje obese rispetto à quelle normali, mentre e risposte regiunali à l'alimentazione appiccicanti è cusì insani in l'insula anteriore sòranu più chicse in le parti obese. L'insula anteriore integra signali autonomi è viscerali in funzioni motivazionali è emozionali, mentre l'insula posteriore pensa sottu à l'inserzione somatosensoriale, vestibulare è motoru, è monitorà i stati di u corpu [53]. Un travagliu recente tocca dinò chì a segnalazione somatosensoriale di l'insula pò contribuire significativamente à a dipendenza, in particulare cù impulsi à cunsumà a droga di l'abusu (vedi riveduta in rf. [53]). I Studii anteriori à PET è fMRI anu cundutu à l'insula in a prucietta di piacevità di urti di manghieri esterni [8], [9], [46], ma i segnali periferi cum'è leptina influenzanu ancu a risposta insulare à vede l'alimentu. In mancevuli carichi di leptina, e risposte insulari di alimenti appetitosi sò più grandi durante a carenza di leptina, è nò in quantu à u sostitu di u leptina [54]. Inoltre, in i sughjetti obesi cun deficienza di leptina, u sostitu di leptina aduprare e risposte insulari à vede l'alimenti appetitivi [55]. Cum'è l'ula processa sia inghjetti internu (cioè hormonali) sia esterni (vale à dì visuale) [56], perturbazioni in quest'integrazione di segnali interni è esterni pò rende i sughjuli obesi più prufitti à manghjà troppu in vista di alimenti, à causa di a elevata connettività da l'insula è u striatu dorsale. Cum'è insula posteriore hè impurtata à monitorà e statute di u corpu, a maghjina cunnessione tra insula posteriore è nucleo caudatu dorsale pò implurà chì e rapprese di e stati somatiche post-prandiale da parte di l'isula anu potenziatu di rinfurzà i cumportamenti di l'alimentazione attraverso l'apprendimentu di incentivi sottu u core [18]. Cuntinuu à sta idea, u nucleo caudatu hà ancu mostratu una connettività più alta fatta in travagliu cù corteccia somatosensoriale in obesità, cunfirmendu chì i semplici spunti visivi di alimenti puderianu avviare sensazioni somatici associate à manghjà. Queste sensazioni ponu prumove a nutizia ancu in assenza di segnali fisiologichi di fame [15]. Tuttavia, ci vole à scurdà chì qualchi studi precedenti anu trovatu risposte insulari elevate anteriori à e premiazioni alimentari attesi è consumatori in obesi piuttostu chì in magri [10], [57]. Ancu se ùn avemu micca una spiegazione chiara di questi risultati discrepanti, hè pussibule chì si riflessiscenu differenze in e popolazioni di sughjuli obesi implicati in sti studii, cume a storia di manghjà è e abitudini, è fatturi genetichi è ormonali.
Limitazioni è direzzioni futuri
Una limitazione evidenti di u presentu studio hè chì, malgradu un grande campione di dimensione (n = 35), i confronti tra i gruppi per i dati fMRI ùn eranu micca significativi quandu sò corretti per paragunazione multiple. Ancu se e differenze tra i gruppi sò state osservate in e regioni previste, una certa cautela deve esse garantita quandu interpreta i risultati. Inoltre, si deve insignà chì ùn eranu micca capaci di delimittà appena u meccanulu psiculogicu esatta chì si traduce in risposte elevate di u cervellu à e immagini di alimenti in individui obesi. Benchì avemu acquistatu classificazioni di a piacevezza percepita ('simpatia') di i cibi, questi eranu simuli à traversu e persone obesi è normali. Di conseguenza, l'umulazione elevata di l'alimenti appetitosi in a obesità hè difficiule à cuntribuisce à e differenze in e risposte cerebrali. Tuttavia, si pò speculà chì l'alimentu di l'alimentu piuttostu che li piaci à un gustu puderebbe esse u fattore chjude chì modula i risposti di u cervellu à e immagini di alimenti in obesità. A supplicazione di sta ipotesi, hè statu dimustratu chì, ancu chì l'individui obesi è normali "piaciunu" l'alimenti in manera simile, a brama di alimenti indotta da u stress hè assai più alti in l'individui obese [58]. In i futuri studi studii di l'imagerie funziunali, hè cusì imperativu di scansionà u rispettu di a «brama» è di i «gusti» à l'alimentu in individui obesi contra i pesi normali. Inoltre, perchè e risposte di brama sò mediate da u ligame dopaminergicu di u circuitu di ricompensa, [24], Saria imperativu di cunduce studii cumuni di neurotrasmettitore-PET-fMRI in cui si puderia testà se, per esempiu, a disponibilità di dopamina striata in individui obesi vs magri predice e risposte di u circuitu di ricumpensa à a stimolazione esterna cù l'alimenti.
cunchiusioni
Ci dimustremu chì l'obesità hè associata à un elevatu metabolismu di glucosio di u nucleo caudatu, è ancu cambiate risposte regiunali è alterate a connettività di u circuitu di ricompense quandu si vede appetitanti contra cibi insani. Questi dati parallanu cù i risultati di u cambiamentu di u cervellu in disordini di dipendenza, è sustene u penseru chì l'obesità possa spartà un substratu cumunale cumunu cù a dipendenza [2], [59]. In particulare, una maghjina di sensibilità à l'alimentu di l'alimentu esternu in a obesità pò implichà un impegni-risposta di stimuli anomali è una motivazione di incentivu servita da u nucleo caudatu dorsale, chì a so volta pò esse fruttu di un entratu anormalmente altu da l'amigdala è da u insula posteru è di u dispensu inibitori di u frontale regioni corticali. Quessi cambiamenti funziunali in a risposta è l'interconnettività di u circuitu di ricompensazione è sistemi di controllo cognitivo putenu esse un meccanismo criticu chì spiega in eccessione in obesity.
L'estudiu hè statu fattu in u Centrale di Eccellenza finlandese in Imaging Molecular in Cardiovascular and Metabolic Research, supportatu da l'Accademia di Finlandia, l'Università di Turku, l'Usitu Universitario di Turku, è a Università Åbo Academy. Ringraziemu i radiografi PET Centre di Turku per u so aiutu per l'acquisizione di dati è per i nostri participanti per rende questu studiu pussibuli.
Concepitu è progettatu l'esperimenti: LN JH PN. Efruttatu l'esperimenti: LN JH JCH HI MML PS. Ha analisatu i dati: LN JH JCH HI. Scriveva u paper: LN JH PN.
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