Relazione di Reward from Food Intake and Anticipated Food Intake to Obesity: A Functional Magnetic Resonance Imaging Study (2008)

astrattu

L'obesità hè una malatia crònica chì hè creditata cù più di 111,000 morti annu in i Stati Uniti, chì sò largamente risultatu da a malatia cerebrovascular aterosclerotica, a malatia di u cori, u cancer colorectal, l'iperlipidemia, l'ipertensione, a malatia di a vesícula è a diabetes mellitus.Flegal, Graubard, Williamson è Gail, 2005). Sfurtunatamente, u trattamentu di scelta per l'obesità solu risultatu in una perdita di pisu transitoria (Jeffery et al., 2000) è a maiò parte di i prugrammi di prevenzione di l'obesità ùn riducenu micca u risicu per l'aumentu di pisu futuru (Stice, Shaw, & Marti, 2006). Queste intervenzioni ponu avè una efficacità limitata perchè a nostra cunniscenza di i prucessi etiologichi hè sempre incompleta. Ancu s'ellu hè statu stabilitu chì l'obesità hè u risultatu di un equilibriu energeticu pusitivu, ùn hè micca chjaru perchè certi individui anu un tempu cusì difficiule per equilibrà l'ingesta calorica cù a spesa.

Una spiegazione pussibule hè chì certi individui anu anormalità in a ricumpensa subjectiva da l'ingesta di l'alimentariu o l'ingesta anticipata chì aumentanu u risicu per l'obesità. Certi studiosi ipotizzanu chì l'individui obesi sperimentanu una attivazione più grande di u sistema di ricumpensa meso-limbica in risposta à l'ingesta di l'alimentu (recompensa alimentaria cunsummativa), chì pò aumentà u risicu di manghjà eccessiva.Davis, Strachan, & Berkson, 2004; Dawe & Loxton, 2004). Questu hè simile à u mudellu di sensibilità di rinforzu di l'abusu di sustanzi, chì postula chì certe persone mostranu una reattività più grande di i circuiti di ricumpensa à e droghe psicoattive (Dawe & Loxton, 2004). In cuntrastu, altri ipotizzanu chì l'individui obesi sperimentanu menu attivazione di u sistema di ricumpensa meso-limbica in risposta à l'ingesta di l'alimentu, chì li porta à manghjà eccessivamente per cumpensà sta carenza (Comings & Blum, 2000; Wang, Volkow è Fowler, 2002). Questu hè simile à a tesi di sindromu di carenza di ricumpensa, chì suggerisce chì a ghjente si rivolge à l'usu di l'alcohol è di droghe per stimulà i circuiti di ricumpensa lenta (Comings & Blum, 2000). Una terza ipotesi hè chì una ricompensa anticipata più grande da l'ingesta di l'alimentariu (ricompensa di l'alimentu anticipativu) aumenta u risicu di manghjà eccessivamente (Pelchat, Johnson, Chan, Valdez, & Ragland, 2004; Roefs, Herman, MacLeod, Smulders, & Jansen, 2005).

Dui linee di evidenza implicanu chì pò esse utile distingue conceptualmente trà a ricumpensa alimentaria consumatoria è a ricumpensa alimentaria anticipata. Prima, studii in animali suggerenu chì u valore di ricumpensa di l'alimentariu passa da u cunsumu di l'alimentu à u cunsumu anticipatu di l'alimentu dopu u cundizionamentu, induve i segnali assuciati à u cunsumu di l'alimentariu cumincianu à suscitarà una ricumpensa anticipata di l'alimentariu. Scimmie ingenu chì ùn anu micca sperimentatu ricumpensa in un ambiente dimustranu l'attivazione di i neuroni dopamine mesotelencephalic solu in risposta à u gustu di l'alimentariu; in ogni modu, dopu à u cundizionamentu, l'attività dopaminergica hà cuminciatu à precede a consegna di ricumpensa è eventualmente l'attività massima hè stata suscitata da i stimuli cundizionati chì predichevanu a ricumpensa imminente piuttostu cà da a ricevuta di l'alimentu reale (Schultz, Apicella, & Ljungberg, 1993; Schultz, & Romo, 1990). Kiyatkin è Gratton (1994) truvò chì a più grande attivazione dopaminergica hè accaduta in modu anticipatoriu mentre i rati si avvicinavanu è pressu a barra chì pruducia a ricumpensa di l'alimentu è l'attivazione in realtà diminuì cum'è u ratu hà ricevutu è manghjatu l'alimentu. Infatti, Blackburn, Phillips, Jakubovic è Fibiger (1989) truvò chì l'attività di dopamina era più grande in u nucleu accumbens di i rati dopu a presentazione di un stimulu cundizionatu chì di solitu signalava a ricezione di l'alimentariu chè dopu a consegna di un pastu inaspettatu. Siconda, quantu i participanti travaglianu per guadagnà snack food in un compitu operante (chì sò più tardi permessi di cunsumà) hè un predictore più forte di ad lib l'assunzione calorica di i gradi di piacevule di i gusti di i snacks (Epstein, Temple et al., 2007; Epstein et al., 2004a). Queste dati sembranu ancu implicate chì a ricumpensa anticipata da l'ingesta alimentaria hè un determinante più forte di l'ingesta calorica cà a ricumpensa sperimentata quandu l'alimentu hè veramente cunsumatu. In u cullettivu, sti dati implicanu chì pò esse utile per distingue trà a ricumpensa alimentaria consumatoria è a ricumpensa alimentaria anticipata quandu esaminendu i fatturi di risichi potenziali per l'obesità.

Studi di imaging di u cervellu anu identificatu e regioni chì parevanu codificà a ricumpensa di l'alimentu consumatory in individui di pesu normale. U cunsumu di cibi gustosi, relative à u cunsumu di cibi sgradevoli o alimenti senza gustu, risulta in una attivazione più grande di a corteccia orbitofrontale (OFC) è di l'operculu / insula frontale, è ancu di più liberazione di dopamina in u striatum dorsale.O'Doherty, Deichmann, Critchley è Dolan, 2002; Small, Jones-Gotman è Dagher, 2003; Volkow et al., 2003). Altri studii di l'imaghjini di u cervellu anu identificatu regioni chì parevanu codificà a ricumpensa anticipata di l'alimentu in l'omu di pesu normale. A ricezione anticipata di un alimentu piacevule, versus a ricezione anticipata di un alimentu sgradevoli o un alimentu senza gustu, risultati in una attivazione più grande in l'OFC, amigdala, cingulate gyrus, striatum (nucleus caudate è putamen), area tegmentale ventrale, midbrain, gyrus parahippocampal è fusiforme. giru (O'Doherty et al., 2002; Pelchat et al., 2004). Questi studii suggerenu chì e regioni cerebrali un pocu distinte sò implicate in a ricumpensa alimentaria anticipativa è cunsummatoria, ma chì ci hè una certa sovrapposizione (OFC è striatum). Finu a data, solu dui studii anu paragunatu direttamente l'attivazione in risposta à a ricumpensa di l'alimentu anticipatoriu è consumatory per isolà e regioni chì mostranu una attivazione più grande in risposta à una fase di ricumpensa alimentaria versus l'altra. L'anticipazione di un gustu piacevule, versus u gustu propiu, hà risultatu in una attivazione più grande in u midbrain dopaminergicu, u nucleus accumbens è l'amigdala posteriore destra (O'Doherty et al., 2002). Un altru studiu hà truvatu chì l'anticipazione di una bevanda piacevule hà risultatu in una attivazione più grande in l'amigdala è u thalamus mediodorsale, mentre chì a ricezione di a bevanda hà risultatu in una attivazione più grande in l'insula / operculum left (Small et al, 2008). Questi dui studii suggerenu chì l'amigdala, u midbrain, u nucleus accumbens è u thalamus mediodorsale sò più responsive à u cunsumu anticipatu versu u cunsumu di l'alimentariu, mentri l'operculu / insula frontale hè più responsive à u cunsumu versu u cunsumu anticipatu di l'alimentariu. Cusì, l'evidenza dispunibile pare suggerisce chì e regioni cerebrali distinte sò state implicate in a codificazione di a ricumpensa di l'alimentu anticipativu è consumatory, anche se più ricerca serà necessaria prima di cunclusioni fermi sò pussibuli.

Certi risultati sembranu esse coherenti cù a tesi chì l'individui obesi sperimentanu una ricompensa alimentaria più grande, ancu s'ellu ùn hè micca chjaru se i risultati riflettiscenu disturbi in a ricumpensa alimentaria consumatoria versus anticipata. L'obesi parenti à l'individui magri ricordanu chì l'alimenti ricchi di grassu è di zuccaru sò più piacevuli à u gustu è informanu chì manghjà hè più rinforzante (Rissanen et al., 2002; Saelens & Epstein, 1996; Westenhoefer & Pudel, 1993). I zitelli à risicu per l'obesità in virtù di u tassu di obesità parentale, u gustu di l'alimentu riccu in grassu hè più piacevule è mostranu un stile di alimentazione più avid chì i zitelli di genitori magri (Stunkard, Berkowitz, Stallings è Schoeller, 1999; Wardle, Guthrie, Sanderson, Birch, & Plomin, 2001). I zitelli obesi sò più prubabile di manghjà in assenza di fame (Fisher & Birch, 2002) è travaglià più dura per l'alimentariu chè i zitelli magri (Temple et al., in stampa). I brami di l'alimentariu auto-riportati sò correlati positivamente cù a massa di u corpu è l'ingesta calorica misurata obiettivamente (Delahanty, Meigs, Hayden, Williamson è Nathan, 2002; Forman et al., 2007; Franken & Muris, 2005; Nederkoorn, Smulders, & Jansen, 2000). L'adulti obesi signalanu un desideriu più forte di cibi ricchi di grassu è zuccheru (Drewnowski, Kurth, Holden-Wiltse è Saari, 1992; White, Whisenhunt, Williamson, Greenway è Netemeyer, 2002) è travaglià per più cibo cà l'adulti magri (Epstein et al., 2007; Saelens & Epstein, 1996). L'obesità morbide parente à l'individui magri dimustrava una attività metabolica di riposu più grande in a corteccia somatosensoriale orale, una regione assuciata cù sensazioni in bocca, labbra è lingua.Wang, Volkow, Felder et al., 2002), chì ponu rende l'anzianu più sensibule à e proprietà gratificante di l'ingesta di l'alimentariu è aumentanu u risicu di manghjà eccessiva.

Finu a data, pochi studii di imaging di u cervellu anu paragunatu l'attivazione di u cervellu in risposta à a presentazione di l'alimentu in figura o l'alimentu attuale trà individui obesi versi magri. Un studiu hà truvatu l'attivazione aumentata in a cortezza parietale è temporale dritta dopu l'esposizione à l'alimentu illustratu in e donne obese ma micca magre è chì questa attivazione correlativa positivamente cù i valutazioni di fame.Karhunen, Lappalainen, Vanninen, Kuikka, & Uusitupa, 1997). Rothemund et associés (2007) truvaru una risposta striatum dorsale più grande à l'imaghjini di l'alimenti di alta caloria in l'adulti magri versi obesi è chì a massa di u corpu correlated positivamente cù a risposta in insula, claustrum, cingulate, cortex somatosensoriale è laterale OFC. Stoeckel et associés (2008) hà truvatu una attivazione più grande in l'OFC mediale è laterale, amigdala, striatum ventrale, corteccia prefrontale mediale, insula, corteccia cingulata anteriore, pallidum ventrale, caudate è risposta di l'ippocampu à l'imaghjini di l'alimenti d'alta caloria (versus l'alimenti bassu calori) per i parenti obesi. à magre individui. In ogni casu, l'attivazione di l'OFC è u cingulate in risposta à a visualizazione di l'imaghjini di l'alimenti gustosi correlati negativamente cù l'IMC trà e donne di pesu normale (Killgore & Yargelun-Todd, 2005). Del Parigi et al (2004) truvò chì l'insula dorsale è l'ippocampu posteriore restanu anormalmente responsive à u cunsumu di l'alimentariu in l'obesità precedente paragunatu à l'individui magri, purtendu à a cunclusione chì queste risposte anormali ponu aumentà u risicu per l'obesità.

L'altri scuperti sò più coherenti cù l'idea chì l'individui obesi ponu sperimentà menu ricumpensa alimentaria. Wang et al. (2001) truvaru chì i receptori D2 sò ridotti in u striatum in individui obesi morbidamente in proporzione à a so massa di u corpu, suggerenu chì mostranu una diminuzione di u receptore di dopamina in u sistema meso-limbic. Ancu s'ellu ci hè ancu da esse determinatu se l'individui obesi mostranu una densità di receptore D2 ridotta in quantu à l'individui magri, i ratti obesi anu livelli di dopamina basali più bassi è espressione di receptore D2 ridutta cà i ratti magri.Fetissov, Meguid, Sato, & Zhang, 2002; Hamdi, Porter è Prasad, 1992; Orosco, Rouch, & Nicolaidis, 1996), ma i ratti obesi mostranu più liberazione fasica di dopamina durante l'alimentazione chè i ratti magri (Yang è Meguid (1995). Inoltre, l'adulti magri è obesi cù l'allele TaqI A1, chì hè assuciatu à i receptori D2 ridotti è a signalazione di dopamina più debule, travaglianu più per guadagnà cibo in paradigmi operanti (Epstein et al., 2004b, 2007). Questi risultati ecu evidenza chì i cumpurtamenti addictive cum'è l'alcohol, a nicotina, a marijuana, a cocaina è l'abusu di l'eroina sò assuciati cù a densità ridotta di u receptore D2 è a sensibilità smussata di i circuiti mesolimbici à ricumpensa (Comings & Blum, 2000; Martinez et al., 2005). Wang, Volkow è Fowler (2002) postu chì i deficit in i receptori D2 ponu predispose l'individui à l'usu di droghe psicoattive o à manghjà eccessivamente per rinfurzà un sistema di ricumpensa di dopamina lento. In ogni casu, hè pussibule chì l'eccessivu di alimenti ricchi di grassu è di zuccheru porta à una regulazione di i receptori D2 (Davis et al., 2004), parallelamente a risposta neurale à l'usu cronicu di droghe psicoattive (Volkow, Fowler, & Wang, 2002). Infatti, studii in animali suggerenu chì l'assunzione ripetuta di cibi dolci è grassi si traduce in una regulazione negativa di i receptori D2 è una diminuzione di a sensibilità D2.Bello, Lucas, & Hajnal, 2002; Kelley, Will, Steininger, Xhang, & Haber, 2003); cambiamenti chì si trovanu in risposta à l'abusu di sustanzi.

In riassuntu, ci hè una evidenza emergente chì l'individui obesi ponu mostrà anormalità generale in a ricumpensa di l'alimentariu relative à l'individui magri. In particulare, l'obesi parenti à l'individui magri riportanu una brama più grande per l'alimenti ricchi di grassu / zuccheru, trovanu manghjà più rinforzanti, mostranu una attivazione più grande di riposu di a corteccia somatosensoriale, è mostranu una reattività più grande di a corteccia gustativa à l'ingesta di l'alimentariu è a presentazione di l'alimentariu o cibu in figura. Eppuru, ci hè ancu evidenza chì l'individui obesi mostranu un striatum ipofunzionante, chì pò incitalli à manghjà eccessivamente per rinfurzà una rete di ricumpensa lenta o pò esse u risultatu di una regulazione di u receptore. Un fattore chì puderia avè cuntribuitu à e scuperte miste hè chì parechji studii anu utilizatu misure d'autore-rapportu, chì puderia esse ingannatu perchè quelli chì luttannu cù l'eccessivu pò assume chì l'alimentu hè più gratificante per elli, chì influenza cumu cumpletu e scale. Inoltre, e scale d'autoreportu probabilmente toccanu a ricumpensa anticipata da l'assunzione di l'alimentariu, o a memoria di a ricumpensa da l'assunzione di l'alimentu, piuttostu chè a ricumpensa sperimentata durante u cunsumu di l'alimentariu, postu chì i studii ùn anu micca misuratu a ricumpensa percepita durante l'assunzione di cibo. Inoltre, i risultati di l'autoreportu è e misure di cumportamentu sò vulnerabili à i preghjudizii di desiderabilità suciale. Inoltre, pochi studii anu implicatu veramente l'ingesta di l'alimentariu o l'esposizione à l'alimentu veru, chì ponu limità a validità ecologica di i risultati. Forsi u più impurtante, i studii precedenti ùn anu micca utilizatu paradigmi chì sò stati specificamente pensati per valutà e differenze individuali in a ricumpensa di l'alimentariu cunsummatoriu è anticipatori quandu paragunanu l'obesi à l'individui magri. Cusì, pensemu chì pò esse utile aduprà paradigmi di imaging di u cervellu obiettivu chì misuranu direttamente l'attivazione di i circuiti di ricumpensa in risposta à l'ingesta alimentaria è l'assunzione di cibo anticipata. À a nostra cunniscenza, i studii ùn anu micca utilizatu l'imaghjini cerebrali per pruvà se l'individui obesi mostranu l'attivazione differenziale di i circuiti di ricumpensa alimentaria durante u cunsumu di l'alimentariu o u cunsumu anticipatu in relazione à l'individui magri.

U presente studiu hà cercatu di caratterizà più cumplettamente a natura di e differenze individuali in a risposta neurale à l'alimentariu utilizendu una metodulugia obiettiva di l'imaghjini cerebrali, cù a speranza chì una cunniscenza megliu di i sustrati neurologichi chì aumentanu u risicu per l'obesità avanzarà mudelli etiologichi è u disignu di prevenzioni più efficaci. è intervenzioni di trattamentu. Avemu allargatu i risultati precedenti esaminendu l'attivazione in risposta à a ricezione di milkshake di cioccolata versus soluzione insapore (ricompensa di l'alimentariu cunsummativu) è in risposta à i segnali chì signalanu a consegna imminente di milkshake di cioccolata versus soluzione insapore (ricompensa alimentaria anticipata) trà l'individui obesi è magri. Avemu l'ipotesi chì l'obesità relative à l'individui magri mostranu una attivazione più grande in a corteccia gustativa è a corteccia somatosensoriale, è menu attivazione in u striatum, in risposta à l'anticipazione è u cunsumu di milkshake. Avemu ancu ipotisatu chì a massa di u corpu di i participanti mostrarà relazioni lineari à l'attivazione in queste regioni cerebrali. Avemu studiatu l'adulescenti perchè vulemu riduce u risicu chì una longa storia di l'obesità puderia risultatu in una regulazione di u receptore secondaria à una dieta cronicamente ricca. Avemu studiatu e femine perchè l'ughjettu primariu di stu studiu era di pruvà se l'anormalità di a recompensa di l'alimentu correlate cù a patologia bulimica, chì hè rara in i masci.

Appruntera

Measures

Massa di u corpu

L'indice di massa di u corpu (IMC = kg / m²) hè statu usatu per riflettà l'adiposità (Dietz & Robinson, 1998). Dopu a rimuzione di i scarpi è i mantellu, l'altezza hè stata misurata à u millimetru più vicinu cù un stadiometru è u pesu hè statu valutatu à u più vicinu 0.1 kg cù una scala digitale. Dui misure di altezza è pesu sò stati ottenuti è mediu. L'IMC hè correlate cù e misure dirette di u grassu tutale di u corpu cum'è l'absorptiometria di raghji X di energia duale (r = 80 à 90) è cù misure di salute cumprese a pressione di sangue, profili di lipoproteini avversi, lesioni aterosclerotiche, livelli di insuline di serum, è diabete mellitus in campioni di l'adulescenti (Dietz & Robinson, 1998). Per cunvenzione (Barlow & Dietz, 1998), l'obesità hè stata definita cù u 95^th percentiles di BMI per età è sessu, basatu annantu à dati storici rapprisentanti naziunali perchè sta definizione currisponde strettamente à u puntu di cut-point di BMI chì hè assuciatu cù un risicu aumentatu per i prublemi di salute legati à u pesu.Cole, Bellizzi, Flegal, & Dietz, 2000). L'adulescenti cù punteggi di BMI sottu à 50^th percentile chì utilizanu sti normi storichi sò stati definiti cum'è magre. Trà i participanti 33 chì furnianu dati fMRI utilizable, 7 sò stati classificati cum'è obesi, 11 sò stati classificati cum'è magre, è i restanti 15 participanti sò stati trà questi dui estremi.

paradigma fMRI

I participanti sò stati dumandati à cunsumà i so pranzi regulari, ma à astentà di manghjà o beie (cumprese e bevande caffeinate) per 4-6 ore immediatamente prima di a so sessione di imaging per scopi di standardizazione. Avemu sceltu stu periodu di privazione per catturà u statu di fame chì a maiò parte di l'individui sperimentanu quandu s'avvicinanu à u so prossimu pastu, chì hè un tempu quandu e differenze individuali in a ricumpensa di l'alimentariu avarianu logicamente un impattu caloricu. A maiò parte di i participanti anu cumpletu u paradigma trà 16: 00 è 18: 00, ma un sottosettu cumpletu scans trà 11: 00 è 13: 00. Prima di a sessione d'imaghjini, i participanti anu familiarizatu cù u paradigma fMRI attraversu a pratica in un computer separatu.

U paradigma di milkshake hè statu cuncepitu per esaminà a ricumpensa alimentaria cunsummatoria è anticipatoria. Stimuli sò stati presentati in 4 scanning runs separati. I stimuli sò custituiti da 3 forme nere (diamante, quadratu, circhiu) chì signalanu a consegna di 0.5 ml di un milkshake di cioccolatu (4 scoops di gelato di vaniglia Haagen-Daz, 1.5 tazzi di latte 2%, è 2 cucchiai di cioccolata di Hershey). sciroppu), una suluzione senza gustu, o senza suluzione. Ancu s'è l'accoppiamentu di cues cù stimuli è a durata di a presentazione di stimulu hè stata determinata aleatoriamente trà i participanti, ùn avemu micca randomizatu l'ordine di presentazione trà i participanti. A suluzione insapore, chì hè stata cuncepita per imite u gustu naturali di a saliva, consistia di 25 mM KCl è 2.5 mM NaHCO.₃ (O'Doherty et al., 2001). Avemu usatu saliva artificiale perchè l'acqua hà un gustu chì attivate a corteccia gustativa (Zald & Pardo, 2000). Nantu à u 50% di i prucessi di cioccolata è di suluzione insapore, u gustu ùn hè micca statu cumpresu cum'è previstu per permette l'investigazione di a risposta neurale à l'anticipazione di un gustu chì ùn hè micca cunfunditu cù a ricezione attuale di u gustu (prova senza pari).figura 1). Ci era sei avvenimenti d'interessu in u paradigma: (1) cue di milkshake di cioccolatu seguita da u gustu di milkshake (cue di milkshake accoppiatu), (2) ricezione di u gustu di milkshake (consegna di milkshake), (3) cue di milkshake di cioccolata seguita da senza gustu di milkshake ( cue milkshake senza accoppiamento), (4) cue soluzione insapore seguita da soluzione insapore (cue senza sapore accoppiata), (5) ricezione di soluzione insapore (consegna insapore), è (6) cue soluzione insapore seguita da senza soluzione insapore (indicazione insapore senza sapore) . L'imaghjini sò stati presentati per 5-12 seconde (M = 7) utilizendu MATLAB run da Windows. A consegna di u gustu hè accaduta da 4 à 11 seconde (M = 7) dopu à l'iniziu di u cue. In u risultatu, ogni avvenimentu durò trà 4-12 seconde. Ogni corsa era custituita da 16 avvenimenti. I gusti sò stati spediti aduprendu duie pompe di siringa programabile (Braintree Scientific BS-8000) cuntrullate da MATLAB per assicurà u voluminu, u ritmu è u timing coherente di a consegna di u gustu. Sessanta siringhe ml piene di milkshake di cioccolatu è a suluzione insapore sò stati cunnessi via un tubu Tygon attraversu una guida d'onda à un manifold attaccatu à a bobina di testa di birdcage in u scanner MRI. A varietà si adatta à a bocca di i participanti è hà datu u gustu à un segmentu consistente di a lingua. Questa prucedura hè stata aduprata cù successu in u passatu per furnisce liquidi in u scanner è hè stata descritta in dettagliu in altrò (per esempiu, Veldhuizen, Bender, Constable, & Small, 2007). U gustu di u gustu restava nantu à u screnu per 8.5 seconde dopu chì u gustu hè statu mandatu, è i participanti sò stati urdinati à inghjustà quandu a forma sparì. U prossimu cue apparsu da 1 à 5 seconde dopu chì u cue precedente hè andatu. L'imaghjini sò stati presentati cun un sistema di proiettore digitale / schermu inversu à una schermu à a parte posteriore di u scanner MRI è eranu visibili via un specchiu muntatu nantu à a bobina di testa.

 

figura 1

Esempiu di tempurizazione è ordine di presentazione di stampe è beie durante a corsa.

Cinque linee di evidenza da un studiu fMRI in corso chì hà utilizatu stu paradigma cù e ragazze adulescenti (N = 46) suggerenu chì hè una misura valida di e differenze individuali in a ricumpensa di l'alimentu anticipatoriu è consumatory. Prima, i participanti anu valutatu u milkshake cum'è significativamente (t = 9.79, df = 45, r = .68, p <.0001) più piacevule chì a suluzione senza gustu per una scala analogica visuale, cunfirmendu chì u milkshake era più gratificante à i participanti chì a suluzione senza gustu. Siconda, i valutazioni di piacevule di u milkshake sò correlati cù l'attivazione in l'insula anteriore (r = .70) in risposta à i segnali di milkshake è cù l'attivazione in u gyrus parahippocampal in risposta à a ricevuta di milkshake (r = .72). Terzu, l'attivazione in e regioni chì rapprisentanu a ricumpensa di l'alimentu anticipatoriu è cunsummatori (LaBar et al., 2001; O'Doherty et al., 2002; Small et al., 2001) in risposta à l'anticipazione è a ricezione di milkshake in questu paradigma fMRI correlated (r = 84 à 91) cù piaceri è bramosi per una varietà di alimenti, cum'è valutatu cù una versione adattata di l'Inventariu di Craving Food (White et al., 2002).¹ Quartu, l'attivazione in risposta à a ricumpensa di l'alimentu anticipatoriu è consumatory in questu paradigma fMRI correlate (r = .82 à .95) cù quantu i participanti duru travaglianu per l'alimentariu è quantu cibo chì travaglianu in un compitu comportamentale operante chì evalua e differenze individuali in u rinfurzamentu alimentariu (Saelens & Epstein, 1996). Quintu, i participanti chì mostranu una attivazione relativamente più grande in risposta à a ricumpensa di l'alimentu anticipatoriu è consumatory in questu paradigma fMRI dimustratu significativamente (p < .05) più guadagnu di pisu nantu à un seguitu di 1 annu chì i participanti chì mostranu menu attivazione in questu paradigma (r = .54 à .65). In cullettivu, questi risultati furniscenu evidenza per a validità di stu paradigma di ricumpensa alimentaria fMRI.

Risposte alla lingua

Test di se i participanti obesi anu dimustratu differenze in a ricumpensa anticipata di l'alimentu in quantu à i participanti magri (cue milkshake versus cue senza gustu)

Avemu realizatu analisi chì paragunanu e risposte cerebrali in e ragazze adolescenti obese (N = 7, M IMC = 33, SD = 4.25) à e ragazze adolescenti magre (N = 11, M IMC = 19.6, SD = 1.08) utilizendu un mudellu ANOVA di gruppu. Un totale di 13 gruppi di attivazione sò stati situati in l'insula, a regione Rolandic, è e regioni operculari temporali, frontali è parietali; I participanti obesi anu dimustratu una attivazione più grande in questi spazii paragunatu à i participanti magri (Figura 2A-B e Table 1). Di questi 13 clusters d'attivazione, 9 sò cascati in a manca è 4 in l'emisferu dirittu. I participanti obesi anu dimustratu ancu una attivazione più grande in a corteccia cingulata anteriore sinistra (area di Brodmann ventrale (BA) 24) cà i participanti magri. Table 1 rapporti coordenate, dimensione di voxel, senza correzione p-valeurs, et tailles d'effet (η²). Parechji p-value eranu significativi à p <.05 cervu sanu currettu à u livellu di cluster. Les tailles de l'effet de ces analyses variaient de petite (η² = .01) à grande (η² = .17), cù un effettu mediu di .05, chì rapprisenta una taglia effettu mediu per I criteri di Cohen (1988).²

 

figura 2

A. Sagittale seccione di attivazione maiò in l'insula anteriore manca (-36, 6, 6, Z = 3.92, P uncorrected <.001) in risposta à a ricumpensa di l'alimentu anticipatoriu in l'obesità cumparatu cù i sughjetti magri cù B. i grafici di bar di paràmetru stime da ...

 

Table 1

Regioni chì mostranu una attivazione aumentata durante a ricompensa di l'alimentazione anticipata è a ricumpensa di l'alimentu cunsummativu in e ragazze adulescenti obese (N = 7) paragunatu à Lean Adolescent Girls (N = 11)

Test di se i participanti BMI dimustranu relazioni lineari à a ricumpensa anticipata di l'alimentu

E carte di cuntrasti SPM individuali sò state inserite in mudelli di regressione cù punteggi di BMI cum'è covariate per pruvà se l'IMC hè linearmente ligatu à l'attivazione in risposta à a ricumpensa alimentaria anticipata. Queste analisi eranu più sensittivi perchè anu implicatu tutti i participanti, piuttostu cà solu i participanti obesi è magri. Avemu trovu una correlazione positiva di l'IMC cù attivazioni in a corteccia prefrontale laterale ventrale è dorsale laterale è l'operculu temporale in risposta à a ricumpensa alimentaria anticipata (Figura 3A e Table 2). Tuttavia, nimu di l'effetti era significativu à p < .05 cervu sanu currettu à u livellu di cluster. E dimensioni di l'effettu da queste analisi eranu tutte grande per Di Cohen (1988) criteri (range r = .48 à .68), cù una media r = .56.

 

figura 3

A. Sezione assiale di attivazione più grande in l'operculu temporale left (TOp; -54, -3, 3, Z = 3.41, P uncorrected <.001) è in a corteccia prefrontal ventrolateral right (VLPFC; 45, 45, 0, Z). = 3.57, P uncorrected <.001) in ...

 

Table 2

Regioni chì rispondenu durante a Ricompensa Alimentaria Anticipativa è a Ricompensa Alimentaria Consummatoria in funzione di l'Indice di Massa Corporea (N = 33)

Articulu discussione

Stu studiu hà pruvatu l'ipotesi chì e ragazze adolescenti obese mostranu attivazione differenziale in i circuiti di ricumpensa in risposta à u cunsumu di l'alimentariu è u cunsumu anticipatu relative à e ragazze adolescenti magre è chì l'attivazione seria linearmente ligata à l'IMC di i participanti. E risposte cerebrali sò state esaminate durante a ricezione di milkshake di cioccolata versus suluzione insapore (ricompensa di l'alimentu cunsummativu) è in risposta à i segnali chì signalanu a consegna imminente di milkshake di cioccolata versus suluzione insapore (ricompensa alimentaria anticipata). Basatu nantu à i risultati di studii precedenti (per esempiu, Wang, Volkow, Felder et al., 2002), avemu aspittatu anormalità in a ricumpensa di l'alimentu consumatory è anticipatori trà i participanti obesi relative à i so omologhi magri.

Cum'è l'ipotesi, e risposte à a ricumpensa alimentaria consummatoria è anticipatoria in e regioni previste eranu diverse in e ragazze adulescenti obese paragunate à i so omologhi magri. I participanti obesi anu mostratu una attivazione più grande in a corteccia gustativa primaria (insula anteriore / operculu frontale) è in a corteccia somatosensoriale (l'operculum Rolandic, l'operculu temporale, l'operculum parietale è l'insula posteriore) è u cingulatu anteriore in risposta à a nostra misura di ricumpensa alimentaria anticipata cumparata. à magre participanti. Queste dimensioni di l'effettu eranu chjuche à grande in magnitudine, cù una dimensione di l'effettu mediu chì era mediu. L'insula hè statu dimustratu per ghjucà un rolu in a ricumpensa alimentaria anticipata (Gottfried, O'Doherty è Dolan, 2003; Small et al., 2005; Yamamoto, 2006) è brama di manghjà (Pelchat et al., 2004). Inoltre, Balleine è Dickenson (2001) anu dimustratu chì l'animali cù a resezione di l'insula fallenu à amparà chì u cumpurtamentu chì risponde à l'alimentariu hè svalutatu, suggerendu ancu un rolu di l'insula in a ricumpensa anticipata di l'alimentariu. A regione cingulata anteriore ventrale hè stata trovata per esse implicata in a codificazione di u cuntenutu energeticu è a palatabilità di l'alimenti (Araujo & Rolls, 2004). In u risultatu, i nostri scuperti ponu suggerisce chì l'individui obesi anu avutu una anticipazione aumentata di a palatabilità di u milkshake cumparatu cù l'individui magri. Serà impurtante per i studii futuri per escludiri a pussibilità chì u cundizionamentu chì si trova in u risultatu di l'eccessivu di l'alimenti ricchi di grassu è di zuccaru ùn cuntribuiscenu micca à l'elevata ricumpensa di l'alimentazione anticipata mostrata da i participanti obesi.

Inoltre, cum'è l'ipotesi, ci era evidenza chì i participanti obesi anu dimustratu attivazione differenziale in risposta à a ricumpensa di l'alimentu consumatory relative à i participanti magri. U primu hà dimustratu una attivazione aumentata in l'operculum Rolandic, l'operculu frontale, l'insula posteriore è u gyrus cingulate in risposta à a ricumpensa di l'alimentu consumatory cumparatu cù l'ultimi. E dimensioni di l'effettu eranu chjuchi à mediu in magnitudine, cù una dimensione di l'effettu mediu chì era mediu. Questi risultati cunvergenu cù quelli di studii precedenti; Del Parigi et al. (2004) truvò chì u percentualità di grassu di u corpu hè correlata cù l'attivazione aumentata in l'insula durante l'esperienza sensoriale di un pastu è Wang, Volkow, Felder et al. (2002) truvò una attivazione più grande in a corteccia somatosensoriale mentre riposu in funzione di l'IMC. Siccomu l'insula è l'operculu soprastante sò stati assuciati cù una ricumpensa subjectiva da l'ingesta alimentaria (Small et al., 2003; Yamamoto, 2006), sti scuperti ponu implicà chì l'individui obesi sperimentanu una ricumpensa alimentaria più grande in quantu à l'individui magri, chì puderanu currisponde à e dati di cumportamentu da altri studii cum'è delineatu in l'intruduzioni.

Avemu ancu pruvatu se l'IMC hè linearmente ligatu à l'attivazione in risposta à a ricumpensa di l'alimentu anticipatoriu è consumatory cù mudelli di regressione per furnisce una prova più sensibile di e relazioni ipotizzate. Comparable à i risultati truvati in i mudelli ANOVA, avemu trovu una attivazione aumentata in l'operculu temporale per a ricumpensa anticipata di l'alimentu in funzione di l'IMC. Inoltre, risposti maiori sò stati trovati in a corteccia prefrontale dorsolaterale in risposta à a ricumpensa alimentaria anticipata in funzione di l'IMC. Ancu paragunabile à i risultati di i mudelli ANOVA era l'attivazione aumentata in l'insula / operculum frontoparietal in risposta à a ricumpensa di l'alimentu consumatory in funzione di l'IMC. In generale, i risultati di i mudelli di regressione sò generalmente cunvergenti cù i risultati di i mudelli ANOVA, ancu s'è l'ultime analisi implicavanu solu i participanti obesi è magri, chì furnenu più scuperte coherenti cù e nostre ipotesi. E relazioni identificate in i mudelli di regressione eranu tipicamente effetti grandi.

Curiosamente, i mudelli di regressione suggerenu chì l'IMC era inversamente ligatu à l'attivazione in u nucleu caudate in risposta à a ricumpensa di l'alimentu consumatory, cum'è l'ipotesi basatu annantu à i risultati precedenti (Wang et al., 2001). Questu era un grande effettu di grandezza. A nostra scuperta funziunale corrobora è estende i risultati riportati in u studiu realizatu da Wang et al. (2001), in quale anu truvatu chì l'obesità morbida dimustrava a dispunibilità di u receptore D2 diminuitu in u restu in u putamen in proporzione à u so BMI. Questi risultati ponu riflette una dispunibilità più bassa di u receptore di dopamina. Hè pussibule chì l'individui manghjanu eccessivamente per stimulà un sistema di ricumpensa basata in dopamina lento è longu (Wang et al., 2001). In alternativa, l'assunzione elevata di cibi ricchi di grassu è di zuccaru pò esse risultatu in una regulazione di u receptore, cum'è hè statu osservatu trà l'utilizatori di sustanzi.Davis et al., 2004). Comu nutatu, studii animali suggerenu chì l'assunzione ripetuta di cibi dolci è grassi risulta in una regulazione di i receptori D2 è diminuite a sensibilità D2.Bello et al., 2002; Kelley et al., 2003). Un'altra interpretazione pussibule hè chì l'individui obesi mostranu l'ipofunzionamentu di i circuiti di ricumpensa di l'alimentu mentre riposu, ma iperfunzionanu quandu sò esposti à l'alimentu o spunti alimentari. Questa interpretazione s'accorda cù l'evidenza chì l'individui obesi è post-obesi mostranu una rispunsibilità più grande in l'insula dorsale è l'ippocampu posteriore dopu l'ingesta alimentaria in quantu à l'individui magri.Del Parigi et al., 2004), chì l'esposizione à i segnali alimentari risulta in una attivazione più grande in a cortezza parietale è temporale ghjustu in individui obesi ma micca magri (Karhunen et al., 1997; Stoeckel et al., 2008), chì l'individui obesi mostranu una attivazione più grande in u striatum dorsale, l'insula, u claustrum è a corteccia somatosensoriale in risposta à i segnali alimentari cà l'individui magri (Rothemund et al., 2007), chì i ratti obesi anu livelli di dopamina basali più bassi è l'espressione di u receptore D2 ridutta cà i ratti magri (Fetissov et al., 2002; Hamdi et al., 1992; Orosco et al., 1996) è chì i ratti obesi mostranu più liberazione fasica di dopamina durante l'alimentazione chè i ratti magri (Yang è Meguid, 1995). Tuttavia, sta interpretazione ùn hè micca d'accordu cù l'evidenza chì l'obesità relative à l'individui magri mostranu una attività metabolica di riposu più grande in a corteccia somatosensoriale orale.Wang, Volkow, Felder et al., 2002) è chì l'attivazione di l'OFC è u cingulate in risposta à a visualizazione di ritratti di cibi gustosi correlati negativamente cù l'IMC trà e donne di pesu normale (Killgore & Yurgelun-Todd, 2005). Serà utile per a ricerca futura per determinà quale interpretazione spiega i risultati apparentemente inconsistenti, postu chì avanzarà significativamente a nostra cunniscenza di i prucessi etiologichi è di mantenimentu chì cuntribuiscenu à l'obesità.

In cullettivu, i risultati attuali suggerenu chì e diverse regioni cerebrali sò attivate da a ricumpensa alimentaria anticipata versus consummatory, chì hè una cuntribuzione impurtante perchè solu uni pochi studii anu pruvatu à identificà i sustrati neurali di a ricumpensa di l'alimentu anticipatoriu è consumatory. In i mudelli ANOVA paragunendu i participanti obesi à magri (Table 1), l'operculum Rolandic è l'operculu frontale hè attivatu da l'anticipazione è u cunsumu di milkshake, ma l'operculum temporale, l'operculum parietale, l'insula anteriore, l'insula posteriore è u cingulate anterior ventral sò attivati ​​solu in risposta à a ricezione anticipata di milkshake. In i mudelli di regressione chì anu esaminatu a relazione di l'IMC à e regioni di attivazione (Table 2), ùn ci era micca sovrapposizione in e regioni attivate: mentri a corteccia prefrontale ventrolaterale, a corteccia prefrontale laterale dorsale è l'operculu temporale sò stati attivati ​​in risposta à a ricezione anticipata di milkshake, l'insula, l'operculu frontoparietal, l'operculu parietale è u nucleu caudate sò stati attivati ​​in risposta à ricezione di milkshake. Questi risultati cunvergenu largamente cù quelli di studii precedenti chì anu investigatu e regioni cerebrali specifiche per a ricumpensa alimentaria consummatoria è anticipatoria (O'Doherty et al., 2002; Pelchat et al., 2004; Small et al., 2003; Small et al., 2008; Volkow et al., 2003).

Stu studiu hè novu in quantu hè unu di i primi à pruvà e relazioni trà l'IMC è a risposta neurale à a ricumpensa di l'alimentu anticipativu è consumatore utilizendu un paradigma chì implica a consegna di cibo in u scanner. Tuttavia, stu studiu avia parechje limitazioni chì deve esse nutatu. Prima, avemu avutu una dimensione di mostra moderata per pruvà trà l'effetti di u gruppu, ancu s'ellu era più grande di a maiò parte di l'studii fMRI publicati prima di ricumpensa alimentaria publicata finu à a data. Siconda, avemu usatu solu un gustu gustativu. Forsi altri gusti sò più gratificante à i participanti è avarianu risultatu in una risposta di ricumpensa più grande in u cervellu. Terzu, postu chì a ricivuta di u milkshake era sempre preceduta da u cue (vale à dì, mai livatu senza u cue), i participanti anu sempre saputu di u gustu prima ch'ella sia stata consegnata. Studi passati (per esempiu, Berns, McClure, Pagoni, & Montague, 2001) anu truvatu una risposta differenziale à u gustu è à i sapori in funzione di s'ellu sò previsti o inespettati. Per quessa, l'investigatori anu da cunsiderà include una misura di risposta à a ricezione di ricumpensa alimentaria inespettata in studii futuri. Quartu, i segnali utilizati per u paradigma di milkshake eranu forme geometriche, chì puderianu micca avè abbastanza significatu di ricumpensa per i participanti è per quessa anu pussutu pruduce sensazioni anticipative smussate è attivazione cerebrale. Quintu, avemu cullatu dati di cumportamentu limitati per validà u paradigma fMRI cù i participanti in u nostru studiu. Tuttavia, i dati di validità di studii in corso chì utilizanu stu paradigma suggerenu chì hè una misura valida di e differenze individuali in a ricumpensa alimentaria.

In cunclusione, i nostri risultati suggerenu una risposta neurale differenziale durante a ricumpensa alimentaria anticipatoria è consumatoria in funzione di u statu di obesità è di l'IMC, anche se serà impurtante di riplicà queste relazioni in campioni indipendenti. Siccomu ci era una risposta più grande in parechje regioni chì sò stati dimustrati per codificà a ricumpensa di l'alimentariu in i participanti obesi, u mudellu di risposta hè coherente cù studii di cumportamentu chì suggerenu chì l'individui obesi anticipanu più ricumpensa da l'ingesta di l'alimentariu è sperimentanu un piacè sensoriale più grande quandu manghjanu. Tuttavia, avemu ancu trovu chì i participanti cù un BMI più altu dimustranu menu attivazione in u striatum in risposta à u cunsumu di l'alimentu in quantu à quelli chì anu un BMI più bassu, chì hè coherente cù a pruposta chì l'individui obesi ponu sperimentà menu liberazione di dopamina in fasi quandu cunsuma l'alimentu. individui magri. Hè biologicamente pussibule chì l'individui puderanu anticipà più ricumpensa da l'assunzione di l'alimentu è sperimentà un piacè somatosensoriale più grande quandu manghjanu, ma sperimentanu menu liberazione fasica di dopamina quandu l'alimentariu hè cunsumatu, postu chì ognunu implica circuiti neurali separati. Tuttavia, hè ancu pussibule chì alcune di queste anormalità predate l'obesità, mentri àutri sò una cunsequenza di l'eccessivu di manghjà. Per esempiu, i primi dui effetti ponu aumentà u risicu per l'iperfagia chì risultatu in un equilibriu energeticu pusitivu, è l'ultimu effettu pò esse un pruduttu di a regulazione di u receptore secundariu à u cunsumu di una dieta ricca di grassu è di zuccaru. In alternativa, l'ipofunzionamentu di i circuiti di ricompensa mediati da dopamina pò induce l'individui à manghjà eccessivamente per cumpensà stu deficit di ricumpensa, chì per via di u cundizionamentu produce una ricumpensa alimentaria anticipata più grande è un sviluppu intensu di a corteccia somatosensoriale. Serà vitale per i studii prospectivi per investigà quale di queste anomalie precede l'iniziu di l'obesità è chì sò un pruduttu di l'eccessiva crònica. Hè a nostra speranza chì un studiu sistematicu di l'anormalità chì prede l'iniziu di l'obesità pò permette u disignu di intervenzioni di prevenzione è trattamentu più efficaci.

Acknowledgments

Footnotes

Vede ancu