A neurobiulugia di l'alimenta in un ambienti obesogene (2012)

Proceedings of the Nutrition Society

Volume 71, Issue 4

Nuvembre 2012, pp 478-487

Hans-Rudolf Berthoud ^(a1)

DOI: https://doi.org/10.1017/S0029665112000602

Publicatu in ligna: 17 2012 Lugliu

astrattu

L'ughjettu di sta rivisione non sistematica di a letteratura hè di mette in evidenza alcuni di i sistemi neurale è i percorsi affettati da i vari aspetti di a prumuzione di l'ingaghjamentu di l'ambientu alimentariu mudernu è di esplora i modi putenziali d'interazione trà i sistemi core cum'è l'ipotalamo è u troncu di u cervellu. principalmente ricettivu à i segnali interni di dispunibilità di carburante è di forebrain zone cum'è u cortex, l'amigdala è u sistema di dopamina meso-corticolimbica, trasfurmendu principalmente segnali esterni. U stilu mudernu cù i so cambiamenti drastichi in u modu da manghjà è mova mette in prissioni u sistema homoeostaticu rispunsevule per a regulazione di u pesu di u corpu, chì hà purtatu à un aumento di u pesu eccessivu è l'obesità. U putere di e cibi alimentari chì dirigenu l'emozioni sensibili è e funzioni di u cervellu cognitivu, in particulare di i zitelli è di l'adulescenti, hè sempre sfruttatu da i moderni strumenti di neuromarketing. Un ingrossu ingrossu di alimenti ricchi di energia, ricchi di grassu è di zuccaru ùn hè micca solu aghjunghje più energia, ma pò ancu corrupterà e funzioni neuronali di i sistemi cerebrali implicati in i sensibilizazioni di nutrienti, è ancu in u processatu edonicu, motivaziunale è cognitivu. Sò cunclusi chì solu studi prospettivi à longu andà in sugetti umani è mudelli animali cù a capacità di dimustrà u cunsumu sustinutu è u sviluppu di l'obesità sò necessarii per identificà i fatturi ambientali critichi, cume i sistemi neurali sottostanti implicati. Insights di questi studii è di a ricerca moderna di neuromarketing anu da esse sempre aduprati per prumove u cunsumu di alimenti sani.

Data l'enorme quantità di cibo manghjatu, hè notevule chì per a maiò parte di noi, u pesu di corpu resta stabile durante tutta l'età adulta. Questa stabilità di pesu hè attribuita à un sistema regulatore homoeostaticu in l'ipotalamo chì sensite u statu nutrizionale è metabolicu di u corpu è cuntrola l'ingestione è u gastru di energia. Eppuru, una parte crescente di a pupulazione, cumprese assai zitelli è adolescenti sviluppanu l'obesità è a predisposizione à una mansa di altre malatie debilitanti. U conundru di elevati tassi d'obesità di fronte à a regulazione di equilibrio energeticu homoeostaticu hà purtatu à un intensu dibattitu scientificu è apparsu almenu trè punti di vista. U primu hè chì in quantu à u pesu di u corpu (adupratu quì intercambiabilmente cù l'adiposità) per digressione da a norma, ci deve esse qualcosa di male cù u regulatore homoeostatic situatu in l'ipotalamo⁽¹⁾. Un'altra caratteristica spessu associata à questu puntu di vista hè un "puntu puntuale" di u pesu di u corpu rigalmente difesu. Questa visione hè sustinuta da u fattu chì se ci hè qualcosa di sbagliatu cù u regulatore homoeostatic, per esempiu a leptina alterata è / o a segnalazione di melanocortina, l'obesità hè inevitabile⁽²⁾. Tuttavia, solu un percentuale assai chjucu di obesità pò esse attribuitu à i difetti in a machina attualmente cunnisciuta di u regulatore homoeostatic⁽³⁾. L'elevata maiò da e persone obesi ùn pare micca avè geni difettosi attualmente assuciati à l'obesità.

Una seconda visione hè chì u regulatore homoeostaticu agisce principalmente per difendesi di una subfornitura ma micca di una surplusione di nutrienti, chì hè organizata cun una flessibilità considerableu per accoglie diverse contingenzi interni è esterni, cume a gravidanza è variazioni stagionali, è chì ùn ci hè un pesu corpore difensu rigidu. 'puntu di puntu'⁽⁴^-⁷⁾. L'implicazione serebbe chì e digressioni da u pesu ideale di u corpu ùn anu micca sempre patologicu, ma ponu esse adattamenti fisiulogichi à circustanzi speciali.

Una terza vista hè di cumprendi, oltre l'ipotalamo, altri zoni cerebrali cum'è u troncu di u cervellu, i ganglioni basali è i sistemi cortico-limbichi in u circuitu più grande di u regulatore homoeostatic.⁽⁸^-¹²⁾. Questa visione hè sustinuta da osservazioni di effetti durabili annantu à u consumu è l'equilibriu energeticu manipulendu tali zone extra-ipotalamiche. Saria ancu assai megliu per spiegà cumu l'obesità pò sviluppà in un ambiente in rivoluzione rapida chì interagisce principalmente cù u cervellu cognitivu è emotivo.

In a seguente rivisione non sistematica, discuterà cumu stu circuitu neurale più grande, cunsideratu da a terza vista dichjarata prima, puderia esse involutatu in a gestione di l'influenzi volte in cumpetizione di segnali intero è extrasensoriali in u cuntrollu di l'alimentazione energetica. spesa è regulamentu di u pesu di u corpu.

L'ambientu mudernu: tentazione di manghjà è evità l'attività fisica

U modu di campà, in particulare ciò chì, quandu è cumu manghjemu è travagliemmu hà cambiatu drasticamente cù a trasfurmazione graduale da una agricultura basata in una sucità di u cunsumu in l'ultimi anni 50 o menu. L'alimentu hè prestu dispunibule per un grande segmentu di a pupulazione, mentre chì l'opportunità di travaglià fisicamente è di gastru energia hè diminuita. Cù l'ascensione di a cumunicazione elettronica, u cervellu ghjucà un rolu assai più prominente in l'acquistu è u cunsumu d'alimentariu è in a gestione di l'attività di ogni ghjornu. Ci hè una occasione di ogni ghjornu cù cues assuciati à l'alimentariu è l'imàgine di l'alimentariu⁽¹³^, ¹⁴⁾. L'industria di a publicità è di l'alimentazione s'appoghja di più in più nantu à una cumpetenza da i neuroscientisti è i psicologi, è u neuromarketing hè u novu buzzword. Neuromarketing in i zitelli hè particularmente prufittu, perchè genera futuri cumpratori futuri di prudutti di marca. Una ricerca PubMed senza filtrazione aduprendu i termini "marketing alimentariu" è "zitelli" cede 756 papers, 600 d'elli publicati dopu l'annu 2000. Fighjendu e parechje ore di esposizione quotidiana à i media è i dispositi elettronichi da i zitelli è l'adulescenti⁽¹⁵^-¹⁷⁾ è e tecniche persuasive utilizate⁽¹⁸^-²¹⁾, u termine essendu "lavatu in cervellu" ùn hè micca imprecisu. Naturalmente, i stessi metudi putenti ponu esse usati per induce i zitelli à cunsumà alimenti sani⁽²²^, ²³⁾, ma sta pussibilità resta pocu esplorata. Eppuru chì a tecnulugia di vanguardia hè applicata da l'industria alimentaria per truvà marcatori neurologichi per piace è piacevuli à l'alimentariu, assai di questa intuizione sfurtunatamente ùn sò micca sparti cù a comunità di ricerca.

L'ingestione alimentaria condiziunata in assenza di bisogni metabolichi

Cume simu sempre più esposti à cues chì evocanu ricordi è imaghjini di l'alimenti in tuttu u ghjornu, questu succede più è più spessu quandu simu satiati è metabolici. Ùn hè micca chjaru cumu si pò induce questa fame hedonica in a mancanza di segni di deplezione metabolica o durante a fase postprandiale quandu ci hè assai energia assorbibile in l'intestine. Perchè ùn simu micca solu ignurando tali tacchi è stimuli? Diversi spiegazioni sò pussibuli.

Weingarten hà sviluppatu un mudellu per a ingestione alimentaria cundiziunata induita da u cue in ratti satijati⁽²⁴⁾. Dopu adattazione tempurale un tonu o luce (stimulu cundizionatu, CS⁺) cù a presentazione di una tazza rintraffabile in animali ristritti alimentari, i rati anu amparatu rapidamente à andà in a tazza d'alimentazione ogni volta chì u CS⁺ era on. Dopu chì i rati sò stati tornati à ad libitum alimentazione è eranu suttaneamente, u CS⁺ cuntinuatu à ottene l'approcciu di a tazza di cibo è a piccula manciata⁽²⁴⁾, imitendu strettamente l'ingestione alimentaria cundiziunata attraversu i segni esterni in i sugetti umani. In una serie di studi eleganti, Petrovich hà dimustratu l'impurtanza di una rete neurale chì include l'amigdala, a corteccia prefrontal mediale è l'ipotalamo laterale.⁽²⁵^-²⁷⁾. Sembra chì l'input à l'ipotalamo sia da a cortezza prefrontal amiggala è mediana (vede Fig. 1) sò necessarii per ligà stimuli cundiziunali specifiche à l'azzione apetitiva. Serà interessante di investigà u rolu di e neurone laterali hipotalamici orale è e so projezzioni versu u sistema di dopamina mesolimbica, postu chì questi neuroni sò stati implicati in u ingestimentu d'alimentariu induttu da μ-opioidi⁽²⁸⁾, ingesta di sal indotta da a depletione⁽²⁹⁾ è rientrata à a ricerca di droghe⁽³⁰⁾. Siccomu l'ipotalamo laterale hè un principale postu di output comportamentale è autonomu per u sensoru di energia integrativa ipotalamica mediobasal, questu input modulatore da a cortezza amigdala è prefrontalale pò furnisce una basa per l'imperatura di regulazione homoeostatica da segnali esterni. Tuttavia, deve esse nutatu chì nè u Weingarten⁽²⁴⁾ nè i studii Petrovich⁽²⁵⁾ pruvatu se a repetizione prolongata di CS⁺ l'esposizione hà purtatu à overeating cronicu è u sviluppu di l'obesità è se a transizione di e proiezioni critiche amigdala-ipotalamiche a impedì.

Fig 1. (colore in linea) Principali sistemi neuronali e strade implicate in u cuntrollu di u cumpurtamentu ingestivu è a regulazione di l'equilibriu energeticu cun enfasi à l'interazzioni trà u sistema regulatore classicu d'energia homoeostatica in l'ipotalamo è in u troncu di u cervellu (scatole blu e frecce in a meza parte) è u cervellu cognitivu / emotivo sistemi (scatuli rossi è frecce in a mità superiore). A modulazione in fondu di prucessi cognittivi è emotivi da segni metabolichi è i so derivati hè realizata da (a) hormoni circulanti è metaboliti chì agiscenu micca solu nantu à l'ipotalamo è di u troncu di u cervellu, ma ancu per i percorsi estetici di trasformazione sensoriale, ma ancu per i cumpunenti di u sistema corticolimbico ( frecce blu aperte cù linee rotte), (b) un flussu di infurmazioni sensoriali vagali è spinali da u corpu à tutti i livelli di a neuraxis, cumprese a cortezza (frecce blu pienu cù linee solide) è (c) signali neurale generati da u sensore di energia ipotalamica integrativa è distribuitu à e zone implicate in a decisione basata nantu à e ricumpensa (frecce blu pienu cù linee solidi). Inseme, sti influenze modulanti ascendenti determinanu u livellu di salenza incentiva diretta à nutrienti specifici. A modulazione in cima à u consumu è a gastru di energia da i sistemi cognitivi è emotivi / di ricumpensa hè realizata da (a) input sensoriale esterno (gustu è olfattu) direttu à u sensoru di l'ipotalamica è à l'allocatore di risposta (linee gialle scure), (b) input da l'amigdala, i sistemi di trasformazione di corteccia è di ricompensa à l'ipotalamo laterale, rispunsevuli di segnali esterni cundizionati per provocare l'assunzione d'alimentazione (linee rossi e frecce), (c) inputs da cortex, amiggala e gangli basali a percorsi motori extrapiramidali (emozionale) sistema mutore, linee rossi rotte è frecce cumplette) è (d) sistema motoriu piramidal per un cuntrollu cumportamentu volontariu (linee rossi rotte à a diritta). N. Accumbens, nucleus accumbens; SMA, zona di u motoru supplementu; BLA, amigdala basolaterale; CeA, nucleu centrale di a amigdala; VTA, area tegmentale ventrale; PAG, gris periaqueductal; GLP-1, peptide-simili à glucgon-1; PYY, peptide YY; AT, tessuto adiposu; SPA, attività fisica spontanea. Adattatu da⁽¹²⁾.

U fenomenu di sazzietà specifica sensuaria⁽³¹⁾ pò facilità l'ingestimentu alimentariu cundizionatu in u statu satiatu. Un esempiu di questa facilitazione hè l'appellu di una nova sperienza alimentaria sensoriale, tipicamente di dessert, à a fine di un manghjante satiante. Poi si sapi in quantu à i meccanismi neurali implicati in stu fenominu, ma hè statu dimustratu chì una riduzione di l'attività elettrica di i neuroni in a cortezza orbitofrontale, una parte di a cortezza frontale, di scimmie macacche, pò riflettà a sazzietà specifica sensoriale.⁽³²⁾. Hè cuncepibile chì alcune di e neurone in a cortezza orbitofrontale dirigenu a so pruduzione à l'ipotalamo laterale è amplificanu cusì a vulnerabilità di i culi alimentari cundiziunati trà i pasti.

Hè ancu pussibule chì l'anch'elli chjamati fasi cefàlici à a vista è l'odore (o solu à pensà) l'alimentu pò inizià un cumpurtamentu apetitivu ⁽³³^, ³⁴⁾. Forsi i picculi aumenti di a saliva, l'acidu gastricu, l'insulina è a secrezione di ghrelin chì custituiscenu a risposta cefalica stimulanu l'azzione apetitiva agisce nantu à i nervi sensoriali o direttamente nantu à u cervellu è accrescenu cusì l'effetti neurali di stimuli cundiziunati. Pudemu ancu esse più vulnerabili à e cibi alimentari cundiziunati quandu u stress. U cunsumu alimentariu cum'è una forma d'automedicazione per alleviare u stress hè statu dimustratu⁽³⁵⁾, ancu s'è no sapemu i miccanismi neurali implicati. Finalmente, una storia di incertezza annantu à u fornimentu d'alimentariu puderia ancu aumentà a reattività à i cuvi di l'alimentariu in assenza di a fame metabolica diretta.

In riassuntu, hè statu dimustratu chjaramente chì stimuli cundiziunati ponu induce l'ingestione di l'alimenti in i ratti satiati è chì alcuni circuiti neurale critichi sò stati identificati. Cusì, i stimuli da l'ambientu anu chjaramente a capacità di soprappone temporaneamente a regulazione homoeostatica. Tuttavia, ùn ci hè micca un studiu animale o umanu chì dimustra direttamente chì l'esposizione à longu andà à stimuli cundiziunati porta à l'obesità.

Amplificazione di a fame hedonica da i bisogni metabolichi

Quandu i culi cundiziunati cum'è l'annunzii alimentari sò presenti in tempi di depletione metabolica cum'è pocu prima o durante un pranzu, sò più propensi à stimulà l'ingestione eccessiva, perchè a depletione metabolica amplifica u so incentivante salenza.⁽³⁶^, ³⁷⁾. Hè ben cunnisciutu chì a fame metabolica ci face più rispunsevuli à e cues chì signalanu l'alimentariu è a ricumpenza di droghe⁽³⁸^, ³⁹⁾. I chjassi neurali è i miccanismi implicati in questa attribuzione di salenza ùn sò micca cumpresi cumplitamente, ma hè stata fatta un prugressu di pocu tempu. In modu specificu, hè statu dimustratu chì i segni di depletione metabolica in forma di livelli elevati di ghrelin circulanti è di livelli bassi di leptina, insulina, ormoni intestinali è vari metaboliti ponu agisce micca solu nantu à e zone di u cervellu classicu involute in l'omoeostasi in equilibrio energeticu cum'è l'ipotalamo è u troncu di u cervellu, ma ancu nantu à e zone di u cervellu chì participanu à u processu sensoriale, a cunnuscenza è a recompensa (Fig. 1; vede ancu⁽⁴⁰⁾ per una discussione più detallata).

Modifiche alimentarii muderni: disponibilità aumentata, varietà è dimensione di porzione

Ancu in assenza di publicità alimentaria, ci truvamu sempre più esposti à l'opportunità di manghjà. In cunfrontu cù i mudeli di mancia relativamente fissi di u passatu, a dispunibilità di l'alimentu hè aumentata drasticamente in casa, in u locu di u travagliu è in a comunità più grande. In più di i torta d'anniversariu è di e vindette à u travagliu è à a scola è u numeru crescente di i locali di fast food, u frigorifero in casa hè sempre assai staccatu cù manciari pronti per manghjà. Inoltre, i piatti tipici è a dimensione di serve sò aumentati drammaticamente è i bufetti self-service sò cumuni⁽⁴¹⁾. Ancu se ci sò assai studii chì mostranu chì e manipulazioni di dispunibilità, variità è dimensione di porzione anu effetti à cortu termine nantu à u consumu in sugetti umani⁽⁴²^-⁴⁵⁾, pochi studii anu guardatu e cunsequenze di più longu nantu à u ingaghjamentu è a crescita di pisu. In un tali studiu clinicu cuntrullatu, hè statu dimustratu chjaramente chì a dimensione di u crescente di a porzione hà risultatu in un aumentu sostenutu di a ingesta d'alimentariu è di u pesu annantu à un periodu d'osservazione di 11 d.⁽⁴⁶⁾. Tuttavia, hè intrudentemente difficiule è caru per misurare l'assunzione di cibo in sugetti umani in modu precisu in studi à longu andà. Cusì, l'evidenza diretta chì a dispunibilità, l'opportunità è a varietà di manciari ponu causà l'obesità umana ùn hè micca cusì forte quant'è assunuta cumunimenti. In più, evidenza indiretta di studi trasversali chì paragunanu soggetti magri è obesi⁽⁴⁵⁾ hè limitatu da u fattu chì ùn pò micca distinguerà causa è effettu.

I studii animali furnisce un cuntrollu sperimentale assai megliu nantu à periodi di tempu più longu. Claramente, espone animali à ad libitum I dieti ricchi di grassu è di varietà (caffetteria) ponu causà iperfagia è obesità⁽⁴⁷⁾. I dieti normalizati à alta grassu sò avà dispunibuli cummerciale da più di una decada è millaie di studii sò stati realizati; u rolu di a cumpusizioni di a dieta è di a palatibilità hè discututu in a sezione dopu. In cuntrastu strettu, ci hè solu un studiu chì esamina u rolu di dispunibilità in i rodatori. I ratti chì avianu accessu à quattru spouti di succorsu è un pozzu d'acqua ingeriscenu più energia è acquistonu più pesu in un periodu di osservazione 30 d cà i ratti chì avianu accessu à un pozzu di saccosa è quattru spouti d'acqua.⁽⁴⁸⁾. Queste scoperte sò veramente sorprendenti. Ancu se l'ingestione eccessiva puderia esse facilmente spiegata da a curiosità iniziale di campionà da ogni spout dispunibile, hè difficiule da capisce perchè ùn ci hè micca adattazione cù u tempu è perchè i meccanismi di risposte regolatorie omeostatiche fallenu. L'autori anu intitulatu a carta "Obesità per Scelta", suggerendu chì hè u fallimentu di u topu di fà a scelta ragiunata⁽⁴⁸⁾. Hè criticu per verificà i risultati di stu esperimentu, postu chì ùn puderia micca esse replicati da un altru gruppu di scientisti (A Sclafani, cumunicazione persunale).

Chì sò i mecanismi neurali rispunsevuli di manghjà alimenti più energichi quandu a dispunibilità, a varietà è a dimensione di e porzioni sò elevate? L'iperfagia indotta da a dispunibilità in i sughjetti di pesu nurmale hè probabile chì dipende da meccanismi neurali simili à quelli chì participanu in iperfagia induita da un cue alimentariu cum'è discututu prima. A diffarenza hè chì cù l'ingredimentazione indotta da u cue, i stimuli sò più immediati. Iè, se i segnali chì indicanu dispunibilità d'alimentariu coincidinu cù signali di depletura metabolica pocu prima di un manghjatu, a so salenza sarà amplificata chì risulteva in un inizio più anticipatu di u pranzu. In cundizioni metabolicamente riempite, i circuiti inclusi amigdala, corteccia prefrontal e ipotalamo laterale, dimostratu di esse rispunsevuli di l'ingestione alimentaria cundiziunata in ratti satiati.⁽²⁵^, ²⁷^, ⁴⁹⁾ hè prubabilmente implicatu.

Cibo mudernu: da piacevule à addictive

A palatabilità hè chjaramente unu di i principali mutori di l'alimentazione alimentaria è pò purtà à u sviluppu di l'obesità in individui sensibili. Tuttavia, a relazione trà a palatabilità è u sviluppu di l'obesità ùn hè ancu chjara. Cunnisciutu da u "paradossu francese", u cunsumu di cucina francese / mediterranea altamente palatabile produce menu rischi per l'obesità, suggerendu chì ci sò fattori diversi da a palatabilità chì portanu à un supraconsumamentu cronicu. L'alimenti densi d'energia chì sò ricchi di zuccaru è grassu, è cuncreti in vitamini è minerali (ancu chjamati energie vacu) pò esse un fattore più impurtante. Cibo cum'è questu pò esse addictivu.

Rappresentazioni neurali di u piacè di manghjà

Hè chjaru chì u valore di recompensa di l'alimentu ùn hè micca solu rapprisentatu da u so gustu è u so sapore durante a fase cunsumatori. Una varietà di stimuli sensitivi è stati emotivi o sentimenti cù profili temporali assai diffirenti cuntribuiscenu à l'esperienza di a ricumpensa. Specificamente, durante a fase post-cunsumatori, i nutrienti interagiscenu cù i sensori in u trattu gastrointestinali, altri organi periferici è u cervelulu stessu. Recentemente hè statu dimustratu chì quandu tutti i processi gustativi sò eliminati da a manipulazione genetica, i topi aprenu ancora a preferisce u zuccheru annantu à l'acqua, chì suggerenu a generazione di ricumpensa alimentaria da i prucessi di utilizazione di glucose.⁽⁵⁰⁾.

Da a participazione polifacetica di piacè è di ricumpensa in cumpurtamentu ingestivu, hè chjaru chì ci sò implicati multipli sistemi neuronali (per una analisi più detallata, vede⁽⁵¹⁾). In breve, a forma più primitiva di piacè è disgrazia pare esse inherente à i cumpunenti di e vie gustativi periferichi in u troncu cerebrale⁽⁵²^-⁵⁵⁾. Tuttavia, per l'impattu sensoriale pienu di l'alimentazione piacevule è u sentimentu sottumessu di piacè di l'ughjetti umani, u gustu hè integratu cù altre modalità sensoriale cum'è l'odore è a bocca. L'integrazione si svolge in i zoni fruntii cumpresi l'amigdala, in quantu à e aree corticali sensoriali primarie è superiori cumprese a corteccia insulare e orbitofrontale, induve e rappresentazioni sensoriali di alimenti particulari sò furmati⁽⁵⁶^-⁶²⁾. I camini neurali esatti à traversu quali tali percezioni o rappresentazioni sensoriali portanu à a generazione di piacè subjective ùn sò micca chjaru. Studi di neuroimagistica in soggetti umani suggeriscenu chì u piacè, cume misura cù valutazioni subjective, hè calculatu in porzioni di a cortezza orbitofrontale è forse insulare⁽⁵⁵^, ⁶³⁾.

Sistemi neurali chì ripresentanu a motivazione per manghjà

L’ultimu scopu di a publicità alimentaria hè d’attraisce un individuu per cumprà un pruduttu alimentariu specificu è d’esse abbattutu. Stu scopu pò esse ligatu cù ciò chì succedi in l'addiczione à e droghe è l'alcohol, è ùn hè micca surprisante chì i meccanismi neuronali simili sò stati implicati. Eppuru chì "piacè" un elementu alimentariu di marca pare necessariu, "vulè" è cumprà è hè più impurtante per un marketing di successu. Sicondu a distinzione piacè / vulerà in ricumpensa di l'alimentariu, hè pussibile "vulerà" qualcosa chì ùn piace micca⁽⁶⁴⁾. Berridge definitu vuluntà cum'è 'Incentive salience, o motivazione per a recompensa tipicamente iniziata da i cueschi di ricumpensa'.⁽³⁶⁾. U sistema di dopamina mesolimbica cù proiezioni da l'area tegmentale ventrale versu u nucleu accumbens, a corteccia prefrontal, l'amigdala è l'ipocampu pare esse un sustrato neurale chjave per u desideriu (Fig. 1). L'attività fazica di e neurone dopamine chì prughjettanu da l'area tegmentale ventrale à u nucleu accumbens in u striatore ventrale hè participata à u prucessu di decisione durante a fase preparatoria (apetitiva) di u cumpurtamentu ingestivu⁽⁶⁵^, ⁶⁶⁾. Inoltre, quandu l'alimenti gustosi cum'è a saccarosa sò cunsumati daveru, un aumentu sustinutu è dipendente di u dolcezza è u fattu in u nivellu di dopamina si trova in u nucleus accumbens⁽⁶⁷^-⁶⁹⁾. A segnalazione di dopamina in u nucleu accumbens apparisce cusì ghjucà un rolu in i fasi appetitivi è cunsumatori di un bout ingestivu. U nucleu accumbens shell hè dunque parte di un ciclo neurale inclusa l'ipotalamo laterale è l'area tegmentale ventrale, e le neurone orexine ghjucanu un rolu chjave⁽²⁸^, ⁷⁰^-⁷⁴⁾. Questa cicculu pare esse impurtante per a trasmissione di segnali statali metabolichi da l'ipotalamo laterale è cusì attribuisce una salenza d'incantu à l'ughjettivi, cum'è discututu prima.

Manghjà è "liberu di vuluntà"

In i sugetti umani, ci hè ancu un vuluntà à un livellu più cusciente, descrittu da Berridge cum'è un "desideriu cognitivu per un scopu dichjarativu in u sensu ordinariu di a parola chì vole"⁽³⁶⁾. In più di u sistema di dopamina mesolimbica, una quantità di spazii corticali, cum'è a cortezza prefrontal dorsolaterale è altri cumpunenti di un sistema di decisione sò probabilmente implicati.⁽⁷⁵⁾. In fine, una decisione cuscente pò esse presa per manghjà un alimentu o per astenevi di manghjà. Eppuru chì questu pare per esse à a "libera volontà" di ogni individuu, ancu decisioni apparentemente cunuscenti pò avè un cumpunente subconsciente. Questu hè statu dimustratu in un studiu di neuroimagine in sugetti umani chì hè stata pensata per decodificà u risultatu di e decisioni prima è dopu chì chjappu a cuscenza⁽⁷⁶⁾. Notevolmente, quandu a decisione di u sughjettu hà righjuntu a cuscenza cusciente, era già stata influenzata finu à 10 s da l'attività cerebrale inconsciente (inconsapevole) in u frontopolare laterale è mediale è ancu in a corteccia cingulata anteriore è in u precuneu⁽⁷⁶⁾. Ddu attività prefrontal hè necessariu di sceglie vantaggiosamente in una tavola di ghjocu hè stata dimustrata in un studiu in pazienti cù lesioni prefrontalali⁽⁷⁷⁾. I sughjetti nurmali cuminciaru à sceglie vantaggiosamente prima di capiscenu quale strategia funzionava megliu, è anu mostratu risposte anticipative di conduita di a pelle prima ch'elli sapianu esplicitamente chì era una scelta risicata. In cuntrastu, i pazienti prefrontali cuntinuonu à fà scelte svantaghju è ùn anu mai mostratu una risposta autonoma anticipata⁽⁷⁷⁾. Queste risultati suggeriscenu fermamente chì l'attività neurale subconsciente pò guidà u cumpurtamentu ingestivu prima chì a cunniscenza esplicita cuscente. I chjassi neurali per u cuntrollu cumportamentu è autonomu chì scappanu di a cuscenza ùn sò micca bè capiti. Tuttavia, i percorsi da diverse aree corticale prefrontalali è particulari i percorsi descendenti da l'amiggala à i zoni in u midbrain (cumprese u gris periaqueductal), u troncu di u cervellu è a spina dorsale sò cunnisciuti da fà parte di u sistema di mutori emotivi chì esistenu fora di i limiti di a cuscenza. cuntrollu⁽⁷⁸^-⁸⁰⁾ (Fig. 1). Curiosamente, molte aree di u sistema limbicu, cumprese a cortezza anu ingressi diretti, monosinaptici à neuroni preganglioniche autònomiche⁽⁸¹⁾, furnisce una strada per a modulazione subconsciente di organi periferici implicati in prucessi metabolichi (Fig. 1).

Sovrapposizione di i chjassi neurali per l'ingestione di l'alimentariu è a dipendenza da a droga

Basatu annantu à l'osservazione chì a dispunibilità di u receptore-doppu-2 in u striatum dorsale hè ridutta simile in dui sughjetti obesi è addicti à a cocaina⁽⁸²⁾Hè stata seguita una discussione calorosa nantu à a similitudine trà l'addiction di droghe è di droghe⁽⁸³^-⁹²⁾.

Siccomu l'esposizione ripetuta à droghe di abusu provoca cambiamenti neuro-adattativi chì portanu à elevazioni in u soglie di ricompensa (tolleranza chì risulta in diminuzione di a ricompensa) chì guidanu un ingrossu acceleratu di droga⁽⁹³^-⁹⁸⁾, cambiamenti neurale è cumportamentali simili ponu esse previsti da l'esposizione ripetuta à l'alimenti addictivi. Per esempiu, l'accessu ripetutu à saccarosu hè cunnisciutu per regulà a liberazione di dopamina⁽⁹⁹⁾ è espressione trasportatore dopamina⁽¹⁰⁰⁾, è dinò per cambià a dispunibilità di dopamina D1 è D2-receptore in u nucleu accumbens⁽⁹⁹^, ¹⁰¹⁾. Questi cambiamenti puderanu esse rispunsevuli di l'escaladazione osservata di u soffiu di sucrosi, di sensibilizzazione cruci à l'attività locomotoria indotta da l'amfetamina, sintomi di ritirazione, cum'è ansietà aumentata è depressione⁽⁹⁹⁾ è l'efficacità di rinfurzà ridutta di l'alimenti normale⁽¹⁰²⁾.

L'esposizione à una dieta palatabile di caffetteria in rati Wistar hà purtatu à una iperfagia sostinuta sopra 40 d è u sogliu di autoestimulazione elettrica hipotalamica laterale aumentatu in parallele à l'aumento di pisu corpore⁽¹⁰³⁾. Una insensibilità simili di u sistema di ricumpensa era stata vista prima in i rati addicti chì cocaina o heroina intravenosa auto-amministrata⁽⁹³^, ⁹⁴⁾. L'espressione di u receptore di Dopamina D2 in u striatum hè stata ridutta significativamente, in parallulu à u peghju di u limitu di ricumpenza⁽¹⁰³⁾, à livelli truvati in rati addicti à a cocaina⁽¹⁰⁴⁾. Curiosamente, dopu à 14 d d'astinenza da a dieta palatabile, a soglia di ricompensa ùn era nurmale, ancu s'è i rati eranu ipopagichi è perde circa 10% di pesu di u corpu⁽¹⁰³⁾. Questu hè in cuntrastu cù a normalizazione relativamente rapida (circa 48 h) in i soglie di recompensa in i ratti chì si sò astenuti da l'auto-amministrazione di cocaine⁽⁹⁴⁾, è pò indicà a presenza di cambiamenti irreversibili causati da u cuntenutu altu in grassu di a dieta (vede a sezione seguente). Viste l'osservazione chì l'addetti di cocaïna è l'ughjetti umani obesi mostranu una dispunibilità bassa di u receptore D2 in u striatum dorsale⁽¹⁰⁵⁾, a plasticità di dopamina per via di cunsumazione ripetuta di manghjà palatabile pò esse simile à ciò chì accade cun cunsumu ripetutu di droghe di abusu. Per d 'altra banda, ci hè una evidenza menu cunvincente per u sviluppu di a dependenza da l'alimentu altu in grassu⁽¹⁰⁶^, ¹⁰⁷⁾, ancu se l'accessu intermittenti à l'oliu di granu ponu stimulà a liberazione di dopamina in u nucleu accumbens⁽¹⁰⁸⁾.

Alimentazione muderna: da energia densa à tossica

Ci hè una evidenza crescente di studi nantu à i rodatori chì manghjà una dieta ricca di grassu ùn solu mette in pressione l'equilibriu energeticu furnisce energia extra, ma chì pò causà dannu cerebrale. L'area assai cerebrale chì si suppone di regulà strettamente l'equilibriu energeticu, l'ipotalamo, pare esse dannatu da manghjà alimenti ricchi di grassu⁽¹⁰⁹^-¹¹⁵⁾. I cascalli cumplessi di cambiamenti moleculari à traversu chì l'alimentazione in altissima grassa pare indebolisce a leptina è l'insulazione di l'insulina, i più critichi per a regulazione di u pesu di u corpu è l'omoeostasi di glucose sò stati recentemente riveduti da Ryan Et al.⁽¹¹⁶⁾.

L'osservazioni da l'esperimenti chì utilizanu l'amministrazione di l'acidi grassi o u bloccu di l'inflamazioni induttate da l'acidi grassi suggerenu chì un periculu curtu di alimentazione di grassu⁽¹¹⁵^, ¹¹⁷⁾ è ancu un solu pranzu à grassu altu⁽¹¹⁸^, ¹¹⁹⁾ sò abbastanza per infliggere rapidamente lesioni ipotalamiche è indebolimentu di e funzioni normali di sensibilità di nutrienti è di bilanciu energeticu di l'ipotalamu. Un scenariu ancu peghju hè chì l'esposizione fetale à a dieta alta in grassu di a diga di u topu hè apparentemente abbastanza per causà disfunzione ipotalamica⁽¹²⁰⁾. Cusì, a signalazione proinflamatoria ùn hè più stata cunsiderata cum'è una cunsequenza di u statu obesu, ma pare di esse unu di i primi passi causativi in l'obesità indotta da dieta alta in grassu. L'unica nutizie incoraggiante hè chì l'acidi grassi insaturati infusati direttamente in u cervellu di i topi sembranu inverterà quasi completamente l'inflamazioni ipotalamiche è l'obesità induse da manghjendu una dieta rica in grassi ricchi di grassi saturati per settimane 8⁽¹²¹⁾. Hè dunque pussibule chì i grasi saturati specificamente ponu causà questi effetti debilitanti à u cervellu⁽¹²²⁾.

In più di l'effetti dannosi diretti nantu à l'ipotalamo, a dieta alta in grassu pare chì perturba a signatura normale di satietà da l'intestino. I dieti ricchi di grassu ponu stimulà a signalazione inflammatoria per via di a permeabilità mucosa aumentata è di u receptore Toll in rati chì diventanu iperfagichi è obesi, ma micca in rati resistenti.⁽¹²³⁾. Sembra di più in più una pussibilità distinta chì cambia in a cumpusizioni di a microbiota intestinale via stimulazione di a risposta immune innata, l'inflammasome, sò à l'origine di l'inflamazioni intestinali è eventualmente sistemiche è cerebrali.⁽¹²⁴^-¹²⁷⁾; è vede recente recente da Harris Et al.⁽¹²⁸⁾. Siccomu a microbiota pò esse trasferita trà i sughjetti, l'obesità resultante è a malatia di u fegatu grassu pò ancu esse vista cum'è una malatia communicable⁽¹²⁹⁾. A sensibilità di chemo- e mecano-sensori afferenti à e cumunicazioni à u cervellu hè ridutta ancu in rati obesi è topi di dieta altamente in grassu⁽¹³⁰^-¹³⁵⁾.

Sti novi scuperti discututi nanzu susciteranu parechje dumande nove. Hè difficiule à crede chì manghjà una manciata ricca di grassu deve inizià una cascata di eventi chì finiscinu purtassi à l'obesità, a diabetica è a demenza. Perchè si deve manghjà i grasi macronutrienti chì furnisce una energia preziosa è impedisce u frasturnu anu cunsequenze cusì inadattive chjude? Hè improbabile chì manghjà solu un "fruttu pruibitu" hè un peccatu nutrizionale, è resta da vede se l'effetti acuti ottenuti con manipulazioni farmacologiche in u cervellu imitanu meccanisimi fisiologichi reali. Inoltre, ùn hè micca cunnisciutu se tali effetti aguti si presentanu in sugetti umani. Se si producenu, una numerazione acuta di a rilevazione di nutrienti ipotalamici da manghjà ricchi in grassu puderia esse stata adattativa in u passatu dendu un mecanismu per sfruttà pochi mumenti rari di abbundanza nutrizionale.

L'effetti cronichi di manghjà cun grassu sò più difficiuli da ignorà, ancu se parenu altrettantu disadattativi cum'è l'effetti acuti. Perchè u topu ùn evita micca l'alimenti ricchi di grassi chì apparentemente li rendenu malati? Chì hè accadutu à a "saviezza di u corpu"? Cumu hè chì l'animali è l'omu anu sviluppatu una percezione gustativa elaborata è meccanismi di apprendimentu rapidu per evità l'alimenti tossichi, ma sò facilmente ingannati da u grassu tossicu?

Ambiente mudernu: menu opportunità per brusgià energia

Sta rivisione s'hè guasgi quasi tutta a concentrazione di l'energia, ma hè chjaru chì l'ambientu mudernu afecta ancu a gastru energetica in parechje manere. Ancu se iniziemu à capisce a neurobiologia di l'apportu alimentariu in u mondu mudernu, restemu quasi cumplettamente ignurati in quantu à i cuntrolli neurobiologichi di l'attività fisica è l'eserciziu è i prucessi integrativi chì comprendenu a regulazione di l'equilibriu energeticu.⁽¹³⁶⁾. Una di e ragioni puderia esse quella chì avemu una comprensione limitata di a cumunicazione hormonale (o neurale) inter-organi. Ancu se sapemu assai di a signalazione di u intestinu-cerebro è di i tessuti adiposi - di u cervellu, ùn sapemu praticamente nunda di cumunicazione trà u musculu è l'esercitu è u cervellu è altri organi. Solu da pocu tempu, l'irunina l'hormone derivata da i musculi hè stata scuperta chì pare induce u marronatu di u tessulu adiposu biancu⁽¹³⁷⁾. Serà interessante per vede se questu ormone segna ancu i sistemi di u cervellu chì regulanu l'equilibriu energeticu.

cuegghiè

Claramente, l'azzione apetitiva è l'ingestimentu alimentariu sò affettati da i segnali di l'internu è di l'ambiente, è l'ultimi sò sfruttati da l'industria alimentaria per via di u campu di recente creazione di neuromarketing. Ancu se sti tecniche saranu altrettantu putenti per stimulà l'alimentazione di l'alimenti sani, ùn hè micca statu fattu assai sforzu versu questu scopu. I segnali ambientali chì affettanu l'ingestione alimentaria interaccionanu quasi esclusivamente cù e zoni di u cervellu corticolimbic implicati in cognizione, emozione, motivazione è decisione. Questi sistemi, puru siddu modulati in modu di fondu à mezu da segnali metabolichi, ponu esercite un cuntrollu forte è sopravvenutu di u consumu è di regulazione di l'equilibriu energeticu, cumu dimustratu da manghjendu in l'absenza completa di bisogni nutritivi. Tuttavia, a maiò parte di queste dimostrazioni di cuntrollu top-down agiscenu solu in una forma aguda, è più studii à longu andà sò necessarii per dimustrà un impattu durevule nantu à u pesu di u corpu. Infine, i percorsi neurale chì uniscenu funzioni corticolimbiche cù strutture hipotalamiche è di tronchi cerebrali implicati in u cuntrollu di a prutezione alimentaria è l'equilibriu energeticu anu da esse megliu definitu. Specificamente, i cuntributi rispettivi di determinanti cuscenti è subconscienti di l'azzione cumportamentale è u cuntrollu autonomicu anu da esse investigati in più.

Acknowledgements

Vogliu ringraziari Katie Bailey per l'assistenza editoriale è Christopher Morrison, Heike Münzberg è Brenda Richards per i commenti preziosi nantu à un prugettu precedente di stu manoscrittu. Stu travagliu hè stata sustinutu da l'Istituti Naziunali di Grant di Salute DK047348 è DK0871082. L'autore dichjara micca cunflittu d'interessu.

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