Zvýšený příjem energie je v korelaci s hyperreaktivitou v pozorovacích, chuťových a odměňujících oblastech mozku, zatímco předvídá příjemný příjem potravy (2013)

Am J Clin Nutr. 2013 Jun; 97 (6): 1188-94. doi: 10.3945 / ajcn.112.055285. Epub 2013 Apr 17.

Burger KS1, Stice E.

Abstraktní

Souvislosti: Obézní ve srovnání s chudými jedinci vykazují větší vnímavost, chuť a odměnu v závislosti na jídle, ale sníženou citlivost v odměně v průběhu příjmu potravy. Podle našich znalostí však výzkum netestoval, zda objektivně měřený kalorický příjem je pozitivně spojen s nervovou reaktivitou nezávislou na nadbytku tukové tkáně.

Cíl: Testovali jsme hypotézu, že objektivně měřený příjem energie, který odpovídá bazálním potřebám a procentu tělesného tuku, pozitivně koreluje s nervovou odpovědí na očekávaný chutný příjem potravy, ale negativně s odpovědí na příjem potravy u zdravých dospívajících.

Design: Účastníci (n = 155; průměrný ± věk SD: 15.9 ± 1.1 y) dokončil funkční skenování pomocí magnetické rezonance při předvídání a přijímání chutného jídla ve srovnání s bez chutným roztokem, dvojnásobně označeným hodnocením příjmu energie vodou a hodnocením klidové metabolické rychlosti a složení těla.

výsledky: Příjem energie koreloval pozitivně s aktivací v laterálních vizuálních a předních cingulačních kortikách (vizuální zpracování a pozornost), frontálním operačním kloubu (primární chuťová kůra) při předvídání chutného jídla a větší aktivaci striatu při předvídání chutného jídla v citlivější oblasti analýzy zájmu . Příjem energie významně nesouvisel s nervovou reaktivitou během chutného příjmu potravy.

Závěry: Výsledky ukazují, že objektivně měřený příjem energie, který odpovídá základním potřebám a tukové tkáni, pozitivně koreluje s aktivitou v pozorných, chuťových a odměňovacích regionech, když se předvídá chutná strava. Přestože hyperreaktivita těchto regionů může zvýšit riziko přejídání, není jasné, zda se jedná o počáteční faktor zranitelnosti nebo o výsledek předchozího přejídání.

ÚVOD

Neuroimagingové studie poskytly značný vhled do rozdílů nervové odezvy na potravinové podněty v závislosti na stavu hmotnosti. Konkrétně obézní ve srovnání s chudými jedinci prokázali větší citlivost v oblastech souvisejících s odměnami (striatum, pallidum, amygdala a orbitofrontální kůra) a v oblastech pozornosti (vizuální a přední cingulate kortice) na chutný obraz potravin (1-5), předpokládaný chutný příjem potravy (6, 7) a zápachy potravin (8). Obézní ve srovnání s chudými lidmi také prokázali větší aktivaci v primární gustatory cortex (přední insula a frontální operculum) a v ústních somatosenzorických oblastech (postcentrální gyrus a parietální operculum) během expozice chutným obrazům potravin (2, 5) a předpokládaný chutný příjem potravy (6, 7). Tato data jsou v souladu s modelem odměn-surfeit, který předpokládá, že jednotlivcům, kteří získají více odměny za příjem potravy, hrozí přejídání (9). V juxtapozici vykázali obézní ve srovnání se štíhlou osobou nižší aktivitu v oblastech souvisejících s odměnami během chutného příjmu potravy (7, 10, 11), což je v souladu s teorií deficitu odměňování, která tvrdí, že jednotlivci se mohou přejídat, aby kompenzovali deficit odměny (12). Údaje naznačují, že zjištění se liší podle toho, zda je zkoumána reakce na potravinové podněty ve vztahu k příjmu potravy, což naznačuje, že je důležité zkoumat reaktivitu na oba jevy.

Většina neuroimagingových výzkumů přímo porovnala obézní ve srovnání s chudými jedinci, což poskytlo jen málo informací o etiologickém procesu, který stojí za počátečním přírůstkem hmotnosti. V současné době není jasné, zda jsou rozdíly v nervové odpovědi na potravinové podněty způsobené obezitou způsobeny změnou neuroendokrinní funkce, která pramení z nadměrného množství tukové tkáně (13, 14) ve srovnání s obvyklým nadměrným kalorickým příjmem, jak je naznačeno v etiologických modelech založených na neurovědě (9, 12, 15, 16).

Přímo zkoumat účinek typického příjmu energie (EI)4 v oblasti nervové citlivosti na potravinové podněty, nezávislé na bazálních potřebách a tukové tkáni, jsme testovali, zda dvojnásobně označené odhady EI ve vodě (DLW) byly spojeny s větší reaktivitou při předvídání přijatelného příjmu potravy a sníženou reaktivitou během příjmu s klidovou metabolickou rychlostí (RMR) a procento tělesného tuku u zdravých adolescentů kontrolovaných na. Předpokládali jsme, že s EI bude spojeno 1) větší citlivost v odměnách (např. striatum), pozorných (např. vizuální a mediální prefrontální kortice), chuťových (např. přední insula a frontální operculum) a orální somatosenzorické (např. postcentrální gyrus a parietální operculum) mozkové oblasti v odezvě na očekávaný příjemný příjem potravy a 2) menší nervová citlivost odměněných regionů během chutného příjmu potravy.

PŘEDMĚTY A METODY

Vzorek (n = 155; 75 dospívajících mužů a 80 dospívajících žen) se skládalo z 10% hispánských, 1% asijských, 4% afrických Američanů, 79% bílých a 6% indiánských a aljašských domorodců. Jednotlivci, kteří v posledních 3 měsících hlásili záchvaty přejídání nebo kompenzační chování, užívání psychotropních léků nebo nelegálních drog, poranění hlavy se ztrátou vědomí nebo psychiatrickou poruchu osy I v minulém roce (včetně mentální anorexie, bulimie, nebo porucha příjmu potravy) byly vyloučeny. Rodiče a dospívající poskytli informovaný písemný souhlas s tímto projektem. Účastníci dorazili do laboratoře po půstu přes noc, absolvovali složení těla, antropometrická měření, hodnocení RMR a první hodnocení DLW a vrátili se o 2 týdny později na následné hodnocení DLW. Skenování fMRI proběhlo do 1 týdne od posouzení DLW. Institucionální kontrolní komise Oregon Research Institute schválila všechny metody.

EI

DLW byl použit k odhadu EI v období 2-týden. DLW poskytuje vysoce přesné měření příjmu, které je imunní vůči předpojatostem spojeným s odvoláním na dietu nebo diety (17, 18). DLW používá izotopové indikátory k posouzení celkové produkce oxidu uhličitého, které lze použít k přesnému odhadu obvyklých kalorických výdajů (19). DLW byl podáván okamžitě po pacientech negativně testovaných na těhotenství (pokud bylo použito). Dávky byly 1.6 – 2.0 g H218O (procenta atomů 10) / kg odhadované celkové tělesné vody. Vzorky moči byly odebírány bezprostředně před podáním DLW a po podání 1, 3 a 4-h. O dva týdny později byly odebrány další vzorky moči 2 ve stejnou denní dobu jako vzorky 3 a 4-h po podání dávky. Žádné vzorky nebyly první prázdnotou dne. Výdaje na energii (EE) byly vypočteny pomocí rovnice A6 (19), poměry ředicího prostoru (20) a upravená Weirova rovnice (21) jak bylo popsáno výše (22). EI za den byl vypočten ze součtu EE z DLW a odhadované změny zásob tělesné energie ze sériových měření tělesné hmotnosti prováděných na základní linii (T1) a 2-wk po dávkování (T2). Tato hodnota byla vydělena počtem dní mezi základním hodnocením a 2-wk po podání, aby se vypočítal denní zdroj energetických substrátů ze ztráty hmotnosti nebo skladování přebytku EI jako přírůstku hmotnosti (23). Rovnice použitá pro každého účastníka byla

Externí soubor, který obsahuje obrázek, obrázek atd. Název objektu je ajcn9761188equ1.jpg

7800 kcal / kg je odhad energetické hustoty tukové tkáně (24). Změna hmotnosti (hmotnost v T2 - hmotnost v T1) byla také použita v regresních analýzách k posouzení souběžné platnosti EI s bazálními potřebami jako proxy pro energetickou rovnováhu kontrolovanou pro.

RMR

RMR byla měřena pomocí nepřímé kalorimetrie pomocí TrueOne 2400 Metabolic Measurement System (ParvoMedics Inc) při prvním posouzení DLW. RMR zahrnuje 60 – 75% denní EE a je spojena s udržováním hlavních fyziologických funkcí těla (25). Pro hodnocení RMR účastníci dorazili do laboratoře po celonočním hladovění (rozmezí: 5–15 h) a před testováním se 24 hodin zdrželi cvičení. Změna byla výsledkem počtu hodin, které předchozí noc spaly. Účastníci 20 minut tiše odpočívali v místnosti s řízenou teplotou a přes hlavu účastníka byla umístěna průhledná plastová kukla připojená k zařízení. Pro stanovení RMR byla změněna výměna klidového plynu pomocí výpočtů O2 spotřeba (VO2) a CO2 Výroba (VCO2) získané v intervalech 10 pro 30 – 35 min. Účastníci zůstali nehybní a vzhůru a pro výpočet RMR bylo použito posledních 25 – 30 min měření. Byla stanovena platnost a spolehlivost této metody pro posouzení RMR (26, 27).

Procento tělesného tuku

Pro odhad procenta tělesného tuku pomocí Bod Pod S / T (COSMED USA Inc) byla použita vzduchová vytěsnění pomocí doporučených postupů na základě rovnic odpovídajících věku a pohlaví (28). Tělesná hustota byla vypočtena jako tělesná hmotnost (vyhodnocena přímým vážením) dělená tělesným objemem. Procento odhadů tělesného tuku ukázalo spolehlivost opakovaného testu (r = 0.92 – 0.99) a korelace s duální energií rentgenovou absorpční spektrometrií a odhadem hydrostatického vážení procenta tělesného tuku (r = 0.98 – 0.99) (29).

Behaviorální opatření

The Food Craving Inventory (30) bylo použito k posouzení touhy po různých potravinách. Tato stupnice byla upravena tak, aby zahrnovala i hodnocení toho, jak chutní účastníci našli každé jídlo (7). Reakce byly na 5-bodové Likertově stupnici pro touhu [od 1 (nikdy toužit) po 5 (vždy touha)] a 4-bodová stupnice pro líčení [od 1 (nechuť) k 4 (láska)]. Původní inventarizace potravin vyžadovala vnitřní konzistenci (α = 0.93), spolehlivost opakovaného testování 2-wk (r = 0.86) a citlivost na detekci intervenčních účinků (30). Při skenování fMRI byl denní hlad před hodnocením hodnocen pomocí křížové modální vizuální analogové stupnice 100-mm zakotvené 0 (vůbec hladový) až 100 (extrémně hladový).

paradigma fMRI

Hodnocení fMRI proběhlo v rámci 1 wk od měření DLW a RMR. V den skenování byli účastníci požádáni, aby konzumovali svá pravidelná jídla, ale aby před konzumací 5 h upustili od konzumace nebo pití kofeinových nápojů. FMRI paradigma hodnotila odpověď na příjem a očekávaný příjem chutného jídla [viz Stice et al (31) pro další podrobnosti paradigmatu]. Stimuli byly snímky 2 (sklenice mléčného koktejlu a vody), které signalizovaly blížící se dodání čokoládového koktejlu 0.5 mL nebo chutného roztoku. Mléčný koktejl (270 kcal, 13.5 g tuk a 28 g cukr / 150 ml) byl připraven s 60 g vanilkovou zmrzlinou, 80 ml 2% mléka a 15 mL čokoládový sirup. Roztok bez chuti, který byl navržen tak, aby napodoboval přirozenou chuť slin, sestával z 25 mmol KCl / L a 2.5 mmol NaHCO3/ L. V 40% pokusů nebyla chuť doručena po narážce, aby bylo možné zkoumat nervovou reakci na očekávání chuti, která nebyla zmatena skutečným přijetím chuti (nepárové pokusy). Byly provedeny 30 opakování jak příjmu mléčného koktejlu, tak příjmu roztoku bez chuti a 20 opakování jak nepárového tága mléčného koktejlu, tak nepárového tága bez chuti. Chutě byly dodány pomocí programovatelných injekčních pump. Injekční stříkačky naplněné mléčným koktejlem a bez chuti byly spojeny hadičkou s rozdělovačem, který zapadl do úst účastníků a dodal chuť konzistentnímu segmentu jazyka. Vizuální podněty byly prezentovány digitálním projektorem / zrcadlovým zobrazovacím systémem s obráceným displejem. Účastníci dostali pokyn, aby spolkli, když se objevilo vlaštovkové narážky.

Pořízení obrazu, předzpracování a analýza

Skenování bylo provedeno pomocí MRI skeneru Allegra 3 Tesla pouze pro hlavu (Siemens Medical Solutions USA Inc). Cívka na klec byla použita k získání dat z celého mozku. Funkční skenování použilo rovinnou zobrazovací sekvenci echo s jednorázovým odrazem s jednorázovým odrazem T2 * (čas echa: 30 ms; opakovací čas: 2000 ms; úhel překlopení: 80 °) s rozlišením in0 roviny 3.0 × 3.0 mm2 (Matice 64 × 64; 192 × 192 mm2 zorné pole). Třicet dva řezů 4-mm (prokládané získání; bez přeskočení) bylo získáno podél příčné šikmé roviny předního komisařsko-zadního komisařského směru, jak bylo stanoveno středním průřezem. Pro úpravu polohy a orientace řezu a pro regridování zbytkového objemu na objem v reálném čase během sběru dat byla použita korekce perspektivního získání, aby se snížily efekty vyvolané pohybem (32). Žádný účastník se nepohnul> 2 mm nebo 2 ° v žádném směru. Obnova inverze s vysokým rozlišením T1-vážená sekvence (MP-RAGE; zorné pole: 256 × 256 mm2; Matice 256 × 256; tloušťka: 1.0 mm; číslo řezu: ∼160).

Anatomické a funkční obrazy byly manuálně přeorientovány na přední linii commissure-posteriss commissure a lebka byla odstraněna pomocí funkce nástroje pro extrakci mozku v FSL (verze 5.0; funkční magnetická rezonance skupiny mozku). Data byla poté předběžně zpracována a analyzována pomocí SPM8 (Wellcome Department of Imaging Neuroscience) v MATLABu (verze R2009b pro Mac; The Mathworks Inc). Funkční obrazy byly přirovnány k průměru a jak anatomické, tak funkční obrazy byly normalizovány na standardní mozek Montreal Neurological Institute (MNI) T1 templátu (ICBM152). Normalizace vedla k velikosti voxelu 3 mm3 pro funkční obrázky a velikost voxelu 1 mm3 pro anatomické obrázky s vysokým rozlišením. Funkční obrazy byly vyhlazeny pomocí 6-mm FWHM izotropního gaussovského jádra. Vysokopásmový filtr 128 odstranil nízkofrekvenční šum a posun signálu. Anatomické obrazy byly rozděleny do šedé a bílé hmoty pomocí sady nástrojů DARTEL v SPM (33); průměr výsledné šedé hmoty byl použit jako základ pro inkluzivní masku šedé hmoty před analýzou na úrovni skupiny.

Abychom identifikovali oblasti mozku aktivované očekáváním potravinové odměny, byla reakce závislá na hladině kyslíku v krvi (BOLD) během prezentace nepárového tága, která signalizovala blížící se dodávku koktejlu, v kontrastu s reakcí během prezentace nepárového tága, která signalizovala blížící se dodávka řešení bez chuti (očekávaný koktejl> očekávané řešení bez chuti). K identifikaci regionů aktivovaných chutným příjmem potravy byl použit kontrast (příjem koktejlů> příjem roztoků bez chuti). Tyto kontrasty jednotlivých úrovní byly použity v regresních analýzách EI s RMR a procentem kontrolovaného tělesného tuku pro nejlepší zachycení účinků EI, které odpovídaly bazálním potřebám a tukové tkáni. Klastrově prahová hodnota P <0.001 s k (velikost clusteru)> 12 byla považována za významnou při P <0.05 opraveno pro více srovnání v celém mozku. Tato prahová hodnota byla stanovena odhadem inherentní plynulosti funkčních dat maskovaných šedou hmotou s modulem 3dFWHMx v softwaru AFNI (verze 05_26_1457) a spuštěním 10,000 3 simulací náhodného šumu Monte Carlo na XNUMX mm3 prostřednictvím těchto dat pomocí modulu 3DClustSim softwaru AFNI (34). Tato metoda byla provedena pro každou nezávislou analýzu a klastr byl zaokrouhlen na nejbližší celé číslo. Ve všech případech to tak bylo k > 12. Prezentované výsledky nebyly oslabeny, pokud byly kontrolovány na menstruační fázi a pohlaví, pažravost nebo hlad, pokud není uvedeno jinak. Stereotaktické souřadnice jsou prezentovány v prostoru MNI a obrázky jsou prezentovány na středním anatomickém obrazu mozku pro vzorek. Na základě předchozích studií, které zahrnovaly dopaminem zprostředkované oblasti odměny v reakci na potravinové podněty (3-8, 10) byla na striatu předem vytvořena citlivější oblast zájmu (caudate and putamen). Variabilní odhady průměrné striatální aktivity na jednotlivce byly hodnoceny pomocí programu MarsBaR (35) v reakci na hlavní účinky (očekávaný koktejl> očekávané řešení bez chuti) a (příjem mléčného koktejlu> příjem roztoku bez chuti). Tyto variabilní odhady byly použity v regresních modelech, které kontrolovaly RMR a procento tělesného tuku pomocí EI. Velikost efektů (r) byly získány z z hodnoty (z/ √N).

Paralelně s analýzami fMRI jsme použili regresní analýzy, které kontrolovaly RMR a procentuální podíl tělesného tuku, aby se otestovalo, zda EI souvisí se změnou hmotnosti během hodnotícího období DLW 2-wk, vlastními údaji o potřebách a chutích potravin a hlad. Statistická analýza bez fMRI, včetně testů normality distribuce popisné statistiky (průměr ± SD) a linearity vztahů, regresní analýzy a nezávislý vzorek t testy byly provedeny pomocí softwaru SPSS (pro Mac OS X, verze 19; SPSS Inc). Všechna prezentovaná data byla zkontrolována na příliš vlivné datové body.

VÝSLEDKY

Odhady EI DLW vedly k průměrnému kalorickému příjmu 2566 kcal / d (Tabulka 1). EI významně souvisel s hlášenou touhou po jídle (semipartiální r = 0.19, P = 0.025) a líbí se jídlu (semipartiální r = 0.33, P = 0.001), ale ne hlad (semipartiální r = -0.12, P = 0.14). Regresní analýzy odhalily pozitivní vztah mezi EI a změnou hmotnosti v období 2-Wk DLW (semipartiální) r = 0.85, P <0.001), což naznačuje, že EI, který zohledňuje bazální potřeby a procento tělesného tuku, může sloužit jako náhrada energetické bilance. Ve srovnání s dospívajícími ženami měli dospívající muži významně vyšší EI (P <0.001), RMR (P <0.001) a nižší procento tělesného tuku (P <0.001) (Tabulka 1). Nebyly pozorovány žádné další významné rozdíly mezi dospívajícími muži a dospívajícími ženami (P= 0.09 – 0.44).

TABULKA 1  

Charakteristiky subjektu a míry chování (n = 155)1

Citlivost EI a BOLD

Pro očekávaný kontrast mléčného koktejlu> očekávané bez chuti řešení EI pozitivně korelovalo s aktivací v horní laterální vizuální kůře umístěné v temenním laloku a přední cingulární kůře (oblasti spojené s vizuálním zpracováním a pozorností) (Tabulka 2, Obrázek 1), frontální operculum (oblast primární chrupavkové kůry) a zadní mozková kůra (myšlenka kódující význam podnětů). Významná aktivace byla také pozorována v precuneus a cuneus (které byly spojeny s pozorností / zobrazováním), zadním středním temporálním gyru (který byl spojen s sémantickou pamětí) a dalších regionech v laterálních parietálních cévách (např. Supramarginální gyrus) (Tabulka 2). EI významně nesouvisel s odpovědí BOLD během příjmu mléčného koktejlu.

TABULKA 2  

BOLD responzivita během očekávaného chutného příjmu potravy jako funkce příjmu energie (n = 155)1
OBRÁZEK ​​1.  

Odpověď závislá na hladině kyslíku v krvi během očekávaného chutného příjmu potravy (> očekávaný příjem bez chuti) jako funkce příjmu energie (kcal / d) s klidovou rychlostí metabolismu a procentem tělesného tuku kontrolovaným v laterálním ...

Po stanovení průměrných odhadů proměnných pomocí dříve popsaného přístupu k oblasti zájmu ukázala striatální aktivita v reakci na předvídání koktejlu (> předvídání nevkusného řešení) malý pozitivní vztah k EI (semipartiální r = 0.18, P = 0.038). Regresní analýzy však ukázaly, že průměrná striatální aktivita během příjmu mléčného koktejlu (> příjem bez chuti) významně nesouvisí s EI (semipartiální r = 0.04, P = 0.61).

Odpověď na RMR a BOLD

Považovali jsme za rozumné prozkoumat, zda RMR přímo korelovala s BOLD reaktivitou, a otestovat, zda byly pozorované účinky vedeny individuálními rozdíly v základních potřebách. Během reakce na mléčný koktejl nebo očekávaného příjmu mléčného koktejlu nebyly pozorovány žádné významné vztahy mezi reaktivitou RMR a BOLD.

DISKUSE

Zjištění, že EI, které zodpovídají za základní potřeby a tukové tkáně, bylo pozitivně spojeno s pozorností, chuťovou odpovědí a odpovědí na odměnu, když subjekty očekávaly příjem potravy, odrážely výsledky pozorované při porovnání nervové reakce obézních a štíhlých jedinců na tuto událost (6, 7). Pokud je nám známo, současná studie poskytla nový důkaz, že zvýšená EI než nadbytek tukové tkáně může tuto hyperreaktivitu řídit. Konkrétně jsme během předvídání pozorovali zvýšenou aktivitu v oblastech spojených s vizuálním zpracováním a pozorností [laterální vizuální kůra, precuneus a přední cingulate (36)], chuťové procesy [frontální operculum (37)] a oblast, o které se předpokládá, že zakóduje význam podnětů [zadní cingulate (38)]. Během předvídání byl také pozorován malý, ale pozitivní vztah mezi aktivitou v oblasti odměn nebo pobídek (striatum) a EI.

Na podporu současných výsledků bylo zvýšení tukové hmotnosti v období 6-mo spojeno se zvýšením reaktivity na chutné obrázky potravin ve vizuálním zpracování / pozornost a chuťové oblasti vzhledem k základní linii (39). Kromě toho údaje o chování naznačují, že jednotlivci náhodně přiřazení ke konzumaci energeticky hustých potravin pro období 2 – 3-wk prokázali zvýšenou ochotu pracovat (tj. Motivaci k těmto potravinám) (40, 41). Tyto výsledky naznačují, že nadměrná EI může přispět k hyperreaktivitě pozornosti, chuťových a odměňovacích oblastí pro narážky na budoucí příjem potravy. Tato interpretace odpovídá teorii motivace a senzibilizace (16), která předpokládá, že odměna za příjem a očekávaný příjem fungují souběžně s vývojem rostoucí hodnoty jídla, ale po opakovaném párování odměny za jídlo a podnětů, které tuto odměnu předpovídají, se předběžná odměna zvyšuje. Aktuální výsledky jsou také v souladu s dynamickým modelem zranitelnosti obezity (31, 42), což naznačuje, že zvýšená citlivost v pozorných, chuťových a odměňovacích regionech na potravinové podněty může zvýšit náchylnost k těmto podnětům, což podporuje další příjem v předstihu. Vzhledem k průřezové povaze současných výsledků je také možné, že jedinci s vrozenou hyperreaktivitou těchto oblastí mozku, když očekávají jídlo, se pravděpodobně přejídají. Takový výklad je v souladu s teoriemi obezity za odměnu surfeit (9). Proto je nezbytné, aby budoucí výzkum otestoval, zda zvýšená citlivost pozorovaná v současné studii předpovídá budoucí přírůstek hmotnosti během dlouhodobého sledování.

Také jsme pozorovali aktivitu související s EI v zadním středním časovém gýru, který je obvykle spojen s sémantickou pamětí (43, 44). Obézní ve srovnání s chudými jedinci však vykazovali větší citlivost v této oblasti, když ukazovali obrázky chutných potravin (3) v souladu se současnými zjištěními. Tato oblast byla také aktivována v paradigmatech, která hodnotila citlivost na narážky, které vyvolávají touhu u uživatelů obvyklých návykových látek. Například u současných kuřáků bylo kouření vyvolané touhou spojeno s aktivitou gyrus středního času (45) a podobné výsledky byly pozorovány u současných uživatelů kokainu (46). V souladu s tím jsme pozorovali malý, ale významný vztah s hlášenou touhou po jídle a EI. Současné výsledky naznačují, že obecná narážka na mléčný koktejl může vyvolat vzpomínky na smyslové vlastnosti blížícího se příjmu potravy s vysokým obsahem tuku a cukru a může vyvolat větší mozkovou aktivitu spojenou s touhou nebo touhou pro jedince se zvýšeným příjmem.

Již dříve jsme uvedli, že častá konzumace zmrzliny, ale ne celkový kalorický příjem, byla v tomto vzorku spojena se sníženou reakcí na příjem mléčného koktejlu na bázi zmrzliny v dopaminem zprostředkovaných oblastech mozku odměněných v tomto vzorku (47). Současná studie použila objektivní míru EI a také neprokázala žádný vztah. Teoreticky se po opakovaném příjmu určitého typu chutného jídla přesouvá signální dopaminová signalizace od výskytu při příjmu této potraviny k výskytu v reakci na narážky, které předpovídají potenciální dostupnost potravin, což je proces, který byl zdokumentován při pokusech na zvířatech (48). Současné zobrazovací techniky a náklady omezují schopnost posoudit nervovou odezvu na více potravin. Předchozí použití frekvence potravin umožňovalo specifickou analýzu příjmu konkrétních potravin se zaměřením na jídlo podávané ve skeneru. Ačkoli měřítko DLW použité v této studii poskytovalo objektivní a přesnější měřítko EI, neposoudilo energetickou hustotu ani obsah makronutrientů v konzumované potravě. Dosud existuje v literatuře mezera týkající se interakce mezi nervovými účinky obvyklé konzumace potravin a obsahem makronutrientů, přestože byly hlášeny akutní rozdíly v nervové citlivosti na potraviny kolísající podle obsahu makronutrientů (49).

Při interpretaci nálezů je důležité vzít v úvahu omezení této studie. Jak již bylo uvedeno, návrh průřezu byl klíčovým omezením, protože jsme nemohli určit, zda vzorec neurální odezvy zvyšuje riziko budoucího přejídání nebo je důsledkem nadměrné spotřeby. Aktuální vzorek je sledován podélně a asociace se změnou hmotnosti poskytnou vhled do této otázky; experiment, který manipuluje s příjmem, je však nezbytný pro pevné kauzální závěry, které nemohly být způsobeny potenciálními zmatky. Stávající míra EI může sloužit jako náhrada energetické bilance posuzovaného dvoutýdenního období, ale nemůže současně zohledňovat EI a výdaje, ani ji nelze považovat za přímou míru přejídání u všech účastníků. Například ve srovnání s dospívajícími ženami vykazovali dospívající muži vyšší EI a RMR, ale podobné BMI a nižší tělesný tuk, což naznačuje, že dospívající muži vydávají více energie. Budoucí studie by měly zvážit objektivní opatření, jako jsou akcelerometry, aby se lépe zachytilo EE, pokud se k odhadu EI použije DLW. Přes toto omezení poskytla EI objektivní měřítko příjmu, ke kterému došlo v přirozeném prostředí účastníka během 2týdenního období, které bylo imunní vůči zaujatosti vůči sebeprezentaci.

Závěrem lze říci, že u obézních byla ve srovnání s chudými jedinci hlášena hyperreaktivita během očekávaného příjmu potravy a při vystavení chutnýmu jídelníčku (1-8). Současné výzkumy rozšiřují tato zjištění poskytováním nových důkazů, o našich znalostech, že objektivní míra obvyklého příjmu souvisí s hyperneurální reaktivitou při předvídání přijatelného příjmu potravy nezávisle na potřebách bazální energie a množství tukové tkáně. Vzhledem k průřezové povaze studie není časová priorita výsledků nejasná. Dosažení lepšího porozumění vrozeným individuálním rozdílným faktorům, které přispívají k přejídání, by poskytlo další vhled do vývoje a udržování obezity a poskytlo by také kritické informace při vývoji programů prevence obezity.

Poděkování

Děkujeme Lewisovu centru pro neuroimaging na University of Oregon za jejich přínos a pomoc při zobrazování pro toto vyšetřování.

Odpovědnosti autorů byly následující - KSB a ES: byly zodpovědné za psaní rukopisů a revize. KSB: asistoval při sběru dat a provedl analýzu dat; a ES: byl zodpovědný za návrh studie a významně přispěl k analýze dat. Žádný autor neměl střet zájmů.

Poznámky pod čarou

4Použité zkratky: BOLD, v závislosti na hladině kyslíku v krvi; DLW, dvakrát značená voda; EE, energetické výdaje; EI, příjem energie; MNI, Montreal Neurological Institute; RMR, klidová metabolická rychlost.

REFERENCE

1. Bruce AS, Holsen LM, Chambers RJ, Martin LE, Brooks WM, Zarcone JR, Butler MG, Savage CR. Obézní děti vykazují hyperaktivaci na obrázky potravin v mozkových sítích spojených s motivací, odměnou a kognitivní kontrolou. Int J Obes (Lond) 2010; 34: 1494 – 500 [PubMed]
2. Stoeckel LE, Weller RE, Cook EW, Twieg DB, Knowlton RC, Cox JE. Rozsáhlá aktivace systému odměn u obézních žen v reakci na obrázky vysoce kalorických potravin. Neuroimage 2008; 41: 636 – 47 [PubMed]
3. Martin LE, Holsen LM, Chambers RJ, Bruce AS, Brooks WM, Zarcone JR, Savage CR. Nervové mechanismy spojené s motivací jídla u obézních a zdravých dospělých dospělých. Obezita (Silver Spring) 2010; 18: 254 – 60 [PubMed]
4. Nummenmaa L, Hirvonen J, Hannukainen JC, Immonen H, Lindroos MM, Salminen P, Nuutila P. Dorsal striatum a jeho limbická konektivita zprostředkovávají abnormální předvídavé zpracování odměn u obezity. PLoS ONE 2012; 7: e31089. [PMC bezplatný článek] [PubMed]
5. Rothemund Y, Preuschhof C, Bohner G, Bauknecht HC, Klingebiel R, Flor H, Klapp BF. Diferenciální aktivace dorzálního striatu pomocí vysoce kalorických vizuálních potravinových podnětů u obézních jedinců. Neuroimage 2007; 37: 410 – 21 [PubMed]
6. Ng J, Stice E, Yokum S, Bohon C. Studie obezity, potravinové odměny a vnímané kalorické hustoty fMRI. Dělá etiketa s nízkým obsahem tuku méně přitažlivou? Chuť k jídlu 2011; 57: 65 – 72 [PMC bezplatný článek] [PubMed]
7. Stice E, Spoor S, Bohon C, Veldhuizen MG, Small DM. Vztah odměny od příjmu potravy a předpokládaného příjmu potravy k obezitě: funkční zobrazovací studie magnetické rezonance. J Abnorm Psychol 2008; 117: 924 – 35 [PMC bezplatný článek] [PubMed]
8. Bragulat V, Dzemidzic M, Bruno C, Cox CA, Talavage T, Considin RV, Kareken DA. Potravinové zápachové sondy obvodů odměňování mozku během hladu: pilotní studie fMRI. Obezita (Silver Spring) 2010; 18: 1566 – 71 [PubMed]
9. Davis C, Strachan S, Berkson M. Citlivost na odměnu: důsledky pro přejídání a nadváhu. Chuť k jídlu 2004; 42: 131 – 8 [PubMed]
10. Frank GK, Reynolds JR, Shott ME, Jappe L, Yang TT, Tregellas JR, O'Reilly RC. Mentální anorexie a obezita jsou spojeny s opačnou odpovědí mozku na odměnu. Neuropsychopharmacology 2012; 37: 2031–46 [PMC bezplatný článek] [PubMed]
11. Green E, Jacobson A, Haase L, Murphy C. Snížení jádra accumbens a aktivace jádra caudate na příjemnou chuť je u starších dospělých spojeno s obezitou. Brain Res 2011; 1386: 109 – 17 [PMC bezplatný článek] [PubMed]
12. Wang GJ, Volkow ND, Logan J, Pappas NR, Wong CT, Zhu W, Netusll N, Fowler JS. Mozkový dopamin a obezita. Lancet 2001; 357: 354 – 7 [PubMed]
13. Farooqi IS, Bullmore E, Keogh J, Gillard J, O'Rahilly S, Fletcher PC. Leptin reguluje striatální oblasti a lidské stravovací chování. Science 2007; 317: 1355. [PMC bezplatný článek] [PubMed]
14. Rosenbaum M, Sy M, Pavlovich K, Leibel RL, Hirsch J. Leptin zvrátí změny hmotnosti vyvolané úbytkem hmotnosti v regionálních reakcích nervové aktivity na vizuální potravinové podněty. J Clin Invest 2008; 118: 2583 – 91 [PMC bezplatný článek] [PubMed]
15. Kenny PJ. Mechanismy odměňování v obezitě: nové poznatky a budoucí směry. Neuron 2011; 69: 664 – 79 [PMC bezplatný článek] [PubMed]
16. Robinson TE, Berridge KC. Psychologie a neurobiologie závislosti: Pohled na motivaci a senzibilizaci. Závislost 2000; 95: S91 – 117 [PubMed]
17. Schutz Y, Weinsier RL, Hunter GR. Posouzení pohybové aktivity člověka volně: přehled aktuálně dostupných a navrhovaných nových opatření. Obes Res 2001; 9: 368 – 79 [PubMed]
18. Johnson RK. Dietní příjem - jak měříme, co lidé skutečně jedí? Obes Res 2002; 10 (dodatek 1): 63S – 8S [PubMed]
19. Schoeller DA, Ravussin E, Schutz Y, Acheson KJ, Baertschi P, Jequier E. Výdaje na energii dvojnásobně označenou vodou - validace u lidí a navrhovaný výpočet. Am J Physiol 1986; 250: R823–30 [PubMed]
20. Racette SB, Schoeller DA, Luke AH, Shay K, Hnilicka J, Kushner RF. Relativní ředicí prostory vody značené h-2 a o-18 u lidí. Jsem J Physiol 1994; 267: E585 – 90 [PubMed]
21. Jezu JB. Nové metody výpočtu rychlosti metabolismu se zvláštním odkazem na metabolismus bílkovin. J Physiol 1949; 109: 1 – 9 [PMC bezplatný článek] [PubMed]
22. Black AE, Prentice AM, Coward WA. Použití potravinových kvocientů k predikci respiračních kvocientů pro dvojnásobně značenou metodu vody pro měření energetické spotřeby. Klinika Hum Nutr Nutr 1986; 40: 381 – 91 [PubMed]
23. Forbes GB. Obsah tělesného tuku ovlivňuje reakci složení těla na výživu a cvičení. : Yasumura S, Wang J, Pierson RN, editoři. , eds. Studie složení těla in vivo. New York, NY: New York Acad Sciences, 2000: 359 – 65
24. Poehlmen ET. Přehled: cvičení a jeho vliv na klidový metabolismus energetické energie u člověka. Sportovní cvičení Med Sci 1989; 21: 515 – 525 [PubMed]
25. Crouter SE, Antczak A, Hudak JR, DellaValle DM, Haas JD. Přesnost a spolehlivost metabolických systémů parvomedics trueone 2400 a medgraphics VO2000. Eur J Appl Physiol 2006; 98: 139 – 51 [PubMed]
26. Cooper JA, Watras AC, O'Brien MJ, Luke A, Dobratz JR, Earthman CP, Schoeller DA. Posouzení platnosti a spolehlivosti klidové rychlosti metabolismu v šesti systémech pro analýzu plynů. J Am Diet Assoc 2009; 109: 128–32 [PMC bezplatný článek] [PubMed]
27. Trabulsi J, Schoeller DA. Vyhodnocení nástrojů pro hodnocení stravování proti dvojnásobně značené vodě, biomarkeru obvyklého příjmu energie. Am J Physiol 2001; 281: E891 – 9 [PubMed]
28. Lohman TG. Hodnocení složení těla u dětí. Pediatr Exerc Sci 1989; 1: 19 – 30
29. Pole DA, Goran MI, McCrory MA. Posouzení tělesné skladby pomocí pletyzmografie vytěsnění vzduchu u dospělých a dětí: přehled. Am J Clin Nutr 2002; 75: 453 – 67 [PubMed]
30. White MA, Whisenhunt BL, Williamson DA, Greenway FL, Netemeyer RG. Vývoj a validace inventarizace potravin. Obes Res 2002; 10: 107 – 14 [PubMed]
31. Stice E, Yokum S, Burger KS, Epstein LH, Small DM. Mládež v ohrožení obezitou vykazuje větší aktivaci striatálních a somatosenzorických regionů na potraviny. J Neurosci 2011; 31: 4360 – 6 [PMC bezplatný článek] [PubMed]
32. Thesen S, Heid O, Mueller E. Schad LR. Prospektivní korekce akvizice pohybu hlavy pomocí sledování obrazu pro fMRI v reálném čase. Magn Reson Med 2000; 44: 457 – 65 [PubMed]
33. Ashburner J. Rychlý difeomorfní algoritmus registrace obrazu. Neuroimage 2007; 38: 95 – 113 [PubMed]
34. Cox RW. AFNI: Software pro analýzu a vizualizaci funkční magnetické rezonance Neuroimages. Vypočítejte si Biomed Res 1996; 29: 162 – 73 [PubMed]
35. Brett M, Anton JL, Valabregue R, Poline JB. Analýza oblasti zájmu pomocí sady nástrojů MarsBar pro SPM 99. Neuroimage 2002; 16: S497
36. Heinze HJ, Mangun GR, Burchert W, Hinrichs H, Scholz M, Münte TF, Gös A, Scherg M, Johannes S, Hundeshagen H. Kombinované prostorové a časové zobrazování mozkové aktivity během vizuální selektivní pozornosti u lidí. Příroda 1994; 372: 315 – 41 [PubMed]
37. Malý DM, Zald DH, Jones-Gotman M, Zatorre RJ, Pardo JV, Frey S, Petrides M. Lidské kortikální gustatorní oblasti: přehled funkčních neuroimagingových dat. Neuroreport 1999; 10: 7 – 14 [PubMed]
38. Maddock RJ. Retrospleniální kůra a emoce: nové poznatky z funkčního neuroimagingu lidského mozku. Trendy Neurosci 1999; 22: 310 – 6 [PubMed]
39. Cornier MA, Melanson EL, Salzberg AK, Bechtell JL, Tregellas JR. Účinky cvičení na neuronální odezvu na narážky na jídlo. Physiol Behav 2012; 105: 1028 – 34 [PMC bezplatný článek] [PubMed]
40. Clark EN, Dewey AM, Temple JL. Účinky denního příjmu občerstvení na posílení potravin závisí na indexu tělesné hmotnosti a hustotě energie. Am J Clin Nutr 2010; 91: 300 – 8 [PubMed]
41. Temple JL, Bulkey AM, Badawy RL, Krause N, McCann S, Epstein LH. Rozdílné účinky denního příjmu potravy na svalovou stravu na zvyšující se hodnotu potravy u obézních a neobézních žen. Am J Clin Nutr 2009; 90: 304 – 13 [PMC bezplatný článek] [PubMed]
42. Burger KS, Stice E. Variabilita citlivosti na odměnu a obezita: Důkazy ze studií mozkového zobrazování. Zneužívání drog Curr Rev 2011; 4: 182 – 9 [PMC bezplatný článek] [PubMed]
43. Chao LL, Haxby JV, Martin A. Nervové substráty založené na atributech v časové kůře pro vnímání a poznání objektů. Nat Neurosci 1999; 2: 913 – 9 [PubMed]
44. Patterson K, Nestor PJ, Rogers TT. Kde víte, co víte? Reprezentace sémantických znalostí v lidském mozku. Nat Rev Neurosci 2007; 8: 976 – 87 [PubMed]
45. Smolka MN, Bühler M, Klein S, Zimmermann U, Mann K, Heinz A, Braus DF. Závažnost závislosti na nikotinu moduluje aktivitu mozku vyvolanou v oblastech zapojených do motorické přípravy a zobrazování. Psychofarmakologie (Berl) 2006; 184: 577 – 88 [PubMed]
46. Grant S, London ED, Newlin DB, Villemagne VL, Liu X, Contoreggi C, Phillips RL, Kimes AS, Margolin A. Aktivace paměťových obvodů během cue-vyvolané kokainové touhy. Proc Natl Acad Sci USA 1996; 93: 12040 – 5 [PMC bezplatný článek] [PubMed]
47. Burger KS, Stice E. Častá konzumace zmrzliny je spojena se sníženou striatální reakcí na příjem mléčného koktejlu na bázi zmrzliny. Am J Clin Nutr 2012; 95: 810 – 7 [PMC bezplatný článek] [PubMed]
48. Schultz W, Apicella P, Ljungberg T. Reakce neuronů dopaminu na opamin na odměňování a kondicionování podnětů během následných kroků učení úlohy se zpožděnou odpovědí. J Neurosci 1993; 13: 900 – 13 [PubMed]
49. Grabenhorst F, Rolls ET, Parris BA, d'Souza AA. Jak mozek představuje hodnotu odměny tuku v ústech. Cereb Cortex 2010; 20: 1082–91 [PubMed]