Deinhibovaná konzumace u obézních dospívajících je spojena s redukcí objemu orbitofrontu a výkonnou dysfunkcí (2011)

L Maayan,^{2,4 *} C Hoogendoorn,^1* V Pot,¹ a A. Convit^1,3,4

PŘIPOJENÍ K FULL STUDIU

Obezita (Silver Spring). 2011 červenec; 19 (7): 1382 – 1387.

¹ Klinika psychiatrie, New York University School of Medicine, 550 First Avenue, New York, NY 10016, USA.

² Klinika dětské psychiatrie, New York University School of Medicine, 550 First Avenue, New York, NY 10016, USA.

³ Klinika medicíny, New York University School of Medicine, 550 First Avenue, New York, NY 10016, USA.

⁴ Nathan Kline Institut pro psychiatrický výzkum, 140 Old Orangeburg Rd. Orangeburg NY 10962, USA

U dospělých je obezita spojena s dezinhibovaným jídlem, sníženým objemem kortikální šedé hmoty a nižším výkonem při kognitivním hodnocení. O těchto vztazích v dospívání je mnohem méně známo a ve stejné skupině účastníků studie neexistují studie hodnotící behaviorální, kognitivní a neurostrukturální opatření. Tato studie zkoumala vztah mezi obezitou, výkonnou funkcí, disinhibicí a objemy mozku u relativně zdravé mládeže. Mezi účastníky byli 54 obézní a 37 štíhlí adolescenti. Účastníci dostali kognitivní baterii, dotazníky chování při jídle a zobrazování magnetickou rezonancí (MRI). Neuropsychologická hodnocení zahrnovala úkoly zaměřené na funkci frontálního laloku. Chování při jídle bylo určeno pomocí třífaktorového dotazníku pro stravování (TFEQ) a strukturální MRI byly prováděny na 1.5 T Siemens Avanto MRI systému (Siemens, Erlangen, Německo) pro stanovení objemů mozkové šedé hmoty. Štíhlí a obézní adolescenti byli porovnáváni s věkem, roky vzdělání, pohlavím a socioekonomickým statusem. Ve vztahu k štíhlým adolescentům měli obézní účastníci výrazně vyšší hodnocení disinhibice na TFEQ, nižší výkon v kognitivních testech a nižší orbitofrontální objem kůry. Disinhibice významně korelovala s Body Mass Index, skóre Stroop Color-Word a orbitofrontálním objemem kůry. Toto je první zpráva o těchto asociacích u dospívajících a poukazuje na význam lepšího porozumění souvislostem mezi neurostrukturálními deficity a obezitou.

Klíčová slova: Obezita, Adolescenti, Disinhibice, MRI, Frontální Lobe, Poznání, Orbitofrontální kůra

Úvod

Prevalence dětské a dospívající obezity v USA se od 1970 více než ztrojnásobila. Ačkoli nedávné důkazy naznačují, že dětská obezita se mohla ustálit, současné vysoké počty předpovídají hrozící problém veřejného zdraví zahrnující kardiovaskulární a endokrinní onemocnění (1).

Disinhibice v chování při jídle, která je zčásti charakterizována jako sklon k oportunistickému stravování v reakci na podněty prostředí, byla dlouho spojována s obezitou u mládeže i dospělých (2). Související selhání kontroly při kalorickém příjmu, které vede k eventuální obezitě, se může objevit na několika úrovních v mozku, včetně hypotalamu (3) a podle novějších prací v mozkové kůře (4). Řada funkčních neuroimagingových studií štíhlých a obézních jedinců v hladových i krmených státech ukázala několik kortikálních oblastí, včetně předního cingulátu, mediálního prefrontálu (5), insula, zadní cingulate, temporální a orbitofrontální kortice (6) být aktivován odlišně v závislosti na úrovni sytosti a BMI, což naznačuje jejich zapojení do regulace příjmu kalorií. Pochopení OFC jako klíčové oblasti v inhibici chování sahá až do případu Phineas Gage, nešťastného 19^th století železniční dělník, který přežil nehodu pravděpodobně poškozující jeho orbitofrontální kůru, což mělo za následek změny osobnosti a zvýšenou impulzivitu (7).

Neurostrukturální nálezy také korelovaly s indexem tělesné hmotnosti (BMI). V malé studii žen ve věku 55 a starších, které používaly morfometrii založenou na voxelu (VBM), byl BMI negativně korelován s objemy šedé hmoty v několika frontálních oblastech včetně levého orbitofrontálního, pravého dolního frontálního a pravého precentrálního gyri do jiných regionů včetně pravého mozečku a velké pravé zadní oblasti zahrnující parahippocampal, fusiform a lingvální gyri (8). Větší studie dospělých 1,428 zjistila negativní korelaci mezi muži mezi BMI a celkovou šedou hmotou, jakož i specifickými oblastmi mozku, jako jsou bilaterální mediální temporální laloky, týlní laloky, frontální laloky, precuneus, midbrain a přední lalok mozečku (9). Další studie VBM ukázala, že obézní dospělí mají nižší hustotu šedé hmoty v oblastech jako frontální operculum, střední frontální gyrus, post-centrální gyrus a také putamen (10). Naše skupina popsala neurostrukturální abnormality u obézních dospívajících s diabetes mellitus typu 2 (T2DM) (26), ale pokud je nám známo, u obézní mládeže bez T2DM nebyly popsány žádné takové deficity.

Kromě strukturálních nálezů kognitivní hodnocení prokázala, že výkonné fungování a inhibice reakce mohou být ohroženy u dospělých i dospívajících obézních jedinců. Jedna studie využívající pozitronovou emisní tomografii (PET) a kognitivní testy zjistila, že u obézních dospělých došlo ke snížení výchozího prefrontálního metabolismu glukózy a ke snížení výkonu Stroopovy úlohy, testu selektivní pozornosti a výkonné funkce (11). Jiné studie inhibice exekutivních funkcí a odpovědi u dospělých prokázaly negativní asociaci těchto proměnných s BMI (12-14). Mimořádně obézní adolescenti navíc vykazují snížené fungování výkonných úkolů ve srovnání s normativními údaji (15).

Předpokládali jsme, že v souladu s předchozími nálezy pomocí dotazníku o stravování se třemi faktory (TFEQ) by obézní adolescenti měli vyšší hodnocení sebeposouzení uváděného v chování při jídle. Dále jsme předpokládali, že obézní adolescenti by měli nižší skóre při hodnocení výkonné funkce a sníženou integritu v neurostrukturálních opatřeních frontálního laloku (objemy šedé hmoty MRI a regionální mozkové objemy). Kromě toho jsme předpokládali, že dezinhibice na TFEQ bude negativně spojena s kognitivními skóre na relevantních doménách a také s měřením mozkových oblastí založených na MRI, které se podílejí na inhibici odezvy a výkonné kontrole.

Metody

Účastníci a postupy

Devadesát jedna mládeže (14-21 let / o), 37 štíhlá (BMI <25 kg / m² nebo poměr pasu k výšce <0.5) a 54 obézních (BMI ≥ 30 kg / m)² nebo> 95 percentil BMI pro věk a pohlaví). Osmdesát jedna z nich (36 štíhlých, 45 obézních) podstoupilo MRI. Deset adolescentů neobdrželo MRI z následujících důvodů: dva nedodrželi své termíny, jeden byl těhotný a my jsme se rozhodli chybovat z důvodu bezpečnosti, jeden nemohl tolerovat MRI (klaustrofobie) a šest mělo BMI> 50 kg / m² a překročila velikost těla, kterou skener mohl pojmout.

Lean účastníci měli průměrný věk 17.3 ± 1.6 let a obézní 17.5 let ± 1.6 let. Obě skupiny se také shodovaly na letech vzdělání, pohlaví a sociálně-ekonomickém postavení a všechny byly v kognitivně normálním rozmezí. Důkazy neurologické, lékařské (jiné než dyslipidémie, inzulinová rezistence krátká na T2DM, polycystická ovariální choroba nebo hypertenze) nebo psychiatrické (včetně deprese a zneužívání alkoholu nebo jiných látek) vyloučily jednotlivce z účasti na studii. T2DM také vyloučil jednotlivce z účasti. Účastníci a jejich rodiče dali písemný informovaný souhlas a byli odškodněni za svůj čas a nepříjemnosti. Protokol studie byl schválen Institucionální revizní radou Lékařské fakulty New York University School of Medicine.

Všichni účastníci studie nechali odebrat vzorek krve po 10-hodinovém půstu přes noc za účelem stanovení hladin glukózy, inzulínu, lipidů a zánětlivých markerů (vysoce citlivý C-reaktivní protein; hs-CRP). Glukóza byla měřena metodou glukózoxidázy (VITROS 950 AT, Amersham, Anglie), inzulín chemiluminiscencí (Advia Centaur, Bayer Corporation) a CRP byla měřena v plazmě pomocí enzymatického imunotestu (Vitros CRP slide, Ortho Clinical Diagnostics). Citlivost na inzulín byla odhadnuta pomocí modelu Homeostasis Assessment Insulin Resistance (HOMA-IR).

Hodnocení

Neuropsychologické hodnocení

Provedli jsme široké hodnocení neurokognitivních funkcí, včetně intelektuálních výsledků, nedávné paměti, pracovní paměti, pozornosti a výkonných funkcí. Předpokládali jsme, že budou existovat rozdíly ve funkcích frontálního laloku mezi štíhlými a obézními adolescenty, a proto jsme omezili naše analýzy na neurokognitivní testy, které odrážejí integritu frontálního laloku a neporušené výkonné funkce, jmenovitě Test asociace kontrolovaného orálního slova (COWAT), Testování tvorby stezky A & B, Stroop Task, Attention / Concentration Index of the Wide Range Assessment of Learning and Memory (WRAML) and Working Memory Index of the WRAML. S výjimkou WRAML a Stroop, které poskytují standardní skóre podle věku, jsou hlášeny hrubé výsledky. Všechny podávané testy jsou standardní neuropsychologické nástroje podrobně popsané jinde (16).

Dotazník o stravování se třemi faktory (TFEQ)

Charakteristiky stravovacího chování byly hodnoceny pomocí TFEQ. TFEQ je nástroj typu 51, který se skládá ze tří dílčích měřítek omezení (tj. Kognitivní kontroly stravovacího chování; položky 21), dezinhibice (tj. Citlivosti stravování v reakci na emotivní faktory a smyslové podněty; položky 16) a hlad (tj. náchylnost k jídlu v reakci na pocity hladu; položky 14). TFEQ byl podáván přibližně hodinu po obědech.

MRI akvizice a analýzy obrázků

Všechny subjekty byly studovány na stejném systému 1.5 T Siemens Avanto MRI, který má otvor s průměrem palce 65 a stůl vhodný pro jedince s 400 librou. Získali jsme T1 váženou magnetizací připravenou rychlou akvizici gradientu echa (MPRAGE; TR 1300 ms; TE 4.38 ms; TI 800 ms; FOV 250 × 250; tloušťka řezu 1.2 mm; NEX 1; velikost matice 15 × 256; 256 koronální řezy).

Objemová analýza WM / GM

Prostorová normalizace a segmentace obrazů MPRAGE využívaly automatizované postupy popsané v (17) statistický parametrický mapovací software (SPM5). Obrazy MPRAGE byly nejprve korigovány na nerovnoměrnost signálu a prostorově normalizovány podle standardní šablony T1 Montreal Neurological Institute. Pomocí algoritmu klasifikace tkání v SPM5 jsme rozdělili normalizované obrazy MPRAGE na jejich oddíly šedé hmoty (GM), bílé hmoty (WM) a mozkomíšního moku (CSF), což jsou mapy představující pravděpodobnost, že každý voxel bude klasifikován jako GM, WM nebo CSF. Tyto segmentované oddíly byly následně normalizovány na příslušné standardní šablony. Kromě hodnocení celého mozku a vzhledem k tomu, že během adolescence stále probíhá myelizace frontálního laloku, použili jsme dvě různé šablony k odvození zájmových oblastí (ROI) ve frontálním laloku. Jednalo se o automatické anatomické značení SPM (AAL) (18) a naše publikovaná spolehlivá metoda parcelace frontálního laloku (19). Šablona AAL byla použita k odvození celkového čelního laloku, přední cingulační oblasti a orbitofrontální oblasti. Naše vlastní metoda parcelace byla použita k odvození prefrontální oblasti (frontální lalok bez doplňkové motorické oblasti). Kvantifikovali jsme poměry objemů WM, GM, CSF v celém mozku a frontálních oblastech na úrovni případu tak, že nejprve zmapujeme regiony do každého segmentovaného oddílu a poté zprůměrujeme hodnoty napříč subjekty pro každou ze dvou skupin.

Statistické analýzy

Provedli jsme dvoustranné nezávislé vzorky t-testů zkoumajících skupinové rozdíly v demografických údajích, endokrinních datech, kognitivních datech a objemech mozku, stejně jako Pearsonovy korelace mezi skóre TFEQ disinhibice a BMI, skóre barevných slov Stroop a objemem šedé hmoty orbitofrontální kůry. Data, která byla více než 2 standardní odchylky od průměru skupiny pro tuto proměnnou, byla vyloučena. Vzhledem k tomu, že v regionálních objemech mozku existuje individuální variabilita související s celkovou velikostí hlavy, měřili jsme u každého jedince velikost intrakraniální klenby (ICV) a hodnoty ICV jsme použili k úpravě regionálních objemů mozku. Proto, aby byla umožněna srovnatelnost s jinými studiemi a aby měl čtenář představu o velikosti studovaných oblastí mozku, tabulka popisující regionální objemy mozku ukazuje surové (ne-zbytkové) objemy. Statistické srovnání a významnost a velikost účinku pro všechny prezentované zobrazovací metody však využívaly upravené (reziduální) objemy mozku.

výsledky

Demografické a endokrinní údaje

Skupiny předmětů byly přiřazeny podle věku, pohlaví, školního stupně a socioekonomického statusu Hollingshead (SES). Obézní účastníci byli podle definice vyšší v BMI, a jak se očekávalo, měli také vyšší systolický a diastolický krevní tlak, hladinu inzulínu nalačno a hladinu glukózy (ale všechny v normoglykemickém rozmezí), jakož i hodnocení homeostatického modelu rezistence na inzulín (HOMA-IR) ), triglyceridy, nízkohustotní lipoproteinový (LDL) cholesterol a vysoce citlivý C-reaktivní protein (CRP). Obézní jedinci také měli významně nižší hladiny lipoproteinu s vysokou hustotou (HDL). Prosím obrať se na Tabulka 1.

Dotazník o konzumaci tří faktorů

Obézní adolescenti zaznamenali významně vyšší výsledky než štíhlí účastníci v dezinhibičním faktoru Dotazníku na konzumaci tří faktorů (6.85 ± 3.55 vs. 3.91 ± 1.96, p <0.000, kohenův d (d) = 1.07), stejně jako hladový faktor (6.60 ± 3.37 vs. 4.68 ± 2.84, p = 0.008, d = 0.81) a faktor kognitivního omezení (9.19 ± 4.30 vs. 6.78 ± 4.11, p = 0.012, d = 0.57). Vezměte prosím na vědomí, že jsme tyto analýzy opakovali pro podskupinu 81 účastníků s MRI a výsledky se v podstatě nezměnily (data nejsou uvedena).

Kognitivní opatření

Ve vztahu k štíhlým adolescentům měli obézní adolescenti horší kognitivní výkon v každém úkolu frontálního laloku, nejvýraznější pro Stroop (míra inhibice) a index pracovní paměti WRAML, i když jsme kontrolovali odhadované IQ. Prosím obrať se na Tabulka 2.

Protože subjekty 10 neobdržely hodnocení MRI (podrobnosti viz sekce účastníka a postupy výše), opakovali jsme naše analýzy pro podskupinu adolescentů 81, kteří měli MRI, a směr a význam kognitivních výsledků zůstal nezměněn (data není zobrazeno).

Zobrazování mozku

Objem šedé hmoty v přední části laloku (v kubických centimetrech) měl mezi obézními adolescenty menší, i když nikoli na úrovni statistické významnosti (265.3 ± 29.5 vs. 269.6 ± 26.7; zbytkový 0.00369 ± 0.018312 vs. -0.00609 ± 0.014076, p = 0.139, d = 0.35). Vezměte prosím na vědomí, že ačkoli absolutní rozdíly mezi těmito objemy byly malé, analýzy byly provedeny po zbytku na ICV a hodnoty významnosti a velikosti účinků tyto analýzy odrážejí. Kromě toho jsme za účelem kontroly možných vývojových účinků věku na frontální a mozkové objemy znovu provedli naše analýzy, které se různě lišily podle věku. Zjistili jsme výrazně nižší objem šedé hmoty pro obézní mládež v orbitofrontální kůře (32.3 ± 3.68 vs. 33.3 ± 3.99; zbytkový 0.00781 ± 0.024944 vs. -0.01227 ± 0.018947, p = 0.005, d = 0.66). Rozdíly v objemové skupině OFC se nezměnily po kontrole systolického krevního tlaku nebo HOMA-IR. Další hodnocené oblasti mozku, včetně prefrontální kůry a přední mozkové kůry, se u obézních a štíhlých účastníků významně nelišily. Společné kolísání věku nezměnilo žádný z těchto vztahů.

Asociace

Zjistili jsme významné asociace mezi TFEQ a kognitivními, BMI a MRI objemovými měřítky. Konkrétně skóre dezinhibičního faktoru na TFEQ ukázalo významnou korelaci s BMI (r (81) = 0.406, p <0.001), skóre Stroop Color-Word (r (77) = −0.272, p = 0.017) a OFC šedou objem hmoty (r (71) = -0.273, p = 0.021). Abychom dále porozuměli vztahu mezi objemem OFC a dezinhibicí, zkoumali jsme asociaci samostatně pro obě skupiny. Zjistili jsme, že neexistuje žádná souvislost mezi dezinhibicí a objemem OFC u obézních jedinců (r (40) = −0.028, p = 0.864), zatímco silná skupina existuje (r (31) = −0.460, p = 0.009). Asociace mezi skóre dezinhibičního faktoru a BMI a Stroopem zůstaly významné pro podskupinu jedinců s MRI (data nejsou uvedena).

Diskuse

Jak se očekávalo, obézní adolescenti měli na TFEQ výrazně vyšší hodnocení disinhibice, hladu a kognitivního omezení. Ačkoli by se vyšší úrovně kognitivního omezení u obézních adolescentů při první prohlídce zdály kontraintuitivní, odpovídá popsanému modelu „rigidního omezení“, ve kterém jedinec s omezeným jídlem a kognitivním omezením může mít tendenci omezovat jídlo v některých situacích, ale hrubě přejídat v jiných. (20).

Naše nové neurostrukturální výsledky mezi obézními adolescenty jsou v souladu s nálezy v literatuře pro dospělé (8, 9) prokazující snížení objemu šedé hmoty. V našem adolescentním vzorku byly tyto poklesy nejvýraznější pro orbitofrontální kůru, oblast mozku důležitou pro kontrolu impulsů, ale také vykazovaly slabý trend pro celý frontální lalok. Spekulujeme, že jemnější snížení objemu, které existuje v jiných oblastech mozku mezi obézními adolescenty, může ve skutečnosti dosáhnout rozšířeného vzorku statistického významu.

Důležité pro tuto zprávu jsme zjistili, že skupina s nadváhou má nejen vyšší skóre dezinhibice na TFEQ, ale nižší výkon v kognitivních testech odrážejících mozkové funkce, které jsou považovány za ústřední pro behaviorální inhibici, a to i při kontrole IQ. Z oblastí a funkcí frontálních laloků, které jsme měřili, jsme se zvláště zajímali o zjištění vztahu mezi dezinhibičním faktorem TFEQ a OFC, mozkovou oblastí, která je velmi důležitá pro behaviorální inhibici (kontrola impulsů). Vybrali jsme Stroop, protože je to jediný z našich úkolů frontálního laloku (včetně těch, které využívají výkonné funkce), který konkrétně testuje schopnost inhibovat automatické reakce. Jedná se o přímou kognitivní paralelu behaviorálního (disinhibiční faktor TFEQ) a mozkové oblasti (OFC), která se také podílí na inhibici automatických odpovědí. Naším zájmem bylo zjistit funkční (Stroop vs. jiné frontální úkoly, které neměří inhibici odezvy) a anatomickou (OFC) specificitu našich nálezů a jejich souvislost s dezinhibičním faktorem TFEQ.

Zjistili jsme také významné souvislosti mezi skóre faktorů dezinhibice a objemem BMI a OFC. Když byl vztah mezi disinhibicí a objemem OFC zkoumán samostatně u štíhlých a obézních účastníků, zjistili jsme silnou negativní asociaci pouze pro štíhlou skupinu. Je možné, že obézní jedinci již zažili kritickou úroveň disinhibice - (což, jak jsme ukázali, je spojeno s BMI), přičemž další disinhibice se tak jasně neodráží v dalších změnách v OFC, ale možná v různých mozkových oblastech nebo sítích, které nebyly posouzeny jako součást této studie. Další možností pro tato různá zjištění pro každou ze dvou váhových skupin je to, že vzhledem k tomu, že obézní skupiny mají vyšší stupeň schválení položky, mohou být náchylnější k problémům sociální vhodnosti, a proto může být méně pravděpodobné, že plně oznámí rozsah jejich behaviorální disinhibice v jídle, tlumení asociace v této skupině. A konečně je také možné, že naše výsledky mohou ovlivnit omezení rozsahu, konkrétně jevy korelace, které se snižují, když je rozptyl snížen, ke kterému dochází, když rozdělíme náš vzorek na dva.

I když naše studie zjistila, že disinhibice v chování při krmení je spojena se snížením výkonných funkcí a objemů frontálních šedých látek, průřezová povaha našeho návrhu nám neumožňuje zabývat se otázkou směrovosti nebo příčinných souvislostí. Jak již bylo řečeno, existuje několik věrohodných teorií týkajících se směru těchto asociací.

Jednou z možností je, že primární strukturální nebo funkční deficity mozku vedou k dezinhibovanému jídlu a snížení neurokognitivní funkce. Tato linie uvažování je částečně podporována prací, která ukazuje disinhibici v chování při jídle, aby předcházela zvýšenému kalorickému příjmu (21) a obezita (22). Je to také v souladu s funkční zobrazovací prací prokazující, že jednotlivci, kteří v reakci na vizualizovaný příjem chutných potravin vykazují slabší aktivaci obvodů odměňování mozku, mají zvýšené riziko budoucího přírůstku hmotnosti (23); možná potřebují větší stimul (více jídla) k odvození stejné odměny.

Dalším možným vysvětlením je, že strukturální deficity mozku, jako jsou deficity prokázané v této studii, jsou výsledkem obezity a související inzulínové rezistence. Tato možnost je podporována 24-roční longitudinální studií ukazující zvýšený BMI začínající ve středním věku korelovaný se sníženým objemem temporálních lalůčků v pozdějším životě (24). Podporujeme také toto pořadí účinků v naší práci u dospělých, kde zjistíme, že hippocampální objemy byly spojeny s poruchami glukózové tolerance (25) a také u adolescentů s T2DM, kde najdeme kognitivní poruchy a snížení objemu frontálních laloků a mikrostrukturální integritu bílé hmoty (26). Předpokládáme, že inzulinová rezistence spojená s obezitou, kterou vykazuje naše skupina adolescentů s nadváhou, může přispět ke snížení výkonných funkcí a strukturálních deficitů. Popsali jsme možný model těchto účinků (27), ve kterém předpokládáme, že inzulinová rezistence je spojena se sníženou mozkovou vaskulární reaktivitou související s endoteliální dysfunkcí. Víme, že během aktivace mozku, jako například při provádění kognitivního úkolu, dochází v mozkové oblasti ke zvýšení synaptické aktivity. V normálním mozku to vede k regionální vazodilataci, a tím ke zvýšení dostupnosti glukózy v této oblasti, aby se podpořila zvýšená kognitivní potřeba (28). Proto je vaskulární reaktivita, která je nedílnou součástí dobře regulovaného toku krve mozkem, klíčem k udržení optimálního neuronálního prostředí během aktivace mozku (29). Výzkum ukazující endoteliální dysfunkci u obézních dětí, a to ještě před rozvojem diabetu (30), dále podporuje tento předpoklad. Navíc byl u našich obézních dospívajících zvýšen zánětlivý marker C-reaktivní protein (CRP). Ve studiích zkoumajících velké kohorty dospělých vědci zjistili zvýšené hladiny zánětlivých cytokinů jako domnělých mediátorů kognitivního poklesu u jedinců s metabolickým syndromem (31-34). Možný mechanismus těchto kognitivních účinků je poskytován údaji na zvířatech, které prokazují, že nadměrné zánětlivé cytokiny mohou snižovat dlouhodobou potenciaci (LTP), což je proces chápaný jako zásadní při konsolidaci paměti v hippocampu. Zánětlivé cytokiny mohou také způsobit poškození neurogeneze a neuroplasticity, procesů nezbytných pro tvorbu vzpomínek a zachování strukturální nervové integrity.

Třetí možností je, že tyto účinky jsou obousměrné, přičemž behaviorální disinhibice je náchylná k obezitě, což může negativně ovlivnit mozkové oblasti odpovědné za výkonné funkce a inhibici kalorického příjmu, což způsobí začarovaný cyklus dysfunkce. Tato třetí možnost by mohla pomoci vysvětlit, proč je pro jednotlivce tak těžké zhubnout, jakmile je získáno.

Jsme povzbuzeni skutečností, že mezi několika málo mozkovými oblastmi, které jsme hodnotili, došlo u OFC, mozkové oblasti, která byla prokázána jako důležitá při behaviorální inhibici jak ve studiích na zvířatech, tak u lidí, k nejvýznamnějšímu snížení objemu obézních adolescentů. Naše zjištění, včetně nižšího výkonu kognitivních testů, u nichž se předpokládá, že vyžadují neporušený OFC, spolu s redukcí objemu v této oblasti spojené s behaviorální disinhibicí poukazují na jeho pravděpodobný význam v přírůstku hmotnosti.

Tato studie má některá jasná omezení. Zaprvé je to pohled v průřezu, který nám neumožňuje komentovat jasnou kauzalitu. Zadruhé, vzhledem k naší relativně skromné ​​velikosti vzorku jsme omezili naše měření na oblasti mozku, u kterých bylo v předchozích studiích buď zjištěno, že jsou spojeny s obezitou nebo disinhibicí, nebo ty, o nichž jsme se domnívali, že by mohly být zapojeny. Proto je možné, že mohou být zapojeny i další oblasti mozku, které jsme nehodnotili. Třetím omezením naší studie je, že máme pouze aktuální váhu účastníků a nemůžeme komentovat dobu trvání obezity; vzorek, který jsme studovali, bude pravděpodobně mít značnou variabilitu v trvání obezity a související inzulínové rezistence. Naše studie má nicméně významné silné stránky, včetně pečlivého porovnávání mezi skupinami, multidimenzionálních hodnocení prováděných a nezaujatých metod MRI použitých při analýzách dat MRI.

Pro lepší porozumění zde popsaným problémům by budoucí práce měla hodnotit subjekty podélně, sledovat vývoj obezity v čase a současně měřit kognitivní, behaviorální a neurostrukturální změny. Alternativně by se naše porozumění mohlo zlepšit také studií, která by zkoumala důsledky úspěšné léčby obezity (např. Bariatrická chirurgie), a tak zjistit, zda jsou některé z těchto deficitů reverzibilní. Kromě toho by budoucí práce měla vyhodnotit další možné související faktory, jako jsou prozánětlivé a protizánětlivé cytokiny, a také použít citlivější techniky MRI, jako je zobrazení difuzního tenzoru (DTI).

Poděkování

Studie byla podpořena granty Národních zdravotnických ústavů R21 DK070985 a RO1 DK083537 a částečně podpořena grantem1UL1RR029893 od Národního centra pro výzkumné zdroje. Autoři si přejí ocenit děti a rodiny, které se na tomto výzkumu podílely, a také Po Lai Yau a Valentin Polyakov při sběru a zpracování dat a pomoc Allisona Larra při přípravě tohoto rukopisu.

Poznámky pod čarou

Zveřejňování finančních údajů:

Žádný z ostatních autorů nemá žádné zveřejněné finanční / konfliktní zájmy

Reference

1. Ogden CL, Carroll MD, Flegal KM. Vysoký index tělesné hmotnosti podle věku mezi americkými dětmi a adolescenty, 2003-2006. JAMA. 2008; 299: 2401 – 5. [PubMed]

2. Stunkard AJ, Messick S. Třífaktorový dotazník k měření stravovacích návyků, který měří dietní omezení, dezinhibice a hlad. J Psychosom Res. 1985; 29: 71 – 83. [PubMed]

3. Schwartz MW, Woods SC, Porte D, Jr., Seeley RJ, Baskin DG. Řízení příjmu potravy centrálním nervovým systémem. Příroda. 2000; 404: 661 – 71. [PubMed]

4. Korner J, Leibel RL. Jíst nebo nejíst - jak střeva mluví s mozkem. N Engl J Med. 2003; 349: 926–8. [PubMed]

5. Martin LE, Holsen LM, Chambers RJ, et al. Nervové mechanismy spojené s motivací jídla u obézních a zdravých dospělých dospělých. Obezita (Silver Spring) 2010; 18: 254 – 60. [PubMed]

6. Del Parigi A, Gautier JF, Chen K, et al. Neuroimaging a obezita: mapování mozkových odpovědí na hlad a saturaci u lidí pomocí pozitronové emisní tomografie. Ann NY Acad Sci. 2002; 967: 389 – 97. [PubMed]

7. Damasio H, Grabowski T, Frank R, Galaburda AM, Damasio AR. Návrat Phineas Gage: vodítka o mozku z lebky slavného pacienta. Věda. 1994; 264: 1102 – 5. [PubMed]

8. Walther K, Birdsill AC, Glisky EL, Ryan L. Strukturální mozkové rozdíly a kognitivní funkce související s indexem tělesné hmotnosti u starších žen. Hum Brain Mapp. 2010; 31: 1052 – 64. [PubMed]

9. Taki Y, Kinomura S, Sato K, a kol. Vztah mezi indexem tělesné hmotnosti a objemem šedé hmoty u zdravých jedinců 1,428. Obezita (Silver Spring) 2008; 16: 119 – 24. [PubMed]

10. Pannacciulli N, Del Parigi A, Chen K, Le DS, Reiman EM, Tataranni PA. Abnormality mozku u lidské obezity: morfometrická studie založená na voxelu. Neuroimage. 2006; 31: 1419 – 25. [PubMed]

11. Volkow ND, Wang GJ, Telang F, et al. Inverzní souvislost mezi BMI a prefrontální metabolickou aktivitou u zdravých dospělých. Obezita (Silver Spring) 2009; 17: 60 – 5. [PMC bezplatný článek][PubMed]

12. Elias MF, Elias PK, Sullivan LM, Wolf PA, D'Agostino RB. Nižší kognitivní funkce za přítomnosti obezity a hypertenze: studie Framinghamova srdce. Int J Obes Relat Metab Disord. 2003; 27: 260–8. [PubMed]

13. Gunstad J, Paul RH, Cohen RA, Tate DF, Spitznagel MB, Gordon E. Zvýšený index tělesné hmotnosti je spojen s výkonnou dysfunkcí u jinak zdravých dospělých. Compr Psychiatry. 2007; 48: 57 – 61. [PubMed]

14. Waldstein SR, Katzel LI. Interaktivní vztahy centrální versus totální obezita a krevní tlak na kognitivní funkce. Int J Obes (Lond) 2006; 30: 201 – 7. [PubMed]

15. Lokken KL, Boeka AG, Austin HM, Gunstad J, Harmon CM. Důkaz dysfunkce exekutivy u extrémně obézních adolescentů: pilotní studie. Surg Obes Relat Dis. 2009; 5: 547 – 52. [PubMed]

16. Lezak MD, Howleson DB, Loring DW, Hannay HJ, Fischer JS. Neuropsychologické hodnocení. Oxford University Press; New York: 2004.

17. Dobré CD, Scahill RI, Fox NC, et al. Automatická diferenciace anatomických vzorců v lidském mozku: validace se studiemi degenerativních demencí. Neuroimage. 2002; 17: 29 – 46. [PubMed]

18. Tzourio-Mazoyer N, Landeau B, Papathanassiou D, et al. Automatizované anatomické značení aktivací v SPM pomocí makroskopické anatomické parcellace mozku jediného subjektu MNI MRI. Neuroimage. 2002; 15: 273 – 89. [PubMed]

19. Convit A, Wolf OT, de Leon MJ, et al. Objemová analýza pre-frontálních oblastí: nálezy ve stárnutí a schizofrenie. Psychiatry Res. 2001; 107: 61 – 73. [PubMed]

20. Westenhoefer J, Broeckmann P, Munch AK, Pudel V. Kognitivní kontrola chování při jídle a disinhibiční účinek. Chuť. 1994; 23: 27 – 41. [PubMed]

21. Yeomans MR, Leitch M, Mobini S. Impulzivita je spojena s dezinhibicí, ale ne omezujícím faktorem z dotazníku o stravování se třemi faktory. Chuť. 2008; 50: 469 – 76. [PubMed]

22. Hays NP, Bathalon GP, ​​McCrory MA, Roubenoff R, Lipman R, Roberts SB. Jídelní chování koreluje s přírůstkem tělesné hmotnosti a obezitou u zdravých žen ve věku 55-65 y. Am J Clin Nutr. 2002; 75: 476 – 83. [PubMed]

23. Stice E, Yokum S, Bohon C, Marti N, Smolen A. Odměna obvodové odezvy na jídlo předpovídá budoucí zvýšení tělesné hmotnosti: zmírňující účinky DRD2 a DRD4. Neuroimage. 2010; 50: 1618 – 25. [PubMed]

24. Gustafson D, Lissner L, Bengtsson C, Bjorkelund C, Skoog I. 24-leté sledování indexu tělesné hmotnosti a mozkové atrofie. Neurologie. 2004; 63: 1876 – 81. [PubMed]

25. Převeďte A, Wolf OT, Tarshish C, de Leon MJ. Snížená tolerance glukózy je spojena se špatným výkonem paměti a hipokampální atrofií u normálních starších osob. Proc Natl Acad Sci USA A. 2003; 100: 2019 – 22. [PMC bezplatný článek][PubMed]

26. Yau PL, Javier DC, Ryan CM, et al. Předběžný důkaz mozkových komplikací u obézních adolescentů s diabetes mellitus typu 2. Diabetologie. 2010

27. Convit A. Souvislosti mezi kognitivním poškozením inzulínové rezistence: vysvětlující model. Neurobiol stárnutí. 2005; 26 (Suppl 1): 31 – 5. [PubMed]

28. Benton D, Parker PY, Donohoe RT. Dodávka glukózy do mozku a kognitivní funkce. J Biosoc Sci. 1996; 28: 463 – 79. [PubMed]

29. Drake CT, Iadecola C. Role neuronální signalizace při kontrole toku krve mozkem. Brain Lang. 2007; 102: 141 – 52. [PubMed]

30. Karpoff L, Vinet A, Schuster I, et al. Abnormální vaskulární reaktivita v klidu a cvičení u obézních chlapců. Eur J Clin Invest. 2009; 39: 94 – 102. [PubMed]

31. Dik MG, Jonker C, Comijs HC, et al. Příspěvek složek metabolického syndromu k poznání u starších jedinců. Péče o cukrovku. 2007; 30: 2655 – 60. [PubMed]

32. Roberts RO, Geda YE, Knopman DS, et al. Metabolický syndrom, zánět a mírné kognitivní poškození u starších osob: studie založená na populaci. Alzheimer Dis Assoc Disord. 2009

33. Pot V, Starr V, Bruehl H, et al. C-reaktivní protein je spojen s nižší kognitivní výkonností u žen s nadváhou a obezitou. Zánět. 2008; 31: 198 – 207. [PMC bezplatný článek][PubMed]

34. Yaffe K, Kanaya A, Lindquist K, et al. Metabolický syndrom, zánět a riziko kognitivního úbytku. JAMA. 2004; 292: 2237 – 42. [PubMed]