Sci Rep. 2016 Nov 23; 6: 37126. doi: 10.1038 / srep37126.
De Ridder D1, Manning P2, Leong SL1, Ross S2, Vanneste S3.
Resumen
La homeostasis es la base de la medicina moderna y la alostasis, una elaboración adicional de la homeostasis, se ha definido como la estabilidad a través del cambio, que luego se modificó para restablecer la referencia predictiva. Se ha sugerido que el placer está relacionado con la prominencia (relevancia del comportamiento), y el retiro se ha relacionado con la alostasis en los tipos adictivos. Surge la pregunta de cómo se relacionan las firmas neuronales y clínicas de placer, saliencia, alostasis y abstinencia, tanto en un estado no adicto como adicto. Los EEG en estado de reposo se realizaron en personas con 66, que incluyeron un grupo de obesos adictos a los alimentos, un grupo de obesos no adictos a los alimentos y un grupo de control magro. Se realizaron análisis de correlación sobre los datos de comportamiento, y se realizaron análisis de correlación, comparativos y de conjunción para extraer relaciones electrofisiológicas entre el placer, la prominencia, la alostasis y el retiro. El placer / agrado parece ser la expresión fenomenológica de que se obtienen suficientes estímulos salientes, y el retiro puede verse como un incentivo motivador porque, debido al restablecimiento de las referencias alostáticas, se requieren más estímulos. Además, en contraste con la no adicción, una prominencia patológica y no adaptativa unida a los alimentos da como resultado la abstinencia mediada a través del restablecimiento de la referencia alostática persistente.
PMID: 27876789
DOI: 10.1038 / srep37126
Introducción
El concepto de homeostasis es fundamental para nuestra comprensión de cómo se regulan los procesos fisiológicos normales. Encapsula la capacidad del cuerpo para mantener todos los parámetros del entorno interno del organismo dentro de los límites que permiten que un organismo sobreviva.1. Se propuso que la supervivencia dependía de dos mecanismos importantes: los necesarios para mantener un estado fisiológico estable (homeostasis) y los necesarios para satisfacer las demandas externas repentinas (emergencia)2. En otras palabras, el entorno interno (medio ambiente) Debe mantenerse en equilibrio con el entorno externo.2.
La homeostasis se basa principalmente en mecanismos de retroalimentación negativa que no son particularmente adaptables a un entorno en constante cambio, especialmente desde que las criaturas multicelulares desarrollaron la movilidad. En estas circunstancias, los estímulos sensoriales predictivos permiten restablecer las referencias de los sistemas homeostáticos para adaptarse mejor a un entorno en constante cambio3. Este mecanismo se ha denominado alostasis, que se puede considerar como "estabilidad a través del cambio".4. La alostasis es importante porque permite un ajuste de una referencia o punto de referencia a las demandas predichas basadas en la memoria y el contexto.3. El componente predictivo de la alostasis es la diferencia fundamental entre este y la homeostasis, que solo responde. Las ventajas propuestas de los mecanismos alostáticos incluyen (1) los errores se reducen en magnitud y frecuencia, (2) se combinan las capacidades de respuesta de diferentes componentes, los recursos (3) se comparten entre sistemas para minimizar las capacidades de reserva y los errores (4) se recuerdan y se utilizan para reducir futuros errores3.
Inicialmente la alostasis se consideraba un proceso patológico.5. Por ejemplo, en la adicción, el grado de placer que experimenta una sustancia adicta disminuye con la misma cantidad de sustancia con el tiempo, lo que resulta en una ingesta cada vez mayor de la sustancia adicta para una respuesta hedónica cada vez menor. En otras palabras, el restablecimiento de referencias hedónicas estaba llevando a la adicción5. Sin embargo, recientemente se ha sugerido que la alostasis es una respuesta fisiológica normal para mantener la estabilidad cuando los parámetros están fuera del rango homeostático normal al restablecer los parámetros del sistema a un nuevo punto de ajuste.4,5,6.
El sustrato neurobiológico y neurofisiológico subyacente de la alostasis aún no se ha definido. A nivel de sistemas, la ínsula y el cingulado anterior se han implicado en la alostasis del dolor.7,8.
Se puede pensar en la obesidad como un cambio en la referencia o el punto de ajuste homeostático para el peso corporal o la entrada de energía. Aunque controvertido, también se ha sugerido que al menos un subconjunto de individuos obesos puede tener una tendencia adictiva a la alimentación.9,10. Recientemente, se ha desarrollado un cuestionario que es capaz de identificar patrones de alimentación similares a los comportamientos observados en las áreas clásicas de la adicción.11,12: sustancia que se toma en mayor cantidad y por un período más largo de lo previsto; deseo persistente o repetidos intentos fallidos de dejar de fumar; tiempo / actividad significativa obtenida para obtener, usar o recuperar; actividades sociales, ocupacionales o recreativas importantes abandonadas o reducidas; el uso continúa a pesar del conocimiento de las consecuencias adversas; tolerancia; síntomas característicos de abstinencia; sustancia tomada para aliviar la abstinencia; y uso que causa deterioro o malestar clínicamente significativo.
Se ha sugerido que en la adicción a la comida 'querer', que se ha acuñado como incentivo para sobresalir13, se sensibiliza y se disocia del "gusto", que normalmente permanece sin cambios o puede desarrollar una respuesta de placer a los alimentos14. El resultado es una ingesta excesiva de alimentos a pesar del placer mínimo relacionado con la abstinencia, lo que puede considerarse un incentivo motivador para ingerir más alimentos14.
La ingesta de alimentos debe tener relevancia de comportamiento (es decir, saliencia) tanto en personas delgadas como obesas, ya que se requiere ingesta de energía para mantenerse con vida. En la adicción a los alimentos, se plantea la hipótesis de que los alimentos adquieren una importancia anormal o paradójica, y se considera importante desde el punto de vista del comportamiento, incluso si se han ingerido alimentos suficientes para satisfacer los requisitos energéticos. Esta salvedad paradójica podría restablecer la referencia o el punto de ajuste para la saciedad al obtener alimentos que posteriormente impulsarán una mayor ingesta de alimentos. Además, el restablecimiento de la referencia para la saciedad (alostasis) también podría conducir a la abstinencia en ausencia del estímulo alimentario importante para el comportamiento atípico, lo que aumenta aún más la ingesta de alimentos. Esto conduce a la predicción de que, en la adicción a la comida, la prominencia y la alostasis están relacionadas, en contraste con la adicción no alimentaria, que puede probarse experimentalmente. En este estudio, investigamos clínicamente cómo se relacionan el placer, la saliencia, la alostasis y la abstinencia en función de los autoinformes de comportamiento de las personas obesas con adicción a la comida, las personas obesas sin adicción a la comida y las personas delgadas. Además, observamos la actividad cerebral y la conectividad correlacionadas con el placer, la saliencia, la alostasis y la abstinencia, y analizamos cómo se relacionan al observar la actividad y la conectividad superpuestas y diferenciales.
Métodos y Materiales
Participantes en la investigación
Veinte adultos sanos con peso normal y participantes obesos con 46 (ver Tabla 1 para las características de referencia) fueron reclutados de la comunidad por medio de un anuncio en un periódico. Los criterios de inclusión incluyeron participantes hombres o mujeres con edades comprendidas entre 20 y 65 años y un IMC 19 – 25 kg / m2 (grupo magro) o> 30 kg / m2 (grupo obeso). Se excluyó a los participantes si tenían otras comorbilidades significativas, como diabetes, neoplasia, enfermedad cardíaca, hipertensión no controlada, enfermedad psiquiátrica, lesión previa en la cabeza o cualquier otra afección médica importante.
Los adultos con peso normal saludable 20 con IMC entre 18.5 y 24.9 se reclutaron para servir como un grupo de control para verificar qué correlaciona el neural con el placer, la saliencia, la alostasis y el síndrome de abstinencia en un peso normal, un grupo adicto no alimentario y cómo el adicto a los alimentos y las personas obesas no adictas a los alimentos difieren en su actividad cerebral y conectividad funcional con controles sanos no obesos.
Procedimientos
Todos los participantes potenciales asistieron a los centros de investigación para realizar una visita de selección y realizar procedimientos de consentimiento informado. El protocolo del estudio fue aprobado y llevado a cabo de acuerdo con el Comité de Ética de Salud y Discapacidad del Sur (LRS / 11 / 09 / 141 / AM01). Todos los participantes se sometieron a mediciones antropométricas, exámenes físicos, gasto de energía en reposo y análisis de la composición corporal. Posteriormente, los participantes que cumplieron con los criterios de inclusión informaron a la instalación después de un ayuno nocturno para el análisis de EEG, la recolección de sangre y las evaluaciones del cuestionario.
Evaluaciones de cuestionario
YFAS. La Escala de Adicción a la Alimentación de Yale (YFAS, por sus siglas en inglés) es un cuestionario estandarizado autoinformado, basado en los códigos del DSM-IV para los criterios de dependencia de sustancias, para identificar individuos con alto riesgo de adicción a los alimentos, independientemente del peso corporal12,15,16. Si bien actualmente no existe un diagnóstico oficial de "adicción a la comida", la YFAS se creó para identificar a las personas que mostraron síntomas de dependencia hacia ciertos alimentos. El YFAS es una herramienta validada psicométricamente que consiste en preguntas de 27 que identifican patrones de alimentación similares a los comportamientos observados en las áreas clásicas de la adicción.12. La YFAS también se puede dividir en subescalas 8 con dominios similares a los del trastorno por uso de sustancias: sustancia que se toma en mayor cantidad y por un período más prolongado de lo previsto; deseo persistente o repetidos intentos fallidos de dejar de fumar; tiempo / actividad significativa obtenida para obtener, usar o recuperar; actividades sociales, ocupacionales o recreativas importantes abandonadas o reducidas; el uso continúa a pesar del conocimiento de las consecuencias adversas; tolerancia; síntomas característicos de abstinencia; sustancia tomada para aliviar la abstinencia; y uso que causa deterioro o malestar clínicamente significativo. Usando la escala del sistema de puntuación continua, calculamos una puntuación YFAS de 7 para cada participante (2). Pero para dicotomizar la escala continua en un grupo adicto a los alimentos frente a los no adictos a los alimentos, realizamos una división mediana, con un grupo de YFAS alto y bajo, de modo que los neuros correlatos de placer, saliencia, alostasis y abstinencia en la obesidad adicta a los alimentos pueden ser en comparación con la obesidad no adicta a los alimentos y un grupo de control magro. Por lo tanto, se aplicó una división de la mediana en el YFAS para el grupo de obesidad. Ocho participantes tuvieron una puntuación igual a la mediana (= 3) y se excluyeron del análisis. Los participantes con una puntuación inferior a la mediana se asignaron al grupo de YFAS bajo, mientras que aquellos con una puntuación superior a la mediana se asignaron al grupo de YFAS alta.
Valoración de tendencias adictivas generales.
La tendencia adictiva general de las personas adictas a los alimentos en múltiples dominios se investigó mediante el cuestionario general de tendencias adictivas (GATQ). Esto se basa en el concepto de transferencia de adicción, es decir, cuando se trata una adicción, por ejemplo, la adicción a los alimentos mediante cirugía gástrica, las personas adictas a veces se vuelven adictas a otras sustancias o se presentan con otras conductas adictivas.17.
Según la literatura disponible, puede haber un mecanismo fisiopatológico universal subyacente a la adicción / abuso de sustancias en general18Estamos interesados en encontrar los correlatos neuronales del placer, la saliencia, la alostasis y la abstinencia en general en el cerebro adicto, así como en personas sin tendencias adictivas. Por lo tanto, utilizamos una versión modificada del cuestionario general de tendencias adictivas.19. El cuestionario puntúa alto en confiabilidad y tiene buena validez de construcción19. Se registraron cuatro elementos relacionados con la adicción para cada uno de los siguientes dominios de 12: alcohol, cigarrillos, drogas, cafeína, chocolate, ejercicio, juegos de azar, música, internet, compras, trabajo y relaciones / amor. Estos artículos relacionados con la adicción fueron (1) si los participantes consideraron la sustancia / actividad como importante para la conducta (saliencia), (2) si lo consideraron agradable (placer), (3) si sintieron la necesidad de consumir más o participar Es más para lograr el mismo efecto (alostasis) y (4) si sienten incomodidad cuando dejan de usarlo (retiro). Se utilizaron escalas de respuesta de cinco puntos que iban desde (1) muy falso para mí hasta (5) muy cierto para mí para cada elemento. Todas las escalas relacionadas con la adicción tienen altos niveles de confiabilidad de consistencia interna (por ejemplo, para la escala total de adicción al ítem de 96, alfa = 0.93). Los puntajes promedio para cada uno de los ítems relacionados con la adicción a 4 (placer, saliencia, alostasis y abstinencia) se calcularon en todos los dominios de 12, para representar un puntaje real para una tendencia adictiva general.
Estadística
Se realizó una comparación entre el grupo lean, el YFAS bajo y el YFAS alto utilizando un ANOVA utilizando la asociación de grupo como variable independiente y los dominios 8 del YFAS como variables dependientes. Además, aplicamos una correlación de Pearson entre las cuatro medidas de tendencias adictivas generales para todo el grupo, así como para los grupos magro, YFAS bajo y YFAS alto por separado. Además, realizamos un análisis de regresión de mediación.20 en el grupo de alta YFAS para tener una mejor comprensión de la relación entre la saliencia, la alostasis y la abstinencia. En lugar de una relación causal directa entre la variable independiente (prominencia) y la variable dependiente (retirada), se calculó un modelo de mediación para determinar si la variable independiente (prominencia) influye en la variable mediadora (alostasis), que a su vez influye en la variable dependiente (retirada).
Datos de imagen
Recopilación de datos EEG
Se registraron EEG en estado de reposo, ya que los autores estaban interesados en dilucidar los correlatos neurales del placer, la saliencia, la alostasis y la abstinencia como mecanismos subyacentes presentes en el cerebro adicto (a los alimentos). La hipótesis es que existen firmas neuronales en el cerebro, incluso cuando las personas adictas (a los alimentos) no están expuestas a la sustancia del abuso (alimentos), que puede detectarse, lo que predispone a las personas a la adicción (a los alimentos).
Los datos de EEG se registraron por procedimiento estándar. Las grabaciones se realizaron en una sala completamente iluminada con cada participante sentado en una silla pequeña pero cómoda. La grabación real duró aproximadamente cinco minutos. Los pacientes recibieron instrucciones de sentarse quietos y relajar sus mandíbulas y cuello con los ojos cerrados, enfocándose en un punto delante de ellos. El EEG fue muestreado utilizando amplificadores Mitsar-201 (NovaTech http://www.novatecheeg.com/) con los electrodos 19 colocados de acuerdo con la colocación estándar de 10 – 20 International (Fp1, F2, F7, F3, tipo de juego de la competencia), NXXXX, F4, tipo de juego, , O8). Los participantes se abstuvieron del consumo de alcohol 7 horas antes del registro de EEG y de las bebidas con cafeína el día del registro para evitar cambios en el EEG inducidos por el alcohol.21 o una disminución de potencia alfa inducida por la cafeína22,23. La vigilancia de los participantes se monitorizó mediante parámetros de EEG, como la disminución del ritmo alfa o la aparición de husos, ya que la somnolencia se refleja en un mayor poder theta.24. Se verificaron las impedancias para permanecer por debajo de 5 kΩ. Los datos se recolectaron con los ojos cerrados (tasa de muestreo = 500 Hz, la banda pasó de 0.15 a 200 Hz). Los datos fuera de línea se volvieron a muestrear a 128 Hz, el paso de banda se filtró en el rango 2 –44 Hz y, posteriormente, se transpuso a Eureka. software25, trazado e inspeccionado cuidadosamente para el rechazo manual de artefactos. Todos los artefactos episódicos, incluidos los parpadeos de los ojos, los movimientos oculares, los dientes apretados, los movimientos corporales o los artefactos de ECG se eliminaron de la corriente del EEG. Además, se realizó un análisis de componentes independientes (ICA) para verificar más a fondo si se habían excluido todos los artefactos. Para investigar el efecto del posible rechazo de componentes ICA, comparamos los espectros de potencia con dos enfoques: (1) solo después del rechazo de artefactos visuales, y (2) después de un rechazo adicional de componentes ICA. La potencia media en delta (2 – 3.5 Hz), theta (4 – 7.5 Hz), alpha1 (8 – 10 Hz), alpha2 (10 – 12 Hz), beta1 (13 – 18 Hz) ), bandas beta2 (18.5 – 21 Hz) y gamma (3 – 21.5 Hz)26,27,28 no mostró una diferencia estadísticamente significativa entre los dos enfoques. Por lo tanto, confiamos en informar los resultados de los datos de corrección de artefactos en dos pasos, a saber, el rechazo de artefactos visuales y el rechazo de componentes independientes adicionales. Se calcularon las matrices espectrales cruzadas de Fourier promedio para las ocho bandas.
Localización de la fuente
Tomografía electromagnética cerebral estandarizada de baja resolución (sLORETA29,30) se usó para estimar las fuentes eléctricas intracerebrales que generaron los siete componentes del grupo BSS. Como procedimiento estándar, una transformación de referencia promedio común.29 Se realizó antes de aplicar el algoritmo sLORETA. sLORETA calcula la actividad neuronal eléctrica como densidad de corriente (A / m2) sin suponer un número predefinido de fuentes activas. El espacio de solución utilizado en este estudio y la matriz de campos de plomo asociados son aquellos implementados en el software LORETA-Key (disponible gratuitamente en http://www.uzh.ch/keyinst/loreta.htm). Este software implementa coordenadas de electrodos realistas revisadas y el campo principal producido mediante la aplicación del método de elemento de límite en la plantilla MNI-152 (Instituto de neurología de Montreal, Canadá) de Mazziotta et al.31,32. La plantilla anatómica sLORETA-key divide y etiqueta el volumen del MNI-152 neocortical (incluido el hipocampo y la corteza cingulada anterior) en voxels 6,239 de dimensión 5 mm3, basado en probabilidades devueltas por el Demon Atlas33,34. El registro conjunto hace uso de la traducción correcta del espacio MNI-152 al Talaiach y Tournoux.35 espacio36.
Análisis de correlación de todo el cerebro.
Las correlaciones se calculan para el placer, la abstinencia, la alostasis y la prominencia con la actividad cerebral. La metodología utilizada para las correlaciones de sLORETA es no paramétrica. Se basa en estimar, a través de la aleatorización, la distribución de probabilidad empírica para el estadístico máximo, bajo las comparaciones de hipótesis nulas37. Esta metodología corrige las pruebas múltiples (es decir, para la recopilación de pruebas realizadas para todos los voxels y para todas las bandas de frecuencia). Debido a la naturaleza no paramétrica del método, su validez no se basa en ningún supuesto de Gaussianity37. Los mapas de contraste estadístico de sLORETA se calcularon a través de múltiples comparaciones voxel por voxel. El umbral de significación se basó en una prueba de permutación con permutaciones 5000.
Análisis de conjunción
Se realizó un análisis conjunto con todas las medidas de correlación cerebral de placer, abstinencia, alostasis y prominencia.38,39,40,41. Un análisis de conjunción identifica un 'componente de procesamiento común' para dos o más tareas / situaciones al encontrar áreas activadas en restas independientes38,39,40,41. Friston et al.39 También indicó que aunque el análisis de conjunción general se usa en una condición dentro del grupo, también se puede aplicar entre grupos y se aplicó en algunos trabajos recientes.42,43.
Análisis de comparación de todo el cerebro
Con el fin de identificar posibles diferencias en la actividad eléctrica cerebral entre los participantes obesos con YFAS baja y alta, se utilizó sLORETA para realizar comparaciones voxel por voxel entre condiciones de la distribución de densidad actual. Se realizaron análisis estadísticos no paramétricos de imágenes de sLORETA funcionales para cada contraste empleando un estadístico F para grupos no pareados y se corrigieron para comparaciones múltiples. Según lo explicado por Nichols y Holmes, la metodología SnPM no requiere ninguna suposición de Gaussianity y corrige todas las comparaciones múltiples37. Realizamos una prueba de voxel por voxel (que comprende voxels 6,239 cada uno) para las diferentes bandas de frecuencia.
Coherencia de fase retrasada
La coherencia y la sincronización de fase entre series de tiempo correspondientes a diferentes ubicaciones espaciales generalmente se interpretan como indicadores de la "conectividad". Sin embargo, cualquier medida de dependencia está altamente contaminada con una contribución instantánea, no fisiológica, debida a la conducción de volumen.44. Sin embargo, Pascual-Marqui.45, introdujo nuevas medidas de coherencia y sincronización de fase teniendo en cuenta solo la conectividad no instantánea (retrasada), eliminando efectivamente el factor de confusión de la conducción de volumen. Dicha "coherencia de fase retardada" entre dos fuentes se puede interpretar como la cantidad de interferencias entre las regiones que contribuyen a la actividad de la fuente46. Dado que los dos componentes oscilan de manera coherente con un retraso de fase, la interferencia puede interpretarse como intercambio de información por transmisión axonal. Más precisamente, la transformada de Fourier discreta descompone la señal en una serie finita de coseno y ondas sinusoidales en las frecuencias de Fourier (Bloomfield 2000). El retraso de las ondas del coseno con respecto a sus contrapartes sinusoidales es inversamente proporcional a su frecuencia y equivale a un cuarto del período; por ejemplo, el período de una onda sinusoidal en 10 Hz es 100 ms. El seno se desplaza un cuarto de ciclo (25 ms) con respecto al coseno. Luego, la coherencia de fase retardada en 10 Hz indica oscilaciones coherentes con un retraso de 25 ms, mientras que en 20 Hz la demora es de 12.5 ms, etc. El umbral de significación para un valor de coherencia de fase retardada dado según los resultados asintóticos se puede encontrar como se describe en Pascual-Marqui (2007), donde también se puede encontrar la definición de coherencia de fase retardada. Como tal, esta medida de dependencia se puede aplicar a cualquier número de áreas del cerebro en forma conjunta, es decir, redes corticales distribuidas, cuya actividad se puede estimar con sLORETA. Se definen las medidas de dependencia lineal (coherencia) entre las series de tiempo multivariadas. Las medidas no son negativas y toman el valor cero solo cuando hay independencia y se definen en el dominio de la frecuencia: delta (2 – 3.5 Hz), theta (4 – 7.5 Hz), alpha1 (8 – 10 Hz), alpha2 (10 – 12 Hz), beta1 (13 – 18 Hz), beta2 (18.5 – 21 Hz), beta3 (21.5 – 30 Hz) y gamma (30.5 – 44 Hz). Sobre esta base, se calculó el principio de conectividad lineal rezagada. Se extrajeron series de tiempo de densidad de corriente para diferentes regiones de interés utilizando sLORETA. La potencia en todos los voxels 6,239 se normalizó a una potencia de 1 y el registro se transformó en cada momento. Los resultados se informan mediante una prueba F y se informan como el registro de la proporción F. Los valores de la región de interés reflejan la fracción de la potencia total transformada en todos los voxels, por separado para frecuencias específicas. Las regiones de interés seleccionadas fueron la corteza cingulada anterior pregenual, la corteza cingulada anterior dorsal y la corteza cingulada posterior.
Análisis estadísticos para la coherencia de la fase retrasada.
Se calculó la sincronización / coherencia de la fase retrasada para los mapas de contraste de conectividad funcional. La comparación se calculó entre los grupos adictos y de control, así como también se correlacionó con la alostasis, el síndrome de abstinencia y la saliencia para el grupo con alto YFAS. El umbral de significación se basó en una prueba de permutación con permutaciones 5000. Esta metodología corrige las pruebas múltiples (es decir, la recopilación de pruebas realizadas para todos los voxels y para todas las bandas de frecuencia). Los resultados se informan mediante una prueba F y se informan como el registro de la proporción F.
Resultados
Características de los participantes
En general, una comparación entre el YFAS magro, bajo y alto muestra una diferencia significativa (F = 104.18 p <0.001). El grupo magro y el bajo YFAS no difieren entre sí, pero sí difieren del grupo alto YFAS. Esto fue confirmado por diferentes subescalas de la YFAS: uso excesivo de alimentos, tiempo dedicado a la alimentación, aislamiento social, síntomas de abstinencia y alimentación (ver ); sin embargo, el grupo de YFAS alto no difiere de los grupos de YFAS bajo o magro con respecto al uso persistente a pesar de la adversidad o la tolerancia.
El grupo de obesos adictos a los alimentos (alto YFAS) se comporta de manera diferente al grupo de obesos adictos a los alimentos magros y no alimentarios (bajo YFAS). El grupo adicto magro y no alimentario muestra exactamente el mismo comportamiento relacionado con los alimentos.
Datos de comportamiento
Un análisis de correlación entre las cuatro subescalas del cuestionario general de tendencias adictivas reveló una correlación positiva significativa (después de la corrección) entre el placer y la prominencia, así como entre la alostasis y el retiro para los tres grupos participantes (ver Tabla 2). Se identificó una relación similar entre el placer y la prominencia, así como entre la alostasis y la abstinencia para los participantes magros y bajos de YFAS por separado. Para el grupo de YFAS alto se encontró una correlación positiva significativa entre el placer y la saliencia y entre la alostasis y la abstinencia. También se identificó una correlación positiva entre la prominencia y la alostasis, así como entre la prominencia y la abstinencia para el mismo grupo. Un efecto de mediación mostró además que la relación entre la prominencia y la abstinencia estaba mediada por la alostasis (Prueba de sobel 3.17, p = 0.001; ver ).
Sin embargo, la prominencia está relacionada con la alostasis y la abstinencia solo en el grupo adicto. Además, la influencia de la prominencia en la abstinencia es indirecta, mediada a través de la alostasis.
Datos de imagen
Análisis de correlación cerebral total: placer, abstinencia, alostasis y prominencia (grupo completo: YFAS magra, baja y alta)
Un análisis de correlación entre el placer y la actividad cerebral reveló una correlación positiva significativa entre la actividad alfa2 en la corteza cingulada anterior rostral que se extiende hacia la corteza prefrontal dorsomedial y la corteza prefrontal dorsolateral ( ). También se identificó una correlación positiva entre el placer y la actividad de la banda de frecuencia beta1 en la corteza cingulada anterior pregenual y la corteza prefrontal ventrolateral y la actividad de frecuencia beta2 en la ínsula derecha ( ). No se identificaron efectos significativos para las bandas de frecuencia delta, theta, alpha1, beta3 o gamma.
Los colores cálidos (amarillo-rojo) representan correlaciones positivas, los colores fríos (azul) representan correlaciones negativas.
Se identificó una correlación positiva significativa entre el retiro y la actividad de la banda de frecuencia alfa2 en la corteza cingulada anterior rostral / corteza prefrontal medial dorsal ( ). Se observó una correlación positiva entre el retiro y la actividad de la banda de frecuencia beta1 en el precuneus, la corteza prefrontal dorsolateral, el lóbulo parietal superior y la unión temporo-occipital izquierda. Se identificó una correlación negativa entre el retiro y la actividad de la banda gamma en la corteza prefrontal dorsomedial y el área parahipocampal y el área temporoparietal derecha. No se identificaron efectos significativos para las bandas de frecuencia delta, theta, alpha1, beta2 o beta3.
La alostasis se correlacionó positivamente con la actividad beta3 en la corteza cingulada anterior pregenual y la corteza prefrontal dorsolateral y negativamente con la actividad de la banda gamma en el parahipocampo izquierdo ( ). No se identificaron efectos significativos para las bandas de frecuencia delta, theta, alpha1, alpha2, beta1 o beta2.
No se identificaron correlaciones significativas entre la prominencia y la actividad en ninguna de las bandas de frecuencia.
Análisis de conjunciones (grupo completo)
Un análisis conjunto entre la alostasis y la abstinencia mostró una actividad alfa2 bilateral compartida en la corteza cingulada anterior rostral / corteza prefrontal medial dorsal. No se identificó ningún efecto para las bandas de frecuencia delta, theta, alpha1, beta1, beta2, beta3 o gamma ( , panel superior izquierdo).
Un análisis conjunto de saliencia y placer también mostró actividad alfa2 común en la corteza cingulada anterior rostral / corteza prefrontal medial dorsal ( , panel superior derecho). No se identificó ningún efecto para las bandas de frecuencia gamma, beta, xXUMX, beta1, beta1, beta2 o beta3.
Un análisis conjunto de los dos análisis de conjunción mencionados anteriormente mostró actividad alfa2 bilateral común en la corteza cingulada anterior rostral / corteza prefrontal medial dorsal y actividad de banda gamma común en la corteza cingulada anterior rostral izquierda / corteza prefrontal media dorsal izquierda, la corteza prefrontal lateral dorsal y bilateral corteza cingulada posterior ( , panel inferior). No se identificó ningún efecto para las bandas de frecuencia delta, theta, alpha1, beta1, beta2 o beta3.
Comparación de YFAS bajo vs alto
Una comparación entre participantes bajos (no adictos a los alimentos) y altos (YFAS (adictos a los alimentos)) muestra una mayor actividad beta1 y beta2 en la corteza cingulada anterior rostral / corteza prefrontal medial dorsal bilateral, así como en la corteza premotora / motor de la izquierda para el alto grupo YFAS ( ). No se identificó ningún efecto para las bandas de frecuencia delta, theta, alpha1, alpha2, beta3 o gamma.
Análisis de conjunción (grupo alto YFAS)
Un análisis conjunto de los participantes con High YFAS entre saliencia y alostasis demostró una actividad compartida en la corteza cingulada posterior que se extiende hasta el precuneus para las bandas delta, theta y alpha1 ( ). Además, para la banda de frecuencia theta, la actividad compartida se identificó en el lóbulo parietal superior. Para la banda gamma, se observó actividad compartida en la corteza cingulada posterior bilateralmente, así como en la corteza prefrontal lateral ventral izquierda, la ínsula y el polo temporal anterior (cuadrante inferior derecho de ). No se identificó ningún efecto para las bandas de frecuencia delta, alpha2, beta1 o beta2.
Además, para la banda theta se identificó la actividad compartida en el lóbulo parietal superior. Para la banda gamma, la actividad compartida se observa tanto en el PCC como en el VLPFC izquierdo, la ínsula y el polo temporal anterior (cuadrante inferior derecho de ).
Comparaciones de grupos para la coherencia de la fase retrasada
Significativamente mayor conectividad (F = 1.76 p <0.05) se identificó entre la corteza cingulada anterior pregenual, la corteza cingulada anterior dorsal y la corteza cingulada posterior para la banda de frecuencia gamma para el grupo de YFAS alto en comparación con el grupo de control (ver ). No se identificaron efectos significativos para las bandas de frecuencia delta, theta, alpha1, alpha2, beta1, beta2 o beta3.
Análisis de correlación de coherencia de fase retardada para el grupo de YFAS alto
Un análisis de correlación entre la coherencia de la fase retrasada y la alostasis mostró un efecto significativo (r = 0.38, p <0.05) para las bandas de frecuencia delta, theta, alpha1, alpha2, beta1, beta2, beta3 y gamma. Para las bandas de frecuencia delta, theta, beta2, beta3 y gamma, se identificó una mayor conexión entre la corteza cingulada anterior pregenual, la corteza cingulada anterior dorsal y la corteza cingulada posterior. Esto sugiere que cuanto más alta sea la puntuación de los participantes adictos en alostasis, más fuerte será la conectividad entre las tres áreas. Para las bandas de frecuencia alfa1 y alfa2, se identificó una conectividad disminuida entre la corteza cingulada anterior pregenual y la corteza cingulada posterior, así como entre la corteza cingulada anterior dorsal y la corteza cingulada posterior. Esto indica que cuanto más baja la puntuación de los participantes adictos en alostasis, más fuerte es la conectividad. Para la banda de frecuencia beta1 se identificó un efecto significativo entre la corteza cingulada anterior dorsal y la corteza cingulada posterior, así como entre la corteza cingulada anterior pregenual y la corteza cingulada anterior dorsal. Este último hallazgo sugiere que cuanto mayor sea la puntuación de los participantes adictos en la alostasis, más fuerte es la conectividad asociada. Ver Para una visión general.
Un análisis de correlación entre la coherencia de fase retrasada y la retirada y la saliencia respectivamente no revelaron efectos significativos para las bandas de frecuencia delta, theta, alpha1, alpha2, beta1, beta2, beta3 o gamma.
Discusión
Nuestros resultados conductuales autoinformados sugieren que el placer derivado de una sustancia o actividad se relaciona con la relevancia, o la relevancia conductual, que se le atribuye. Además, parece que el restablecimiento de referencia predictivo (alostasis) está fuertemente relacionado con el retiro. Estas asociaciones están presentes tanto para individuos adictos a los alimentos como para individuos no adictos a los alimentos, lo que indica que son una respuesta fisiológica normal. De hecho, al ingerir alimentos, exactamente el mismo estímulo alimenticio al comienzo de la comida (cuando tiene hambre) tiene un peso hedónico diferente que en el punto de la comida cuando se ha establecido la saciedad. Esto sugiere que la alostasis, es decir, el reinicio se produce fisiológicamente, por lo que las personas dejan de comer una vez que se cumplen los requisitos de energía corporal. En otras palabras, la alostasis depende del estado o del contexto. En individuos no adictos a los alimentos o personas delgadas, la prominencia no influye en la alostasis, pero sí en aquellos con adicción a los alimentos, lo que sugiere que este es un fenómeno patológico que podría ser una característica de la adicción a los alimentos. Esto sugiere que en las personas con adicción a la comida, la relevancia del comportamiento (es decir, la prominencia) de la sustancia (del abuso) impulsa un restablecimiento de referencia predictivo (es decir, alostasis) que da como resultado el deseo de obtener más de la sustancia (deseo) que corre paralela a la estado motivacional negativo conocido como retiro47.
De manera interesante, los resultados de la neuroimagen sugieren que el placer, la saliencia, la alostasis y la abstinencia están relacionados neurofisiológicamente, ya que comparten un centro común en la corteza cingulada anterior rostral / prefrontal medial dorsal y en la corteza prefrontal dorsolateral, así como en la corteza cingulada posterior. Demostrado por los análisis de conjunción. Esto es común tanto para los individuos adictos a los alimentos, adictos a los no alimenticios como para los delgados, lo que sugiere que representa un fenómeno fisiológico normal.
La corteza cingulada anterior rostral está involucrada en el proceso de "incertidumbre"48,49,50,51,52. La incertidumbre se define como un estado en el que una representación dada del mundo no puede ser adoptada para guiar la creencia posterior53 y se puede reducir adquiriendo más información del entorno.51 o dibujando en la memoria54. La corteza cingulada anterior rostral a dorsal tiene un papel en la adquisición de nuevos datos en un intento por reducir la incertidumbre.55,56. Por lo tanto, no es sorprendente que nuestros resultados indiquen que la actividad en la región cingulada anterior se correlaciona con la abstinencia, lo que desencadenará un impulso de acción, codificado por la corteza y la ínsula cingulada anterior dorsal.57. El córtex cingulado anterior pregenual parece suprimir la entrada adicional en el somatosensorial58,59vestibular60 y sistemas auditivos61. El mal funcionamiento de este mecanismo conduce a un estado hiperactivo dentro de estos sistemas que resulta en dolor relacionado con la fibromialgia62vértigo60 o tinnitus respectivamente63,64,65,66. Además, la misma zona suprime la agresión.67,68,69y una deficiencia determinada genéticamente del control del córtex cingulado anterior pregenual sobre la amígdala está relacionada con la agresividad67,68,69. Por lo tanto, la corteza cingulada anterior pregenual parece tener una función de supresión no específica análoga a la no especificidad de la corteza cingulada anterior dorsal como parte de una red de atención general70,71 Eso funciona para adquirir más entrada.57 adjuntando la atención a los estímulos70,72,73. La corteza pregenual anterior cingulada también tiene un papel importante en la codificación del placer a través de su conexión con la corteza orbitofrontal74. Esto concuerda con el concepto de que el placer es una moneda común para priorizar el procesamiento de estímulos relevantes para el comportamiento.75,76. En este estudio, la cantidad de placer derivado de la sustancia o acción se correlaciona con el aumento de la actividad en el cingulado anterior pregenual y las cortezas del cingulado anterior rostral que se extienden hacia el córtex prefrontal lateral dorsal (ver ).
Nuestros resultados apuntan a que la alostasis es un proceso fisiológico normal, que confirma los hallazgos de otros3. Este mecanismo de restablecimiento de referencia predictivo parece estar controlado por la corteza cingulada anterior rostral y la corteza prefrontal lateral dorsal, como lo demuestran los datos de neuroimagen de este estudio. Es importante destacar que nuestros datos sugieren que la alostasis también impulsa la abstinencia fisiológica, ya que es un hallazgo común en personas delgadas y obesas. Por lo tanto, parecería que la falta inducida por la abstinencia se relaciona con la alostasis de una manera similar a la que “gustar” / placer se relaciona con la saliencia.
En individuos delgados y no adictos a la comida, la prominencia y la abstinencia no están relacionadas. En contraste, en individuos adictos a la comida, la prominencia modifica la abstinencia; sin embargo, este efecto parece estar mediado indirectamente, a través del restablecimiento de la referencia alostática. Así, la adicción a la comida parece estar caracterizada por una interacción selectiva entre la prominencia y la alostasis. La pregunta entonces es: ¿qué mecanismo neural subyace en este restablecimiento de referencia patológico basado en la saliencia? El análisis de conjunción entre la saliencia y la alostasis en el grupo adicto a los alimentos indica que este fenómeno está relacionado con la actividad en la corteza cingulada posterior que se extiende hacia el precuneus y el lóbulo parietal superior, así como la corteza prefrontal lateral ventral que se extiende hacia la ínsula y la temporal anterior. lóbulo. Se podría especular que, en el estado adicto, la afectación de la corteza cingulada posterior permite restablecer el punto de ajuste auto-referencial en función de la prominencia del estímulo. Esto es sugerido por la conectividad funcional entre el PCC y el ACC ( ), que se correlaciona con la cantidad de restablecimiento de referencia (alostasis) ( ). La corteza cingulada posterior es el centro principal de la red de modo predeterminado autorreferencial77,78 y parece estar involucrado en la alostasis (ver ). Una de sus funciones principales es permitir cambios adaptativos de comportamiento ante un mundo cambiante79. La adaptación a un entorno cambiante requiere que los estímulos internos y externos se pronosticen y luego se comparen con el estado actual del yo. Esto probablemente ocurre en diferentes áreas dentro de la corteza cingulada posterior80,81. De hecho, el procesamiento de estímulos del mundo interno ocurre predominantemente en la corteza cingulada posterior ventral, mientras que el procesamiento de estímulos del mundo externo ocurre predominantemente en la corteza cingulada posterior dorsal81. Por lo tanto, el restablecimiento de referencia predictivo podría depender críticamente de la actividad cingulada posterior y la conectividad funcional.
La diferencia de comportamiento crítico entre la adicción y la no adicción es la alostasis impulsada por la saliencia (flecha roja ), que está relacionada con la actividad en la corteza cingulada anterior pregenual / corteza prefrontal medial ventral e inversamente relacionada con la actividad en el área parahipocampal. En otras palabras, esto indica un aumento en el placer relacionado con una sustancia y una disminución concomitante de su influencia contextual.82,83, ya que el área parahipocampal está predominantemente involucrada en el procesamiento contextual82,83. Esto sugiere que la sustancia del abuso se vuelve independiente de su contexto. Esto podría explicar hipotéticamente por qué las personas adictas no dejan de consumir la sustancia del abuso, ya que las influencias contextuales se vuelven menos influyentes en la supresión de información adicional. Esto es específico para el tipo adictivo, ya que una conjunción entre la prominencia y la alostasis en personas obesas y adictivas no adictivas no muestra ninguna actividad de superposición significativa. Esto sugiere que en el tipo adictivo, una prominencia anormal, separada de su relevancia contextual, impulsa el restablecimiento de la referencia predictiva, para obtener más información para reducir la incertidumbre (¿tomé suficiente comida para satisfacer mis demandas de energía?), Y esto es fenomenológicamente expresado como abstinencia, un estado emocional negativo que impulsará el deseo, un intenso deseo de consumir la sustancia. Aunque en las personas no adictas, la alostasis también conduce a la abstinencia, es solo en las personas adictas que la alostasis depende de la prominencia del estímulo, y este restablecimiento de la referencia parece estar controlado por la corteza cingulada posterior.
Una pregunta importante es si la alostasis impulsada por la saliencia, única en la adicción, es el resultado de una conectividad funcional anormal que se desarrolla en la adicción entre el centro de la red de atención (corteza rostral a cingulada anterior dorsal) y el centro de la autorreferencial. (alostasis) red (córtex cingulado posterior) (ver ).
Sin embargo, la alostasis en sí misma parece estar relacionada con la actividad de la corteza prefrontal media cingulada anterior pregenual / prefrontal ventral, que también forma parte de la red de modo predeterminado autorreferencial. Otra forma conceptual de ver esto es que el córtex cingulado posterior autorreferencial se comunica con el córtex cingulado anterior dorsal, involucrado en la adquisición de más información, y el córtex cingulado anterior pregenual, involucrado en la supresión de más, y que el restablecimiento de la referencia en el posterior La corteza cingulada controla el equilibrio entre la recolección de entrada y la supresión de entrada55. Por lo tanto, se analizó la conectividad funcional entre estas áreas 3. Esto demostró que los individuos obesos adictos a los alimentos tenían una conectividad funcional aumentada entre la corteza cingulada anterior rostral - corteza cingulada anterior pregenual - red de corteza cingulada posterior en comparación con los controles. Como tanto la corteza cingulada anterior pregenual como la corteza cingulada posterior pertenecen a la red de modo predeterminado autorreferencial, la red de atención parece estar intrínsecamente vinculada al modo predeterminado, y cuanto más fuerte sea la conectividad, más se restablece la referencia (excepto para alfa) . Los hallazgos de este estudio sugieren que la relevancia de relevancia o comportamiento asociado a los alimentos en personas adictas a los alimentos podría restablecer su punto de referencia en la corteza cingulada anterior pregenual mediada a través de la corteza cingulada posterior autorreferencial. Como no se calcularon medidas de conectividad efectivas, esto solo puede plantearse la hipótesis desde un punto de vista mecanicista derivado del análisis de mediación.
Una debilidad de este estudio es que los conceptos de placer, prominencia, alostasis y abstinencia se basan en preguntas individuales en lugar de cuestionarios; sin embargo, las preguntas parecen captar la esencia de los conceptos. (1) la saliencia se define mediante una pregunta que pregunta específicamente si los participantes consideraron la sustancia / actividad como importante para la conducta71,84, (2) el placer se describe mediante una pregunta que pregunta específicamente si lo consideraron agradable, (3) la alostasis se define mediante una pregunta que pregunta específicamente si sintieron la necesidad de consumir más / involucrarse más para lograr el mismo efecto3,5 y (4) el retiro se define mediante una pregunta que pregunta si sienten incomodidad cuando dejan de consumir. Debido a que todas estas preguntas parecen captar la definición de los conceptos estudiados, creemos que este enfoque es válido, aunque sin matizar los conceptos estudiados. Una ventaja de este enfoque es que al limitar la pregunta a la definición del concepto, separa los conceptos estudiados mejor que en cuestionarios más grandes donde se pueden hacer más preguntas superpuestas. Los estudios adicionales deben evaluar si las preguntas individuales que se utilizan en este estudio reflejan el comportamiento descrito (placer, saliencia, alostasis y abstinencia). Esto podría hacerse agregando cuestionarios más completos y realizando análisis de correlación entre las preguntas individuales y los cuestionarios más completos.
Otra debilidad del estudio es que debido al hecho de que la mayoría de los participantes cumplen con 3 o con más criterios de la YFAS, la mayoría de los pacientes pueden considerarse adictos a los alimentos. Sin embargo, para verificar si los participantes con adicción más grave eran conductuales y neurofisiológicamente diferentes de los controles menos adictos y magros, se realizó un análisis de división de la mediana. Los estudios futuros deben incluir tamaños de muestra más grandes, así como grupos más distintivos. Además, aplicamos una división mediana para el YFAS, lo que podría considerarse una debilidad. Sin embargo, la separación de la mediana muestra una diferenciación en el YFAS. Como indica que los sujetos con YFAS bajo tienen un perfil similar al de los sujetos delgados, mientras que las personas que obtienen un puntaje alto en el YFAS claramente tienen un perfil diferente.
Otra limitación de este estudio es la baja resolución de la localización de la fuente que resulta inherentemente de un número limitado de sensores (electrodos 19) y la falta de modelos anatómicos avanzados específicos del sujeto. Esto es suficiente para la reconstrucción de la fuente, pero da como resultado una mayor incertidumbre en la localización de la fuente y una menor precisión anatómica, por lo que la precisión espacial del presente estudio es considerablemente menor que la de la RM funcional. Sin embargo, sLORETA ha recibido una validación considerable de los estudios que combinan LORETA con otros métodos de localización más establecidos, como la imagen de resonancia magnética funcional (fMRI)85,86, resonancia magnética estructural87 y tomografía por emisión de positrones (PET)88,89,90 y se usó en estudios previos para detectar actividad específica, por ejemplo, actividad en la corteza auditiva91,92,93. La validación adicional de sLORETA se ha basado en aceptar como verdad fundamental los hallazgos de localización obtenidos de electrodos de profundidad implantados invasivos, lo que se demuestra en varios estudios sobre epilepsia94,95 y ERPs cognitivos96. Vale la pena enfatizar que las estructuras profundas como la corteza cingulada anterior97y lóbulos temporales mesiales.98 Se puede localizar correctamente con estos métodos. Sin embargo, una mayor investigación podría mejorar la precisión espacial, y la precisión podría lograrse utilizando un EEG de alta densidad (por ejemplo, electrodos 128 o 256), modelos de cabezas específicas del sujeto y grabaciones MEG.
En resumen, la recopilación o supresión de entrada se basa en una predicción de lo que se requiere energéticamente, con información obtenida de las áreas involucradas en la adquisición de más información (corteza cingulada anterior rostral a dorsal) y un área que suprime la entrada adicional (corteza cingulada anterior pregenual ). La predicción autorreferencial basada en el requerimiento de energía determina la referencia alostática, que está controlada por la corteza cingulada posterior autorreferencial. La retirada es una señal de que se requiere más entrada, y el placer indica que se ha identificado suficiente entrada. Estos sentimientos se ajustan según el nivel alostático, que en las personas adictas está determinado por una prominencia no adaptativa (no dinámica o fija) asociada a la sustancia. Por lo tanto, el placer / agrado parece ser la expresión fenomenológica de que se obtienen suficientes estímulos salientes, y la retirada que conduce al deseo se debe al restablecimiento de la referencia alostática, por lo que se requieren más estímulos. Además, en contraste con la no adicción, una prominencia patológica no adaptativa adjunta a la sustancia del abuso da como resultado la abstinencia, lo que creará una necesidad de acción para obtener más del mismo estímulo. Más estudios deberán confirmar algunos de los mecanismos propuestos descritos en este informe. Esto se puede hacer observando un modelo dinámico en el que se da comida o bebida hasta alcanzar la saciedad y realizando EEG secuenciales en diferentes momentos en el tiempo correlacionados con el estado de saciedad.
Información adicional
Cómo citar este artículo: De Ridder, D. et al. Alostasis en salud y adicción a la comida. Sci. Reps. 6, 37126; doi: 10.1038 / srep37126 (2016).
Nota del editor: Springer Nature permanece neutral con respecto a los reclamos jurisdiccionales en mapas publicados y afiliaciones institucionales.
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o
Información del autor
Afiliaciones
1. Sección de Neurocirugía, Departamento de Ciencias Quirúrgicas, Facultad de Medicina de Dunedin, Universidad de Otago, Nueva Zelanda
o Dirk De Ridder
o & Sook Ling Leong
2. Sección de Endocrinología, Departamento de Medicina, Facultad de Medicina de Dunedin, Universidad de Otago, Nueva Zelanda
o Patrick Manning
o y Samantha Ross
3. Facultad de Ciencias del Cerebro y del Comportamiento, Universidad de Texas en Dallas, EE. UU.
o Sven Vanneste
Contribuciones
DDR: análisis de datos, escritura, revisión. PM: recopilación de datos, escritura. SLL: recopilación de datos. SR: recopilación de datos. SV: análisis de datos, escritura, revisión.
Conflicto de intereses
Los autores declaran no tener intereses financieros en competencia.
Autor correspondiente
Correspondencia a Dirk De Ridder.
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