Toidu omastamise ja eeldatava toidu tarbimise suhe rasvumisele: funktsionaalne magnetresonantsuuring (2008)

PMCID: PMC2681092

NIHMSID: NIHMS100845

Eric Stice ja Sonja Spoor

Oregoni uurimisinstituut

Cara Bohon

Oregoni Ülikooli Psühholoogia osakond

Marga Veldhuizen ja Dana Small

JB Pierce laboratoorium, Yale'i ülikool

Abstraktne

Testisime hüpoteesi, et rasvunud isikud kogevad suuremat tasu toidu tarbimisest (toitumisest saadav tasu) ja eeldatavast tarbimisest (prognoositav toiduhüvitis) kui lahjad isikud, kes kasutavad funktsionaalset magnetresonantstomograafiat (fMRI) 33i noorukite tüdrukutega (M vanus = 15.7 SD = 0.9) .

Oväikese nooruki tüdrukute suhtes esinev bese näitas vastupidi šokolaadi piimakokteilide eeldatavale tarbimisele (võrreldes maitsetu lahusega) kahepoolselt suurema aktiivsusega maitsekoores (eesmine ja keskosa insula, frontaalne operulum) ja somatosensoorsetes piirkondades (parietaalne operulul ja Rolandic operculum). piimakokki tegelik tarbimine (võrreldes maitsetu lahendusega); need aju piirkonnad kodeerivad toidu sensoorset ja hedoonilist aspekti.

Kuid obese võrreldes tailiha noorukite tüdrukutega näitas ka langenud aktivatsiooni caudate tuumas in vastus piimakokteilide tarbimisele võrreldes maitsetu lahusega, mis on potentsiaalselt tingitud dopamiini retseptori kättesaadavuse vähenemisest.

Tulemused viitavad sellele, et isikud, kes reageerivad toidu prognoosimiseks ja tarbimisele reageerimisel maitse-ajukoores ja somatosensoorsetes piirkondades, kuid kellel on söögi ajal nõrgem aktiveerumine, võivad olla ülekuumenemise ja sellest tuleneva kaalutõusu risk.

Märksõnad: ülekaalulisus, ennetav toiduhüvitis, toitumisalane tasu, fMRI

Rasvumine on krooniline haigus, mida USA-s arvestatakse igal aastal üle 111,000i surmaga, mis on suuresti tingitud aterosklerootilisest tserebrovaskulaarsest haigusest, südame isheemiatõvest, kolorektaalvähist, hüperlipideemiast, hüpertensioonist, sapipõie haigusest ja diabeedist (). Kahjuks põhjustab ülekaalulisuse valik ainult ajutist kehakaalu langust () ja enamik rasvumise ennetamise programme ei vähenda tulevase kaalutõusu riski (). Need sekkumised võivad olla piiratud tõhususega, sest meie arusaam etioloogilistest protsessidest on endiselt puudulik. Kuigi on tuvastatud, et rasvumine on positiivse energia tasakaalu tulemus, on ebaselge, miks mõnedel inimestel on nii keeruline kalorite tarbimise aeg ja kulutused.

Üks võimalik selgitus on, et mõnedel inimestel on subjektiivseid tasusid toidu tarbimise või eeldatava tarbimise puhul, mis suurendab rasvumise riski. Mõned teadlased eeldavad, et rasvunud isikud kogevad meso-limbilise tasu süsteemi suurema aktiveerumise toidutarbimise (toitumisalase tasu) tõttu, mis võib suurendada ülekuumenemise riski (; ). See on sarnane ainete kuritarvitamise tugevdamise tundlikkuse mudeliga, mis näitab, et mõned inimesed näitavad, et tasulised ahelad reageerivad psühhoaktiivsetele ravimitele rohkem (). Seevastu teised eeldavad, et rasvunud isikud kogevad toitumisele reageerimisel vähem limonaalset tasusüsteemi, mis viib need üleöö, et kompenseerida seda puudust (; ). See on sarnane tasu puudulikkuse sündroomiga, mis viitab sellele, et inimesed pöörduvad alkoholi ja narkootikumide tarbimise poole, et stimuleerida aeglast tasustamisskeemi (). Kolmandaks hüpoteesiks on see, et suurem eeldatav tasu toidu tarbimisest (toiduainete premeerimine) suurendab ülekuumenemise ohtu.; ).

Kaks tõendusmaterjali viitavad sellele, et võib olla kasulik kontseptuaalselt eristada tarbivat toidupreemiat ja ennetavat toidu tasu. Esiteks näitavad loomkatsed, et toidu tasuv väärtus nihkub toidu tarbimisest eeldatavale toidu tarbimisele pärast konditsioneerimist, kusjuures toidutarbimisega seotud vihjed hakkavad esile kutsuma toitu. Naivsed ahvid, kes ei olnud kogenud hüvesid, näitasid mesotelentsiaalse dopamiini neuronite aktivatsiooni ainult vastuseks toidu maitsele; aga pärast konditsioneerimist hakkas dopamiinergiline aktiivsus eelnema tasu andmisele ning lõpuks saavutas maksimaalne aktiivsus konditsioneeritud stiimulite poolt, mis ennustasid eelseisvat tasu, mitte tegelikku toidu kättesaamist (; ). leidis, et suurim dopamiinergiline aktivatsioon toimus ennetavalt, kui rotid lähenesid ja pressisid baari, mis andis toiduaine tasu ja aktiveerumine tegelikult vähenes, kui rott sai toitu ja sõi toitu. Tõepoolest, leidis, et dopamiini aktiivsus oli suurem rottide tuumas, pärast seda, kui esitati konditsioneeritud stiimul, mis tavaliselt andis märku toidu kättesaamisest kui pärast ootamatu sööki. Teiseks, kui rasked osalejad töötavad suupisteid teeniva töö käigus (mida neil hiljem lubatakse tarbida), on tugevam prognoosija ad lib kalorite tarbimine kui suupistete maitsete meeldivuse hinnangud (; ). Need andmed näivad samuti viitavat sellele, et eeldatav tasu toidu tarbimisest on kalorite tarbimise tugevam determinant, kui toidukogus, mida toidu tarbimisel tegelikult kogetakse. Need andmed viitavad üheskoos sellele, et ülekaalulisuse võimalike riskitegurite uurimisel võib olla kasulik eristada toidukultuuri tasuvust ja ennetavat toidu tasu.

Aju kujutamise uuringud on identifitseerinud piirkonnad, mis näivad kodeerivat normaalsetel kaalutlustel tarbivat toitu. Maitsvate toiduainete tarbimine võrreldes ebameeldivate toiduainete või maitsetu toidu tarbimisega suurendab orbitofrontaalse ajukoore (OFC) ja eesmise opertsuli / insula suuremat aktiveerumist, samuti suuremat dopamiini vabanemist seljastriatumis (; ; ). Teised aju kujutamise uuringud on tuvastanud piirkonnad, mis näivad tavapärastes inimestes kodeerivat toiduaineid. Maitsva toidu eeldatav vastuvõtmine, võrreldes ebameeldiva toidu või maitsetu toitu eeldatava vastuvõtmisega, suurendab OFC-s, amygdala-s, gyrus, striatum (caudate-tuum ja putamen), ventral tegmental-piirkond, midrain, parahippocampal gyrus ja fusiform. gyrus (; ). Need uuringud viitavad sellele, et mõnevõrra erinevad aju piirkonnad on seotud ennetava ja tarbiva toiduhüvitisega, kuid mõningane kattumine (OFC ja striatum). Praeguseks on ainult kaks uuringut otseselt võrreldud aktiveerimist vastuseks ennetavale ja tarbivale toiduhüvitisele, et isoleerida piirkonnad, mis näitavad suuremat aktivatsiooni vastusena toidu tasu ühele faasile teise vastu. Meeldiva maitse prognoosimine võrreldes tegeliku maitsega andis tulemuseks suurema dopamiinergilise keskjõu aktiveerimise, tuuma accumbens'i ja tagumise parema amygdala (). Teises uuringus leiti, et meeldiva joogi ootamine tõi kaasa suurema aktiveerumise amygdala ja mediodorsaalse talamuse puhul, samas kui joogi saamine tõi kaasa suurema aktiveerimise vasakus insula / operculum'is (Small et al, 2008). Need kaks uuringut näitavad, et amygdala, midrain, nucleus accumbens ja mediodorsal thalamus reageerivad eeldatavale tarbimisele ja toidu tarbimisele paremini, samas kui eesmine operulum / insula reageerib tarbimisele ja toidu eeldatavale tarbimisele paremini. Seega näib, et olemasolevad tõendid viitavad sellele, et erinevad aju piirkonnad on seotud ennetava ja tarbiva toidu tasu kodeerimisega, kuigi enne kindlate järelduste tegemist on vaja rohkem uuringuid.

Teatud leiud näivad olevat kooskõlas väitega, et rasvunud isikud kogevad suuremat toidukulu, kuigi ei ole selge, kas leiud peegeldavad häireid tarbimises ja prognoositavates toidu tasudes. Rasvaste inimeste puhul on rasvunud, et kõrge rasvasisaldusega ja kõrge suhkrusisaldusega toidud on meeldivam maitse ja teatavad, et söömine on tugevam (; ; ). Lapsed, kellel on ülekaalulisuse oht vanemate rasvumise määra tõttu, on meeldivam ja rasedamate toiduainete puhul meeldivam, kui nad näitavad, et nad on säravamad kui lahja vanemate lapsed (; ). Rasvunud lapsed söövad rohkem nälja puudumisel () ja töötada kõvemini toidu järele kui lahjad lapsed (). Enesest teatatud toidu cravings korreleerus positiivselt kehamassi ja objektiivselt mõõdetud kalorite tarbimisega (; ; ; ). Ülekaalulised täiskasvanud teatavad tugevamalt kõrge rasvasisaldusega kõrge suhkrusisaldusega toiduainete \ t; ) ja töötada rohkem toiduaineid kui \ t; ). Haigelt rasvunud rasvaste puhul näitas suukaudse somatosensoorse ajukoorme, suu, huulte ja keele tundega seotud piirkonna suuremat puhkeainet.), mis võib muuta esmakordselt tundlikumaks toidu tarbimise omaduste ja ülekuumenemise riski.

Praeguseks on vähe aju kujutamise uuringuid võrreldud aju aktiveerimisega vastusena kuvatud toidu või tegeliku toidu esitlemisele rasvunud salmide üksikisikute seas. Ühes uuringus leiti, et rasvunud, kuid mitte lahja naise puhul on eksponeeritud pildistatud toiduga õiges parietaalses ja ajalises koorikus suurenenud aktivatsioon ning et see aktiveerus korreleeris nälja reitinguga (). leidis suurema dorsaalse striatumi vastuse rasvaste värskete täiskasvanute kõrge kalorisisaldusega toiduainetele ja et kehamass korreleeris positiivselt vastusega insula, claustrum, cingulate, somatosensory cortex ja lateraalne OFC. leidis suuremat aktivatsiooni mediaalses ja külgmises OFC-s, amigdalas, ventraalses striatumis, mediaalses prefrontaalses ajukoores, insulas, eesmises tsingulaarkoores, ventraalses pallidumis, kaudaadis ja hipokampuses vastusena kõrge kalorsusega toitude (võrreldes madala kalorsusega toiduainetega) piltidele ülekaaluliste sugulaste jaoks lahjad isikud. Kuid OFC ja cingulate aktiveerimine vastusena maitsvate toitude piltide vaatlusele korreleerus normaalse kehakaaluga naiste kehamassiindeksiga negatiivselt (Killgore & Yargelun-Todd, 2005). leidis, et seljapael ja tagumik hipokampus jäävad ebaühtlaselt toiduainete tarbimisele eelnevalt rasvunud isikutega võrreldes, mistõttu võib järeldada, et need ebanormaalsed reaktsioonid võivad suurendada rasvumise riski.

Teised leiud on rohkem kooskõlas arusaamaga, et rasvunud isikud võivad kogeda vähem toitu. leidis, et D2-i retseptorid vähenevad striatumis haigestunud rasvunud inimestel proportsionaalselt nende kehamassi suhtes, mis viitab sellele, et neil on vähenenud dopamiini retseptori seondumine meso-limbilises süsteemis. Kuigi on veel vaja kindlaks teha, kas rasvunud inimestel on vähenenud D2-retseptori tihedus lahjadele, on rasvunud rottidel madalam basaaldopamiini tase ja vähenenud D2-retseptori ekspressioon kui lahja rottidel (; ; ), kuid rasvunud rottidel on söötmise ajal dopamiini rohkem faasiline vabanemine kui tailiirastel (). Lisaks töötavad TaqI A1-alleeliga vähesed ja rasvunud täiskasvanud, kes on seotud D2-i retseptorite vähenemisega ja nõrgema dopamiini signaaliülekannetega, töötades rohkem toitu operantide paradigmades (, ). Need tulemused näitavad, et sõltuvust tekitav käitumine, nagu alkohol, nikotiin, marihuaana, kokaiin ja heroiini kuritarvitamine, on seotud D2i retseptori tiheduse vähenemisega ja mesolimbilise vooluringi hägususega tundlikkusega.; ). D2i retseptorite puudulikkus võib soodustada psühhoaktiivsete ravimite kasutamist või üleöö, et suurendada aeglast dopamiini tasu süsteemi. Siiski on võimalik, et suure rasvasisaldusega ja kõrge suhkrusisaldusega toidu ülekatmine põhjustab D2-retseptorite allakäitumist (), paralleelne neuroloogiline reaktsioon psühhoaktiivsete ravimite kroonilisele \ t). Loomkatsed näitavad tõepoolest, et magusate ja rasvaste toitude korduv tarbimine põhjustab D2 retseptorite vähenemist ja vähendab D2i tundlikkust (; Kelley, Will, Steininger, Xhang ja Haber, 2003); muutused, mis tekivad vastusena ainete kuritarvitamisele.

Kokkuvõttes on esile kerkinud tõendeid selle kohta, et rasvunud isikud võivad toidu hüveses esineda üldisi kõrvalekaldeid lahja üksikisikute suhtes. Täpsemalt öeldes, rasvaste puhul, kes on lahja inimeste suhtes, on suurem rasv / kõrge suhkrusisaldusega toidud, kui nad leiavad, et söömine on tugevam, näitavad rohkem somatosensoorse ajukoore aktiveerumist ja näitavad, et maitse koort reageerivad toidu või toidu või toidu esitlemise suhtes suuremaks. pildistatud toit. Siiski on ka tõendeid selle kohta, et rasvunud inimestel on hüpofunktsionaalne striatum, mis võib neid sundida sööma, et soodustada aeglast tasuvõrgustikku või olla retseptori alandamise tagajärg. Üheks teguriks, mis võis segatud tulemustele kaasa aidata, on see, et paljud uuringud kasutasid enesearuannete meetmeid, mis võivad olla eksitavad, sest need, kes võitlevad ülekuumenemisega, võivad eeldada, et toit on neile rahuldust pakkuvam, mis mõjutab kaalu lõpuleviimist. Veelgi enam, enesearuandluskaalud puudutavad tõenäoliselt oodatavat tasu toidu tarbimisest või toidutarbimisest saadava tasu mälestusest, mitte toidu tarbimise ajal kogenud tasust, sest uuringutes ei mõõdetud söömise ajal tekkinud tasu. Lisaks on enesearuannete ja käitumismeetmete tulemused sotsiaalsete soovide suhtes ebaolulised. Lisaks on vähesed uuringud tegelikult seotud toidu tarbimisega või tegeliku toiduga kokkupuutumisega, mis võib piirata tulemuste ökoloogilist kehtivust. Võib-olla kõige tähtsam on see, et varasematel uuringutel ei ole kasutatud paradigme, mis on spetsiaalselt ette nähtud individuaalsete erinevuste hindamiseks toitumis- ja prognoositavates toidu tasudes, kui võrrelda rasvunud ja lahjaid. Seega arvame, et võib olla kasulik kasutada objektiivseid aju kujutamise paradigme, mis mõõdavad otseselt tasu ahelate aktiveerimist vastuseks toidu tarbimisele ja eeldatavale toidu tarbimisele. Meie teadmiste kohaselt ei ole uuringud kasutanud aju-pildistamist, et testida, kas rasvunud isikud näitavad toidutarbimise või toidu eeldatava tarbimise puhul toidu tasustamisskeemide diferentsiaalset aktiveerimist võrreldes tailiha inimestega.

Käesoleva uuringu eesmärk oli täpsemalt kirjeldada individuaalsete erinevuste iseloomu närvivastuses toidule, kasutades objektiivset aju kujutamise metoodikat, lootusega, et rasvumisohtu suurendavate neuroloogiliste substraatide parem mõistmine edendab etioloogilisi mudeleid ja efektiivsema ennetusmeetodi kujundamist. ja ravi sekkumised. Laiendasime eelmisi tulemusi, uurides aktiveerimist vastusena šokolaadipulbri ja maitsetu lahuse saamisele (toidukordne tasu) ja vastuseks vihjele, mis andsid märku eelseisvatest šokolaadipähkli tarnimise ja maitsetu lahenduse (eeldatav toiduhüvitis) vahel rasvunud ja lahja inimese vahel. Me hüpoteesime, et rasvaste liikide suhtes rasvunud koertel ilmneb suurem hulk maitsekooret ja somatosensoorset ajukoort ning vähem aktiveerumist striatumis, vastuseks piimakokteilide ootustele ja tarbimisele. Samuti oletasime, et osalejate kehamassi näitavad nende aju piirkondade lineaarseid suhteid aktiveerimisega. Me uurisime noorukeid, sest me tahtsime vähendada riski, et pikaajaline rasvumus võib põhjustada retseptori allakäigu järjekindlalt krooniliselt rikka dieediga. Me uurisime naisi, sest selle uuringu esmane eesmärk oli testida, kas toidu tasu ebanormaalsused korreleeruvad meessoost haruldase bulimilise patoloogiaga.

Meetod

Osalejad

Osalejad olid terved noorukid 44 (M vanus = 15.7; SD = 0.93); 2% Aasia / Vaikse ookeani saarte elanikud, 2% Aafrika ameeriklased, 86% Euroopa ameeriklased, 5% Native americans ja 5% segatud rassiline pärand. Paljude kõrgkoolide õpilaste uuringust osavõtjad, kes tundusid olevat vastavuses käesoleva pildiuuringu lisakriteeriumidega, küsiti, kas nad on huvitatud osalemisest uuringus, mis käsitleb toidu närvisüsteemi reageerimist. Need, kes teatasid söömisest või kompenseerivast käitumisest viimase 3i kuu jooksul, välistasid psühhotroopsete ravimite või ebaseaduslike uimastite kasutamise, teadvuse kaotusega peavigastuse või praeguse I telje psühhiaatrilise häire. 11i osalejate andmeid ei analüüsitud, sest need näitasid skaneerimise ajal liigset pealiikumist; 4 näitas sellist väljendunud pealiigutust, et skannid lõpetati ja teise 7i pea liikumine ületas 2 mm (M = 2.8 mm, vahemik 2 – 8 mm). Kuna kogemus näitab, et kui osalejad, kes näitavad pealiikumist 1 mm kõrgemale, tekitavad ülemäärast veavariatsiooni, siis välistame sellised osalejad alati meie uuringutest (nt , ; ). Selle tulemuseks oli 33i osalejate lõplik valim (kehamassi indeks vahemik = 17.3 – 38.9). Kohalik institutsionaalne kontrollnõukogu kiitis selle projekti heaks. Kõik osalejad ja vanemad andsid kirjaliku nõusoleku.

Meetmed

Kehamassiindeks

Kehamassi indeks (KMI = kg / m.)2) kasutati rasvumise kajastamiseks (). Pärast jalatsite ja mantlite eemaldamist mõõdeti kõrgus lähima millimeetri kohta stadiomeetri abil ja kaal hinnati lähimasse 0.1 kg-ni digitaalse skaala abil. Saadi kaks mõõdet kõrgusest ja kaalust ning keskmistati. BMI korreleerub kogu keharasva otseste mõõtmistega, nagu näiteks kaksikenergia röntgenikiirguse neeldumismeetod (r = .80 kuni .90) ja tervisetõenditega, sealhulgas vererõhk, ebasoodsad lipoproteiini profiilid, aterosklerootilised kahjustused, seerumi insuliinitasemed ja suhkurtõbi noorukite proovides (). Konventsiooni kohta () määrati rasvumine 95i abilth BMI vanus ja sugu protsentiilid, mis põhinevad ajalooliselt esindatud andmetel, sest see määratlus vastab tihedalt BMI lõikepunktile, mis on seotud suurenenud riskiga seotud terviseprobleemide tekkeks (). Noored, kelle BMI skoor on alla 50th protsentiili, kasutades neid ajaloolisi norme, määratleti lahjana. 33i osalejate seas, kes andsid kasutatavaid fMRI andmeid, klassifitseeriti 7 rasvunud, 11 liigitati tailiha ja ülejäänud 15i osalejad langesid nende kahe äärmuse vahele.

fMRI paradigma

Osalejatel paluti tarbida oma regulaarset sööki, kuid hoiduda söömisest või joomisest (sh kofeiinijookid) 4 – 6 tundi vahetult enne pildistamist standardiseerimise eesmärgil. Valisime selle puuduse perioodi, et jäädvustada nälga, et enamik inimesi kogeb oma järgmise söögikorra ajal, mis on aeg, mil individuaalsed erinevused toidu tasus loogiliselt mõjutavad kalorite tarbimist. Enamik osalejaid lõpetas 16i: 00i ja 18i vahelise paradigma: 00, kuid alamhulk lõpetas 11i: 00i ja 13i vahel: 00. Enne pildistamist tutvustati osalejaid fMRI paradigmaga praktikas eraldi arvutil.

Milkshake'i paradigma eesmärk oli uurida tarbivat ja ennetavat toidupreemiat. Stimuleeriti 4i eraldi skaneerimisreisides. Stimulaatorid koosnesid 3i mustadest kujunditest (teemant, ruudu, ring), mis andsid märku kas 0.5 ml šokolaadipulbri (4 kühvlid Haagen-Daz vaniljejäätisest, 1.5 tassidest 2% piimast ja 2 tl Hershey šokolaadist) kohaletoimetamiseks. siirup), maitsetu lahus või lahendus puudub. Kuigi kiipide sidumine stiimulitega ja stiimulite esitamise kestus määrati juhuslikult üle osalejate vahel, me ei randomiseerinud osalejate esitamise järjekorda. Maitsetu lahus, mille eesmärk oli jäljendada sülje loomulikku maitset, koosnes 25 mM KCl ja 2.5 mM NaHCO-st.3 (). Kasutasime kunstlikku sülge, kuna vesi omab maitset, mis aktiveerib maitsekoorte (Zald & Pardo, 2000). 50% šokolaadi- ja maitsetu lahusega katsetest ei antud maitset ootuspäraselt, et oleks võimalik uurida närvi reaktsiooni maitse ootustele, mida ei seganud maitse tegelik kättesaamine (paarimata katsed) (Joonis 1). Paradigmas oli kuus huvipakkuvaid sündmusi: (1) šokolaadipiimakook, millele järgnes piimakoksa maitse (paaritud piimakokteil), (2) piimakoksa maitse saamine (piimakokteilide tarnimine), (3) šokolaadipiimakook, millele järgnes piimakooki maitse ( paralleelne piimakokteil), (4) maitsetu lahus, millele järgneb maitsetu lahus (paaritu maitsetu kiil), (5) maitsetu lahuse saamine (maitsetu kohaletoimetamine) ja (6) maitsetu lahus, millele järgneb maitsetu lahus (paaritu maitsetu kii) . Pildid esitati 5 – 12 sekunditeks (M = 7), kasutades MATLABi, mis käivitatakse Windowsist. Maitse kohaletoimetamine toimus 4is 11 sekunditeks (M = 7) pärast kihi algust. Selle tulemusena kestis iga sündmus 4 – 12 sekundit. Iga käik koosnes 16i sündmustest. Maitsed tarniti kasutades kahte programmeeritavat süstalpumpa (Braintree Scientific BS-8000), mida kontrollis MATLAB, et tagada maitse kohaletoimetamise järjepidev maht, kiirus ja ajastus. Kuuskümmend ml süstalt, mis on täidetud šokolaadikooki ja maitsetu lahusega, ühendati Tygoni toru kaudu läbi MRI-skanneris asuva linnukese peakuule kinnitatud kollektori. Kollektor sobib osalejate suust ja toimetas maitse ühtlasele keeleosale. Seda protseduuri on edukalt kasutatud vedelike skannerisse toimetamiseks ja seda on üksikasjalikult kirjeldatud mujal (nt ). Maitse kiil jäi ekraanile 8.5 sekundi jooksul pärast maitse kohaletoimetamist ja osalejatele öeldi neelama, kui kuju kadus. Järgmine kiht ilmus 1-ks 5 sekundit pärast eelneva kii väljumist. Pildid esitati digitaalse projektori / tagurpidi ekraani süsteemiga MRI skanneri puuraugu tagaküljel olevale ekraanile ja olid nähtavad peakuule paigaldatud peegli kaudu.

Joonis 1 

Näide pilte ja jooke esitamise ajastamise ja tellimise kohta.

Viis tõendusmaterjali käimasolevast fMRI uuringust, mis kasutas seda paradigmat noorukite tüdrukutega (N = 46) viitavad sellele, et see on individuaalsete erinevuste kehtiv näitaja ettevaates ja tarbivas toidu tasus. Esiteks hindasid osalejad piimakokki märkimisväärselt (t = 9.79, df = 45, r = .68, p <.0001) meeldivam kui maitsetu lahendus visuaalse analoogkaala kohta, kinnitades, et piimakokteil oli osalejatele kasulikum kui maitsetu lahendus. Teiseks, piimakokteili meeldivusnäitajad korreleerusid aktiveerimisega eesmises sisetükis (r = .70) vastuseks piimakokteilidele ja aktiveerumisele parahippokampuses gyrus vastuseks piimakokteilile (r = .72). Kolmandaks, aktiveerimine piirkondades, mis esindavad ennetavat ja tarbivat toitu (; ; ) vastuseks piimakokteilide prognoosimisele ja vastuvõtmisele selles fMRI paradigmas korrelatsioonis (r = .84 kuni .91), millel on enesest teatatud maitse ja cravings mitmesugustele toitudele, mida hinnati kohandatud toiduvalmistamisseadme versiooniga ().1 Neljandaks korreleerub selles fMRI paradigmas aktiveerimine vastusena ennetavale ja tarbivale toiduhüvitisele (r = .82 to .95), kui raske osalejad toiduga töötavad ja kui palju toitu nad töötavad käitumisülesandes, mis hindab individuaalseid erinevusi toidu tugevdamisel (). Viiendaks näitasid osalejad, kes näitavad suhteliselt suuremat aktivatsiooni vastuseks ennetavatele ja tarbivatele toidu tasudele selles fMRI paradigmas, märkimisväärselt (p <, 05) rohkem kaalutõusu 1-aastase jälgimise käigus kui osalejad, kes näitavad selles paradigmas vähem aktiivsust (r = .54 kuni .65). Need tulemused annavad kollektiivselt tõendeid selle fMRI toidu tasustamise paradigma kehtivuse kohta.

Pildistamine ja statistiline analüüs

Skaneerimise teostas ainult Siemens Allegra 3 Tesla ainult MRI skanner. Kogu ajust saadud andmete saamiseks kasutati standardset linnukarpi. Pealiikumise piiramiseks kasutati termo vahtu padi ja täiendavat polsterdamist. Kokku koguti 152-i skaneerimised iga nelja funktsionaalse sõidu ajal. Funktsionaalsed skaneeringud kasutasid T2 * kaalutud gradiendi ühekordse kaja tasapinna kujutise (EPI) järjestust (TE = 30 ms, TR = 2000 ms, klapi nurk = 80 °), mille tasapinda eraldusvõime on 3.0 × 3.0 mm2 (64 × 64 maatriks; 192 × 192 mm2 vaateväli). Kogu aju katmiseks omandati 32 4mm viiludeks (interleaved omandamine, vahelejätmine) piki vahelduvat vahelduvat tasapinda AC-PC, mis määrati midsagittaalse sektsiooniga. Struktuursed skaneeringud koguti, kasutades inversiooni taastamise T1 kaalutud järjestust (MP-RAGE), samas orientatsioonis funktsionaalsete järjestustega, et saada üksikasjalikud anatoomilised kujutised, mis on kohandatud funktsionaalsete skaneeringutega. Kõrge eraldusvõimega struktuurilised MRI järjestused (FOV = 256 × 256 mm2256 × 256 maatriks, paksus = 1.0 mm, lõigu number ≈ 160).

Andmed töödeldi ja analüüsiti eelnevalt SPM5 tarkvara abil (Wellcome Department of Imaging Neuroscience, London, UK) MATLABis (Mathworks, Inc., Sherborn, MA) (Friston et al., 1994; ). Need kujutised korrigeeriti TR-i 50% -ga saadud viiluga. Kõik funktsionaalsed pildid suunati seejärel keskmisele. Pildid (anatoomilised ja funktsionaalsed) normaliseeriti SPM5is rakendatud standardse MNI malli aju abil (ICBM152, mis põhineb 152-i normaalsete MRI-skaneeringute keskmisel). Normaliseerimine andis tulemuseks voksli suuruse 3 mm3 funktsionaalsete piltide ja voksli suuruse jaoks 1 mm3 struktuursete piltide jaoks. Funktsionaalseid pilte tasandati 6 mm FWHM isotroopse Gaussi tuumaga.

Selleks, et tuvastada ajupiirkonnad, mis on aktiveeritud vastusena tarbimisele, vastandasime BOLDi vastuse piimakoksa saamise ajal võrreldes maitsetu lahuse saamisega. Me leidsime, et maitse saabumine suus on pigem tarbiv tasu kui maitse allaneelamisel, kuid me tunnistame, et söömisejärgne toime aitab kaasa ka toidu tasuvusele (). Et tuvastada piimakokteilide paradigmas vastusena ennetähtaegsele tasule aktiveeritud ajupiirkonnad, vastandati piimakokteilide eelseisva tarnimise eelseisva signaali edastamise ajal BOLD-vastusele vastuseisule, mis nägi ette maitsetu lahenduse eelseisvat edastamist. Analüüsime andmeid, mida esitati ühemõttelisest kiidude esitlusest, kus maitseid tegelikult ei tarnitud tagamaks, et tegeliku maitse saamine ei mõjutaks meie ennetava aju aktiveerimise operatiivset määratlust. Iga voksli seisundi-spetsiifilisi toimeid hinnati üldiste lineaarsete mudelite abil. Iga huvipakkuva sündmuse puhul on kodeerivate vektorite vektorid koostatud ja sisestatud projekteerimismaatriksisse, nii et sündmusega seotud vastuseid oleks võimalik modelleerida kanoonilise hemodünaamilise vastuse funktsiooniga (HRF), nagu see on rakendatud SPM5is, mis koosneb 2i gammafunktsioonide segust, mis emuleerima 5-sekundis varajast tippu ja sellele järgnevat alandamist. Lahenduste allaneelamisest tingitud dispersiooni arvessevõtmiseks arvestasime kae kadumise ajaga (subjektid olid koolitatud sellel ajal alla neelama) muutujana, mis ei huvita. Andsime parema mudeli saamiseks ka hemodünaamilise funktsiooni ajalised derivaadid.). Madala sagedusega müra ja signaali aeglase triivimise eemaldamiseks kasutati 128i teist kõrg-läbilaskevõimega filtrit (SPM5i konventsiooni järgi).

Ehitati individuaalsed kontrastikaardid, et võrrelda SPM5-s ülalnimetatud kontrastide aktiveerimisi iga osaleja sees. Seejärel viidi rühmade vahelised võrdlused läbi, kasutades juhuslike efektide mudeleid, et arvestada osalejate vahelise varieeruvusega. Tarbiva toidutasu analüüsimiseks sisestati parameetri hinnangulised pildid piimakokteilist - maitsetu kontrastsus (piimakokteili kaste - maitsetu kviitung) teise taseme 2 × 2 ANOVA (rasvunud vs lahja). Eeltoodud toidupreemia analüüsimiseks sisestati parameetri hinnangulised pildid paardumata piimakokteilist - paarimata maitsetu kontrastsus (st piimakokteili märge, millele ei järgne piimakokteili kättesaamist - maitsetu vihje, millele ei järgne maitsetu kviitung) sisestati teise taseme 2 × 2 ANOVA (rasvunud vs lahja) (paarimata piimakokteil - paarimata maitsetu). Seega kasutasime ANOVA mudeleid, et konkreetselt testida, kas rasvunud osalejad näitasid toidutasu kõrvalekaldeid oluliselt rohkem kui lahjad osalejad.

Individuaalsed SPM-kontrastkaardid sisestati ka regressioonimudelitesse, kus BMI-skoorid sisestati ühismuutujana. See mudel testis, kas suurema BMI skooriga osalejad näitasid suuremat aktivatsiooni, mis arvatavasti peegeldab toitumisalast ja prognoositavat toidu tasu võrreldes väiksemate BMI skooridega osalejatega. Me hindasime neid regressioonimudeleid, et saada nende suhete tundlikum test, kasutades kõigi valimis osalejate andmeid (ANOVA mudelid sisaldasid ainult rasvunud ja lahjaid osalejaid).

BOLD-i aktiveerimise olulisus määratakse nii vastuse maksimaalse intensiivsuse kui ka vastuse ulatuse arvestamisel. SPM sõltub olulisuse määramisel peamiselt maksimaalsest intensiivsusest, määrates range intensiivsuse kriteeriumi t-kaardid, mille läviväärtus on p <0.001 (parandamata) voksli kohta ja liberaalsema ulatusega kriteerium (3 voksli klastrikriteerium). Kokkuleppe järgselt kasutasime seda kriteeriumi, et määrata meie regressioonimudelite ja ANOVA mudelite jaoks aktiveerimise olulisus. Aktiveerimisklastreid peeti oluliseks aastal p Parandatud <, 05 (klastrite suhtes) kogu aju mitmekordse võrdluse jaoks Varasemate uuringute põhjal tegime suunatud otsinguid piirkondades, mis on aktiveeritud toitva ja ennetava toidupreemiaga: striatum, amygdala, keskaju ajupiirkonnad, orbitofrontaalne ajukoor, dorsolateraalne prefrontaalne ajukoor, insula, eesmine tsingulaat, parahippocampal gyrus ja fusiform gyrus.

Tulemused

Test, kas rasvunud osalejad näitasid erinevusi etteantud toidusuhetes võrreldes lahjaosalistega (piimakokteil ja maitsetu kiip)

Me tegime analüüse, mis võrdlesid rasvunud noorukite aju vastuseid (N = 7, M BMI = 33, SD = 4.25) tailiha noorukite tüdrukutele (N = 11, M BMI = 19.6, SD = 1.08), kasutades ANOVA rühma mudelit. Kogu 13i aktiveerimisklastrid asusid insula, Rolandic piirkonna ja ajaliste, eesmise ja parietaalse operatsiooniga piirkondades; rasvunud osalejad näitasid nendes piirkondades aktiivsemat aktiivsust võrreldes lahjades osalejatega (Joonis 2A – B ja Tabel 1). Nendest 13i aktiveerimisklastritest langes 9 vasakule ja 4i paremale poolkerale. Rasvunud osalejad näitasid ka suuremat aktiveerumist vasaku eesmise cingulaarse ajukoores (ventraalne Brodmanni piirkond (BA) 24) kui lahjad. Tabel 1 aruannete koordinaadid, voksli suurus, korrigeerimata pväärtused ja mõju suurused (η2). Mitmed p-väärtused olid olulised p <, 05 terve aju klastritasandil korrigeeritud. Nende analüüside mõju suurused varieerusid väikestest (η2 = .01) suureks (η2 = .17), mille keskmine toime on .05, mis kujutab keskmist efekti suurust .2

Joonis 2 

A. Vasakpoolse eesmise isolaadi suurema aktivatsiooni saggitaalosa (−36, 6, 6, Z = 3.92, P parandamata <.001) vastusena rasvumise ennetavale toidutasule võrreldes lahja katsealusega B. parameetri tulpdiagrammidega hinnangud ...
Tabel 1 

Piirkonnad, mis näitavad, et rasvunud noorukite tüdrukud aktiveerivad ennetavat toidupreemiat ja tarbekaupu.N = 7) võrreldes Lean noorukite tüdrukutega (N = 11)

Test, kas osalejad BMI näitasid lineaarseid suhteid ennetava toiduhüvitisega

Individuaalsed SPM-kontrastikaardid sisestati regressioonimudelitesse, kus BMI-skoorid olid ühismuutujana, et testida, kas BMI on lineaarselt seotud aktiveerimisega vastusena ennetavale toidu tasule. Need analüüsid olid tundlikumad, sest nad osalesid kõik osalejad, mitte ainult rasvunud ja lahjad osalejad. Me leidsime BMI positiivse korrelatsiooni ventraalse lateraalse ja dorsaalse lateraalse prefrontaalse ajukoorme ja ajalise operatsiooniga aktiveerimisel vastusena prognoositavale toidu tasule (Joonis 3A ja Tabel 2). Ükski mõju ei olnud siiski märkimisväärne p <.05 terve aju on klastritasandil korrigeeritud. Nende analüüside mõju suurused olid kõik suured kriteeriumid (vahemik r = .48 kuni .68), keskmine r = .56.

Joonis 3 

A. Suurema aktiveerimise aksiaallõige vasakpoolses temporaalses kavas (TOp; −54, −3, 3, Z = 3.41, P parandamata <.001) ja paremas ventrolateraalses prefrontaalses ajukoores (VLPFC; 45, 45, 0, Z = 3.57, P parandamata <.001) in ...
Tabel 2 

Piirkonnad, mis reageerivad ennetusliku toidupreemia ja tarbimiskohustuse eest kehamassi indeksi funktsiooninaN = 33)

Test, kas rasvunud osalejad näitasid erinevusi tarbiva toidupreemiaga võrreldes tailiha osalejatega (piimakokteeri saamine maitsetu mahu vastu)

Võrreldes prognoositava toidu tasuga seotud tulemustega leiti, et rasvunud noorukite tütarlapsed aktiveerusid Rolandic operculumis ja vasakul eesmisel operatsioonil vastuseks toitainelisele tasule võrreldes lahjaosalistega (Joonis 2C – D ja Tabel 1). Rolandic operculum'i aktiveerimiskluster oli märgatav p Klastritasandil korrigeeritud terve aju (vt Tabel 1). Nende analüüside mõju oli väike (η2 = .03) söötmele (η2 = .08), mille keskmine toime on .06, mis kujutab keskmist efekti suurust kriteeriumid.

Test, kas osalejad BMI näitasid lineaarseid suhteid tarbiva toidupreemiaga

Individuaalsed SPM-kontrastikaardid sisestati ka regressioonimudelitesse, kus BMI-skoorid olid ühismuutujana, et testida, kas BMI on lineaarselt seotud aktiveerimisega vastusena tarbivale toidu tasule. Positiivne seos leiti BMI ja aktiveerimise vahel insulsis ja mitmetes operatsioonipiirkondades (Joonis 3B – C ja Tabel 2). BMI korreleerus samuti negatiivselt selle tundlikuma mudeli toidulisandiga, mis näitas, et kõrge BMI-osalejad näitasid selles piirkonnas vähenenud vastust võrreldes madala BMI-ga osalejatega.Joonis 3D – E ja Tabel 2). Ükski p-väärtustest ei olnud märkimisväärne p <.05 terve aju on klastritasandil korrigeeritud. Nende analüüside mõju suurused olid keskmised (r = .35) suurte (r = .58) kriteeriumid, mille keskmine mõju oli suur (r = .48).

Arutelu

Selles uuringus testiti hüpoteesi, et rasvunud noorukite tüdrukud näitavad toiduainete tarbimisele ja eeldatavale tarbimisele diferentseeruvat aktiveerimist tasakaalu ahelate puhul ja aktiveerimine oleks lineaarselt seotud osalejate BMI-ga. Aju vastuseid uuriti šokolaadipähkli vastuvõtmisel versus maitsetu lahus (toitumisalane tasu) ja vastuseks vihjele, mis andsid märku, et šokolaadi piimakokteil on eelseisev tarnimine võrreldes maitsetu lahusega (toidu eelised). Tuginedes eelmiste uuringute tulemustele (nt ), eeldasime, et rasvunud osavõtjate seas esineb tarbivas ja ennetavas toiduhüvitises kõrvalekaldeid võrreldes nende lahja vastastega.

Nagu oletatud, olid prognoositud piirkondades vastused tarbivale ja ennetavale toiduhüvitisele rasvunud noorukite tütarlastel võrreldes nende lahja vastastega. Rasvunud osalejad näitasid suuremat aktivatsiooni primaarses maitsekoores (eesmine insula / frontaalne operatsioon) ja somatosensoorses ajukoores (Rolandic operculum, temporaalne operulul, parietaalne operatsioon ja tagumine insula) ja eesmise cingulatsiooniga vastuseks meie ennetava toidu tasu mõõtmisele võrreldes lahjadele osalejatele. Need toimemõõdud olid väikesed ja suured, keskmise toime suurus oli keskmine. On näidatud, et insula mängib rolli ennetavas toidusuhetes (; ; ) ja toidu iha (). Veelgi enam, Balleine ja Dickenson (2001) näitasid, et insula resektsiooniga loomad ei õpi, et toidule reageeriv käitumine on devalveerunud, mis viitab ka insula rollile ennetavas toidus. On leitud, et ventraalne anterior cingulate piirkond on seotud toiduainete energiasisalduse ja maitseomaduste kodeerimisega (). Selle tulemusena võib meie uurimistulemuste põhjal oletada, et ülekaalulised isikud kogesid piimakokteilide maitseomadusi rohkem kui lahjaid. Tulevaste uuringute puhul on oluline välistada võimalus, et kõrge rasvasisaldusega ja kõrge suhkrusisaldusega toiduainete ülekuumenemise tagajärjel tekkiv konditsioneerimine ei aita kaasa rasvunud osalejate kõrgendatud ennetähtaegsele toidu tasule.

Hüpoteesina oli ka tõendeid selle kohta, et rasvunud osalejad näitasid erilist aktiveerimist vastuseks toitainelisele hüvitusele võrreldes lahjaosalistega. Esimesed näitasid suurenenud aktivatsiooni Rolandic opertsulumas, eesmises opertsulumas, tagumises insulaas ja cinguleerides güüsi vastuseks tarbivale toiduhüvitisele, võrreldes viimastega. Efektisuurused olid väikesed ja keskmise suurusega, keskmise efekti suurus oli keskmine. Need tulemused on sarnased varasemate uuringute tulemustega; leidis, et keharasva protsent korreleerus insula ajal suurenenud aktiveerumisega söögi ja söögi sensoorse kogemuse ajal leidis suuremat aktivatsiooni somatosensoorses ajukoores, samal ajal kui see oli BMI funktsioonina. Arvestades, et insula ja pealmine operulul on seostatud subjektiivse toidukogusega (; ) võivad need leiud tähendada, et rasvunud isikud kogevad toitumisest suuremat tasu võrreldes tailiha isikutega, mis võib vastata teiste uuringute käitumisandmetele, nagu on kirjeldatud sissejuhatuses.

Samuti kontrollisime, kas BMI on lineaarselt seotud aktiveerimisega vastuseks ennetavatele ja tarbivatele toidukuludele regressioonimudelitega, et pakkuda hüpoteesitud suhete tundlikumaks testimiseks. Võrreldes ANOVA mudelites leitud tulemustega leidsime me BMI funktsioonina suurenenud aktiveerumise ajalises operatsioonis, et prognoosida toidu tasu. Peale selle leiti suurema vastuse dorsolateraalses prefrontaalses ajukoores vastusena eeldatavale toidu tasule BMI funktsioonina. Samuti oli võrreldav ANOVA mudelite tulemustega insuli / frontoparietaalse operatsiooni suurenenud aktiveerimine vastuseks toidulisandile, mis oli BMI funktsioonina. Üldiselt lähenesid regressioonimudelite tulemused üldiselt ANOVA mudelite tulemustele, kuigi viimased analüüsid ainult rasvunud ja lahjad osalejad, pakkudes täiendavaid tulemusi kooskõlas meie hüpoteesidega. Regressioonimudelites tuvastatud suhted olid tavaliselt suured.

Huvitaval kombel viitasid regressioonimudelid, et BMI oli pöördvõrdeliselt seotud aktiveerimisega caudate tuumas vastuseks tarbivale toiduhüvitisele, nagu oletati varasemate tulemuste põhjal (). See oli suur mõju. Meie funktsionaalne leid kinnitab ja laiendab tulemusi, mis on esitatud , kus nad leidsid, et haigestunud rasvumine näitas, et D2i retseptori kättesaadavus vähenes putamenis, võrreldes nende BMI-ga. Need leiud võivad kajastada madalamat dopamiini retseptori kättesaadavust. On võimalik, et üksikisikud söövad, et stimuleerida aeglast ja pikaajalist dopamiinipõhist tasusüsteemi (). Teise võimalusena võib kõrge rasvasisaldusega ja kõrge suhkrusisaldusega toiduainete kõrgenenud tarbimine põhjustada retseptori alandamist, nagu on täheldatud ainete kasutajate seas (). Nagu märgitud, näitavad loomkatsed, et magusate ja rasvaste toitude korduv tarbimine põhjustab D2-retseptorite vähenemist ja vähendab D2-i tundlikkust (; ). Teine võimalik tõlgendus on see, et rasvunud isikud näitavad, et toitlustusskeemid on hüpofunktsionaalsed puhkuse ajal, kuid hüperfunktsionaalsed, kui nad puutuvad kokku toiduga või toiduga. See tõlgendus vastab tõendusmaterjalile, et rasvunud ja rasvunud rasvunud isikud reageerivad seljapõhjas ja tagumises hipokampuses pärast toidu tarbimist suhteliselt lahedate üksikisikutega (), et toiduainete vihjete kokkupuude põhjustab rasvunud, kuid mitte lahja üksikisikute parema parietaalse ja ajalise ajukoore suuremat aktivatsiooni (; ) näitasid rasvunud isikud, et nad reageerivad toiduvalikutele kui selged isikud, rohkem aktiveeruma dorsaalses striatumis, insula, claustrum ja somatosensory cortex'is.), et rasvunud rottidel on madalam basaaldopamiini tase ja vähenenud D2 retseptori ekspressioon kui lahja rottidel (; ; ) ja et rasvunud rottidel on söötmise ajal dopamiini rohkem füsioloogiline vabanemine kui lahja rottidel (). Selline tõlgendus ei vasta aga tõendusmaterjalile, et rasvunud isaste puhul täheldati suukaudse somatosensoorses ajukoores suuremat puhke-metaboolset aktiivsust () ja et OFC ja cingulate aktiveerimine vastuseks maitsvate toiduainete piltidele korreleeruvad negatiivselt BMI-ga normaalse kaalu naiste hulgas.). Tulevaste uuringute puhul on kasulik kindlaks teha, milline tõlgendus selgitab näiliselt vastuolulisi järeldusi, sest see aitaks märkimisväärselt kaasa arusaamisele ülekaalulisust soodustavatest etioloogilistest ja hooldusprotsessidest.

Kokkuvõttes näitavad praegused leiud, et erinevad aju piirkonnad aktiveeritakse ennetava versus toidupreemiaga, mis on oluline panus, sest ainult mõned uuringud on püüdnud tuvastada ennetava ja tarbiva toidu tasu närvisubstraate. ANOVA mudelites, mis võrdlevad rasvunud ja vähese osalejatega (Tabel 1), aktiveeriti Rolandic operculum ja frontal operculum nii piimakokteili prognoosimise kui ka tarbimise teel, kuid ajaline operatsioon, parietaalne operatsioon, eesmine insula, tagumine insula ja ventraalne anterior cingulate aktiveeriti ainult vastuseks piimakokteilile. Regressioonimudelites, mis uurisid BMI suhet aktiveerimispiirkondadega (Tabel 2), aktiveeritud piirkondades ei esinenud kattumist: arvestades, et ventrolateraalne prefrontaalne ajukoor, dorsaalne lateraalne prefrontaalne ajukoor ja ajaline operculum aktiveeriti vastuseks eeldatavale piimakokteilile; piimakokki saamine. Need leiud on suures osas sarnased eelnevate uuringute tulemustega, mis on uurinud aju piirkondi, mis on spetsiifilised toidulisele ja ennetavale toidu tasule (; ; ; Small et al., 2008; ).

See uuring on uudne, kuna see on üks esimesi, mis testib BMI ja neuraalse vastuse vahelist eeldavat ja tarbivat toitu, kasutades paradigmat, mis hõlmab toidu kohaletoimetamist skannerisse. Siiski oli sellel uuringul mitmeid piiranguid, mida tuleks märkida. Esiteks, meil oli mõõdukas valimi suurus, et testida rühmamõjude vahel, kuigi see oli suurem kui enamik varem avaldatud fMRI uuringutest, mis avaldati seni avaldatud toidukulude eest. Teiseks kasutasime ainult ühte maitsvat maitset. Võib-olla on teised maitsed osalejatele tasuvamad ja oleksid toonud kaasa suurema vastuse ajus. Kolmandaks, kuna piimakokteeriumi kättesaamist eelnes alati kiip (st mitte kunagi tarnitud ilma kiideta), teadsid osalejad alati maitsest enne selle tarnimist. Varasemad uuringud (nt ) on leidnud erinevuse maitse ja maitsete suhtes sõltuvalt sellest, kas need on oodatud või ootamatud. Seepärast peaksid uurijad kaaluma vastavate meetmete võtmist ootamatute toidu tasude saamisel tulevastes uuringutes. Neljandaks, piimakokteilide paradigma jaoks kasutatud vihjed olid geomeetrilised kujundid, mis ei pruugi osalejatele piisavat tasu tähendust omada ja seetõttu võisid nad tekitada hägusaid ennetavaid tundeid ja aju aktiveerimist. Viiendaks koguti piiratud käitumisandmeid, et kinnitada fMRI paradigmat meie uuringus osalejatega. Sellegipoolest näitavad käimasolevate uuringute kehtivusandmed selle paradigma põhjal, et see on üksikisikute erinevusi toidu tasustamisel.

Kokkuvõtteks võib öelda, et meie tulemused viitavad diferentsiaalsele neuraalsele reaktsioonile ennetava ja tarbiva toidu tasu puhul ülekaalulisuse ja BMI funktsioonina, kuigi on oluline neid suhteid iseseisvates proovides korrata. Kuna paljudes piirkondades, kus on näidatud, et rasvunud osalejad kodeerivad toidu tasu kodeerides suuremat vastust, on vastuse muster kooskõlas käitumuslike uuringutega, mis viitavad sellele, et rasvunud isikud ootavad toidust tarbimise eest suuremat tasu ja kogevad söömisel suuremat sensoorset naudingut. Siiski leidsime ka, et suurema BMI-ga osalejad näitasid, et striatumis aktiveeriti vähem toiduaineid võrreldes madalama KMI-ga, mis on kooskõlas ettepanekuga, et rasvunud isikud võivad toiduga võrreldes tarbida vähem faasilist dopamiini. lahjad inimesed. On bioloogiliselt võimalik, et üksikisikud võivad ennustada suuremat tasu toidutarbimise eest ja kogeda suuremat somatosensoorset naudingut söömise ajal, kuid kogevad toidu tarbimisel vähem dopamiini faasilist vabanemist, kuna igaüks sisaldab eraldi neuraalseid ahelaid. Siiski on ka võimalik, et mõned neist kõrvalekalletest on enne rasvumist, samas kui teised on ülekuumenemise tagajärjed. Näiteks võivad kaks esimest efekti suurendada hüperfagia riski, mille tulemuseks on positiivne energiabilanss, ja viimane toime võib olla retseptorite alandamise tulemus, mis on teise rasva ja kõrge suhkrusisaldusega dieedi tarbimise kõrval. Alternatiivselt võib dopamiini poolt vahendatud tasuahelate hüpofunktsionaalsus põhjustada selle, et üksikisikud söövad, et kompenseerida seda tasu puudujääki, mis konditsioneerimise teel toob kaasa suurema prognoositava toidu tasu ja kõrgema somatosensotrilise koore arengu. Prospektiivsete uuringute puhul on oluline uurida, milline neist kõrvalekalletest eelneb rasvumise algusele ja mis on kroonilise ülekuumenemise produkt. Loodame, et rasvumise algusest tingitud kõrvalekallete süstemaatiline uuring võib võimaldada tõhusamate ennetus- ja ravitoimingute kavandamist.

Tunnustused

Seda uuringut toetas riiklik tervishoiuinstituudi uurimistoetus (R1MH64560A).

Täname projektiuurijale Keely Muscatellile ja osalejatele, kes selle uuringu tegid.

Allmärkused

1Toidu craving inventuur (FCI, ) hindab erinevate toiduainete soovi ulatust. Me kohandasime seda ulatust, nõudes ka hinnanguid selle kohta, kuidas maitsvad osalejad leiavad iga toitu. Esialgne FCI on näidanud sisemist järjepidevust (α = .93), 2-nädala test-uuesti testimist.r = .86) ja tundlikkus sekkumise mõjude avastamiseks (; ). Pilootuuringus (n = 27) iha skaala ja maitse skaala näitasid sisemist konsistentsi (vastavalt α = .91 ja .89).

2Kuigi mõned tarkvarapaketid, nagu AFNI (funktsionaalsete neuro-analoogide analüüs), keskenduvad peamiselt helitugevusele ja kasutavad seega suuremat klastri kriteeriumi, keskendub SPM peamiselt intensiivsusele ja kasutab väiksemat klastri kriteeriumi (kuid kõrgema intensiivsusega nõuded). Kasutades intensiivsuse nõuet t <0.001 ja külgnev 3-voxelise minimaalse klastri kriteerium t-kaartide künniseks on SPM-i jaoks standardne ja seda lähenemist oleme kasutanud varasemates uuringutes. Selles kontekstis on oluline märkida, et kõik klastrid, millest teatame, on suuremad kui 3 vokslit (Tabelid 1 ja Ja22).

3Tuginedes tõendusmaterjalile, et naistele makstav tasu põhjustav närvifunktsioon suureneb folliikulite keskfaasi ajal (), oleme loonud dikotoomse muutuja, mis kajastas, kas osalejad lõpetasid fMRI skaneerimise midfollikulaarse faasi ajal (päeva 4 – 8 pärast menstruatsiooni algust; n = 2) või mitte (n = 31). Kui kontrollisime seda muutujat kõigis analüüsides, jäi teatatud piirkondade aktiveerimine oluliseks.

viited

  • Balleine B, Dickinson A. Isoleeritud ajukoore kahjustuste mõju instrumentaalsele konditsioneerimisele: tõendid motivatsioonikoolituse rolli kohta. Journal of Neuroscience. 2000: 20: 8954 – 8964. [PubMed]
  • Barlow SE, Dietz WH. Rasvumise hindamine ja ravi: ekspertkomisjoni soovitused. Pediaatria. 1998: 102: E29. [PubMed]
  • Bello NT, Lucas LR, Hajnal A. Korduv sahharoosi juurdepääs mõjutab dopamiini D2 retseptori tihedust striatumis. Neuroreport. 2002: 13: 1557 – 1578. [PMC tasuta artikkel] [PubMed]
  • Berns GS, McClure SM, Pagoni G, Montague PR. Ennustatavus moduleerib inimese aju reageerimist tasule. Journal of Neuroscience. 2001: 21: 2793 – 2798. [PubMed]
  • Blackburn JR, Phillips AG, Jakubovic A, Fibiger HC. Dopamiin ja ettevalmistav käitumine: neurokeemiline analüüs. Käitumise neuroteadus. 1989: 103: 15 – 23. [PubMed]
  • Cohen J. Käitumisteaduste statistiline võimsuse analüüs. 2. Hillsdale, NJ: Lawrence Erlbaum; 1988.
  • Cole TJ, Bellizzi MC, Flegal K, Dietz WH. Laste ülekaalulisuse ja rasvumise standardmõiste kehtestamine kogu maailmas: rahvusvaheline uuring. British Medical Journal. 2000: 320: 1 – 6. [PMC tasuta artikkel] [PubMed]
  • Comings DE, Blum K. Reward-puuduse sündroom: käitumishäirete geneetilised aspektid. Ajuuuringute edusammud. 2000: 126: 325 – 341. [PubMed]
  • Davis C, Strachan S, Berkson M. Tundlikkuse tasu eest: mõju ülekuumenemisele ja rasvumisele. Söögiisu. 2004: 42: 131 – 138. [PubMed]
  • Dawe S, Loxton NJ. Impulsiivsuse roll ainete kasutamise ja söömishäirete arengus. Neuroteadus ja bioloogiline käitumine. 2004: 28: 343 – 351. [PubMed]
  • De Araujo IE, Rolls ET. Toidu tekstuuri ja suukaudse rasva esindamine inimese ajus. Journal of Neuroscience. 2004: 24: 3086 – 3093. [PubMed]
  • Delahanty LM, Meigs JB, Hayden D, Williamson DA, Nathan DM. BMI algtaseme psühholoogilised ja käitumuslikud korrelatsioonid diabeedi ennetusprogrammis. Diabeedihooldus. 2002: 25: 1992 – 1998. [PMC tasuta artikkel] [PubMed]
  • Del Parigi A, Chen K, Hill DO, Wing RR, Reiman E, Tataranni PA. Ebanormaalsete närvivastuste püsivus söögikordades. Rahvusvaheline rasvumisajakiri. 2004: 28: 370 – 377. [PubMed]
  • Dietz WH, Robinson TN. Kehamassiindeksi (BMI) kasutamine laste ja noorukite ülekaalulisuse näitajana. Pediaatria ajakiri. 1998: 132: 191 – 193. [PubMed]
  • Dreher JC, Schmidt PJ, Kohn P, Furman D, Rubinow D, Berman KF. Menstruatsioonitsükli faas moduleerib tasulist närvifunktsiooni naistel. Ameerika Ühendriikide Riikliku Teaduste Akadeemia toimingud. 2007: 104: 2465 – 2470. [PMC tasuta artikkel] [PubMed]
  • Drewnowski A, Kurth C, Holden-Wiltse J, Saari J. Toidu eelistused inimese ülekaalulisuses: Süsivesikud versus rasvad. Söögiisu. 1992: 18: 207 – 221. [PubMed]
  • Epstein LJ, Temple JL, Neaderhiser BJ, Salis RJ, Erbe RW, Leddy JJ. Toidu tugevdamine, dopamiini D2 retseptori genotüüp ja energia tarbimine ülekaalulistel ja mitteloodavatel inimestel. Käitumise neuroteadus. 2007: 121: 877 – 886. [PMC tasuta artikkel] [PubMed]
  • Epstein LH, Wright SM, Paluch RA, Leddy JJ, Hawk LW, Jaroni JL jt. Toidu hedonika ja tugevdamine kui suitsetajate laboritoidu tarbimise määravad tegurid. Füsioloogia ja Behaivor. 2004a: 81: 511 – 517. [PubMed]
  • Epstein LH, Wright SM, Paluch RA, Leddy JJ, Hawk LW, Jaroni JL jt. Toidu tugevdamise ja dopamiini genotüüpide seos ja selle mõju suitsetajate toidutarbimisele. American Journal of Clinical Nutrition. 2004b: 80: 82 – 88. [PubMed]
  • Fetissov SO, Meguid MM, Sato T, Zhang LH. Dopamiinergiliste retseptorite ekspressioon lahja ja rasvunud Zuckeri määrade hüpotalamuses ja toidu tarbimine. American Journal of Physiology. 2002: 283: R905 – 910. [PubMed]
  • Fisher JO, kask LL. Söömine nälja ja ülekaalulisuse puudumisel tüdrukutel 5ist kuni 7i aastani. American Journal of Clinical Nutrition. 2002: 76: 226 – 231. [PMC tasuta artikkel] [PubMed]
  • Flegal K, Graubard B, Williamson D, Gail M. Ülemäärane surm, mis on seotud alakaalu, ülekaalulisuse ja rasvumisega. Ameerika meditsiiniliidu ajakiri. 2005: 293: 1861 – 1867. [PubMed]
  • Forman EM, Hoffman KL, McGrath KB, Herbert JD, Brandsma LL, Lowe MR. Vastuvõtu- ja kontrollipõhiste strateegiate võrdlemine toidu cravingsega toimetulekuks: analoogne uuring. Käitumise uurimine ja ravi. 2007: 45: 2372 – 2386. [PubMed]
  • Franken IH, Muris P. Individuaalsed erinevused tasu tundlikkuses on seotud toidu iha ja suhtelise kehakaaluga tervetel naistel. Söögiisu. 2005: 45: 198 – 201. [PubMed]
  • Gottfried JA, O'Doherty J, Dolan RJ. Ennustava tasu väärtuse kodeerimine inimese amygdalas ja orbitofrontaalses ajukoores. Teadus. 2003: 301: 1104 – 1107. [PubMed]
  • Hamdi A, Porter J, Prasad C. Rasvunud Zucker rottide striat D2 dopamiini retseptorite vähenemine: muutused vananemise ajal. Ajuuuringud. 1992: 589: 338 – 340. [PubMed]
  • Henson RN, hind CJ, Rugg MD, Turner R, Friston KJ. Lentide erinevuste tuvastamine sündmustega seotud BOLD-i vastustes: Rakendamine sõnadele võrreldes mitte-sõnadega algne versus korduv nägu esitlus. Neuroimage. 2002: 15: 83 – 97. [PubMed]
  • Jeffery R, ​​Drewnowski A, Epstein LH, Stunkard AJ, Wilson GT, Wing RR, Hill D. Kaalulanguse pikaajaline säilitamine: Praegune staatus. Tervisepsühholoogia. 2000: 19: 5 – 16. [PubMed]
  • Karhunen LJ, Lappalainen RI, Vanninen EJ, Kuikka JT, Uusitupa MI. Piirkonna aju verevool toiduainete kokkupuutel rasvunud ja normaalse kehakaaluga naistel. Aju. 1997: 120: 1675 – 1684. [PubMed]
  • Kelley AE, Will MJ, Steininger TL, Zhang M, Haber SN. Väga maitsva toidu (šokolaadi tagamine) piiratud päevane tarbimine muudab striatsi enkefaliini geeniekspressiooni. European Journal of Neuroscience. 2003: 18: 2592 – 2598. [PubMed]
  • Killgore WD, Yurgelun-Todd DA. Kehamass ennustab orbitofrontaalset aktiivsust kõrge kalorsusega toiduainete visuaalsete esitluste ajal. NeuroReport. 2005: 16: 859 – 863. [PubMed]
  • Kiyatkin EA, Gratton A. Ekstratsellulaarse dopamiini elektrokeemiline jälgimine rottide tuumaseadmetes toiduvalmistamiseks. Ajuuuringud. 1994: 652: 225 – 234. [PubMed]
  • LaBar KS, Gitelman DR, Parrish TB, Kim YH, Nobre AC, Mesulam MM. Nälg selektiivselt moduleerib kortikolimbilist aktivatsiooni inimestele toidu stimuleerimisel. Käitumise neuroteadus. 2001: 115: 493 – 500. [PubMed]
  • Martin CK, O'Neil PM, Pawlow L. Muutused toiduvalmistamises madala kalorsusega ja väga madala kalorsusega dieedi ajal. Rasvumine. 2006: 14: 115 – 121. [PubMed]
  • Martinez D, Gil R, Slifstein M, Hwang DR, Huang Y, Perez A, et al. Alkoholisõltuvus on seotud dopamiini nihkega transmissiooniga ventral striatumis. Bioloogiline psühhiaatria. 2005: 58: 779 – 786. [PubMed]
  • Nederkoorn C, Smulders FT, Jansen A. Cephalic faasi reageeringud, cravings ja toidu tarbimine normaalsetes ainetes. Söögiisu. 2000: 35: 45 – 55. [PubMed]
  • O'Doherty JP, Deichmann R, Critchley HD, Dolan RJ. Neuraalsed reaktsioonid esmase maitse tasu prognoosimisel. Neuron. 2002: 33: 815 – 826. [PubMed]
  • O'Doherty JP, Rolls ET, Francis S, Bowtell R, McGlone F. Inimese ajus meeldiva ja vastumeelse maitse esindamine. Neurofüsioloogia ajakiri. 2001: 85: 1315 – 1321. [PubMed]
  • Orosco M, Rouch C, Nicolaidis S. Rostromediaalsed hüpotalamuse monoamiini muutused vastuseks insuliini ja glükoosi intravenoossele infusioonile vabalt toitvas rasvunud Zucker Ratsis: mikrodialüüsi uuring. Söögiisu. 1996: 26: 1 – 20. [PubMed]
  • Pelchat ML, Johnson A, Chan R, Valdez J, Ragland JD. Soovide pildid: Toidu-iha aktiveerimine fMRI ajal. NeuroImage. 2004: 23: 1486 – 1493. [PubMed]
  • Rissanen A, Hakala P, Lissner L, Mattlar CE, Koskenvuo M, Ronnemaa T. Eelistatud toitumisraskused rasvade ja rasvumuse suhtes: uuring kaalukaaslastest monotsüootilistest paaridest. Rahvusvaheline rasvumisajakiri. 2002: 26: 973 – 977. [PubMed]
  • Robinson TE, Berridge KC. Stimuleeriv tundlikkus ja sõltuvus. Sõltuvus. 2001: 96: 103 – 114. [PubMed]
  • Roefs A, Herman CP, MacLeod CM, Smulders FT, Jansen A. Esmapilgul: kuidas piiravad sööjad hindavad kõrge rasvasisaldusega maitsvaid toite? Söögiisu. 2005: 44: 103 – 114. [PubMed]
  • Rothemund Y, Preuschof C, Bohner G, Bauknecht HC, Klingebiel R, Flor H, Klapp BF. Dorsaalse striatumi diferentseeruv aktiveerimine kõrge kalorsusega visuaalse toidu stiimulitega rasvunud inimestel. Neuroimage. 2007: 37: 410 – 421. [PubMed]
  • Saelens BE, Epstein LH. Rasvunud ja mitte rasvunud naiste toiteväärtuse tugevdamine. Söögiisu. 1996: 27: 41 – 50. [PubMed]
  • Schultz W, Apicella P, Ljungberg T. Ahvide dopamiini neuronite vastused premeeritavatele ja konditsioneeritud stiimulitele hilinenud reageerimisülesande õppimise järjestikuste etappide ajal. Journal of Neuroscience. 1993: 13: 900 – 913. [PubMed]
  • Schultz W, Romo R. Monkey keskjõu dopamiini neuronid: vastused ägedaid reaktsioone tekitavatele ärritustele. Neurofüsioloogia ajakiri. 1990: 63: 607 – 624. [PubMed]
  • Väike DM, Gerber J, Mak YE, Hummel T. Erinevates närvivastustes, mis on tekkinud ortonasaalselt võrreldes retronasaalse lõhnaga, inimestel. Neuron. 2005: 47: 593 – 605. [PubMed]
  • Väikesed DM, Jones-Gotman M, Dagher A. Söötmise poolt põhjustatud dopamiini vabanemine seljastriatumis korreleerub tervislike vabatahtlikega söögi meeldivuse hindamisega. Neuroimage. 2003: 19: 1709 – 1715. [PubMed]
  • Väike DM, Zatorre RJ, Dagher A, Evans AC, Jones-Gotman M. Muutused šokolaadi söömisega seotud aju tegevuses: rõõmust vastumeelsuseni. Aju. 2001: 124: 1720 – 1733. [PubMed]
  • Stice E, Shaw H, Marti CN. Laste ja noorukite ülekaalulisuse ennetamise programmide meta-analüütiline ülevaade: kõhn, mis toimib. Psühholoogiline bülletään. 2006: 132: 667 – 691. [PMC tasuta artikkel] [PubMed]
  • Stoeckel LE, Weller RE, Cook EW, Twieg DB, Knowlton RC, Cox JF. Laialt levinud tasustamissüsteemi aktiveerimine rasvunud naistel vastuseks kõrge kalorsusega toiduainetele. Neuroimage. 2008: 41: 636 – 647. [PubMed]
  • Stunkard AJ, Berkowitz RI, Stallings VA, Schoeller DA. Energiatarbimine, mitte energiatootmine, on imikute keha suuruse määrav. American Journal of Clinical Nutrition. 1999: 69: 524 – 530. [PubMed]
  • Temple JL, Legerski C, Giacomelli AM, Epstein LH. Toit on tugevam kui ülekaalulised lapsed. American Journal of Clinical Nutrition In Press.
  • Veldhuizen MG, Bender G, Constable RT, Small DM. Maitse maitsmine: varajase maitsega koore moduleerimine maitse järgi. Keemilised ained. 2007: 32: 569 – 581. [PubMed]
  • Volkow ND, Fowler JS, Wang GJ. Dopamiini roll ravimite tugevdamisel ja sõltuvusel inimestel: pildiuuringute tulemused. Käitumisfarmakoloogia. 2002: 13: 355 – 366. [PubMed]
  • Volkow ND, Wang GJ, Maynard L, Jayne M, Fowler JS, Zhu W et al. Aju dopamiin on seotud inimeste söömiskäitumisega. International Journal of Eating Disorders. 2003: 33: 136 – 142. [PubMed]
  • Wang GJ, Volkow ND, Felder C, Fowler J, Levy A, Pappas N, et al. Suukaudse somatosensoorse ajukoorme parendatud puhkeaktiivsus rasvunud patsientidel. Neuroreport. 2002: 13: 1151 – 1155. [PubMed]
  • Wang GJ, Volkow ND, Fowler JS. Dopamiini roll inimestele toidu motivatsioonis: mõju rasvumisele. Ekspertarvamus terapeutiliste eesmärkide kohta. 2002: 6: 601 – 609. [PubMed]
  • Wang GJ, Volkow ND, Logan J, Pappas NR, Wong CT, Zhu W et al. Aju dopamiin ja rasvumine. Lancet. 2001: 357: 354 – 357. [PubMed]
  • Wardle J, Guthrie C, Sanderson S, kask D, Plomin R. Toidu ja aktiivsuse eelistused lahja ja rasvunud vanemate lastel. Rahvusvaheline rasvumisajakiri. 2001: 25: 971 – 977. [PubMed]
  • Westenhoefer J, Pudel V. Toidu rõõm: toidu valiku tähtsus ja tahtliku piiramise tagajärjed. Söögiisu. 1993: 20: 246 – 249. [PubMed]
  • Valge MA, Whisenhunt BL, Williamson DA, Greenway FL, Netemeyer RG. Toiduvalmistamise nimekirja koostamine ja valideerimine. Rasvumise uurimine. 2002: 10: 107 – 114. [PubMed]
  • Worsley KJ, Friston KJ. FMRI aegridade analüüs vaadati uuesti läbi. [kiri; kommentaar] Neuroimage. 1995; 2: 173–181. [PubMed]
  • Yamamoto T. Neuraalsed alarühmad kognitiivsete ja afektiivsete maitse aspektide töötlemiseks ajus. Histoloogia ja tsütoloogia arhiiv. 2006: 69: 243 – 255. [PubMed]
  • Yang ZJ, Meguid MM. Dopamiinergiline aktiivsus rasvunud ja tailiha rottidel. Neuroreport. 1995: 6: 1191 – 1194. [PubMed]
  • Zald DH, Parvo JV. Inimese intraoraalsest stimulatsioonist tingitud kortikaalne aktivatsioon. Keemilised ained. 2000: 25: 267 – 275. [PubMed]