मोटापे से ग्रस्त किशोरों में निर्बाध भोजन ऑर्बिटोफ्रॉन्टल वॉल्यूम में कमी और कार्यकारी शिथिलता (एक्सएनएक्सएक्स) से जुड़ा हुआ है

एल मायन,^{2,4 *} सी होगोगेर्नोर्न,^1* वी पसीना,¹ और ए। कनविट^1,3,4

पूर्ण अध्ययन के लिए लिंक

मोटापा (सिल्वर स्प्रिंग)। 2011 जुलाई; 19 (7): 1382-1387।

¹ मनोरोग विभाग, न्यूयॉर्क यूनिवर्सिटी स्कूल ऑफ मेडिसिन, एक्सएनयूएमएक्स फर्स्ट एवेन्यू, न्यूयॉर्क, एनवाई एक्सएनयूएमएक्स, यूएसए।

² बाल मनोचिकित्सा विभाग, न्यू यॉर्क यूनिवर्सिटी स्कूल ऑफ मेडिसिन, एक्सएनयूएमएक्स फर्स्ट एवेन्यू, न्यूयॉर्क, एनवाई एक्सएनयूएमएक्स, यूएसए।

³ मेडिसिन विभाग, न्यू यॉर्क यूनिवर्सिटी स्कूल ऑफ मेडिसिन, एक्सएनयूएमएक्स फर्स्ट एवेन्यू, न्यूयॉर्क, एनवाई एक्सएनयूएमएक्स, यूएसए।

⁴ नाथन क्लाइन इंस्टीट्यूट फॉर साइकियाट्रिक रिसर्च, 140 ओल्ड ऑरेंजबर्ग Rd। ऑरेंजबर्ग एनवाई एक्सएनयूएमएक्स, यूएसए

वयस्कों में, मोटापे का संबंध विघटनकारी भोजन, कॉर्टिकल ग्रे मैटर की मात्रा में कमी और संज्ञानात्मक आकलन पर कम प्रदर्शन से रहा है। किशोरावस्था में इन रिश्तों के बारे में बहुत कम जाना जाता है और अध्ययन प्रतिभागियों के एक ही समूह में व्यवहार संबंधी, संज्ञानात्मक और तंत्रिका संबंधी उपायों का आकलन करने वाले अध्ययन नहीं हैं। इस अध्ययन ने अपेक्षाकृत स्वस्थ युवाओं में मोटापे, कार्यकारी कार्य, विघटन और मस्तिष्क की मात्रा के बीच संबंधों की जांच की। प्रतिभागियों में 54 मोटे और 37 दुबले किशोर शामिल थे। प्रतिभागियों को एक संज्ञानात्मक बैटरी, खाने के व्यवहार के प्रश्नावली और चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (MRI) प्राप्त हुई। न्यूरोसाइकोलॉजिकल आकलन में ललाट लोब फ़ंक्शन को लक्षित करने वाले कार्य शामिल थे। थ्री फैक्टर ईटिंग प्रश्नावली (TFEQ) का उपयोग करके खाने के व्यवहार को निर्धारित किया गया था, और ब्रेन ग्रे मैटर वॉल्यूम को निर्धारित करने के लिए एक 1.5 T Siemens अवांतो MRI सिस्टम (Siemens, Erlangen, Germany) पर संरचनात्मक MRI किए गए थे। आयु और लिंग के किशोरों का आयु, शिक्षा के वर्षों, लिंग और सामाजिक आर्थिक स्थिति से मिलान किया गया। दुबले किशोरों के सापेक्ष, मोटापे से ग्रस्त प्रतिभागियों में TFEQ पर विनिवेश की उच्च रेटिंग, संज्ञानात्मक परीक्षणों पर कम प्रदर्शन और कम ऑर्बिटोफ्रॉन्स्टल कॉर्टेक्स की मात्रा थी। बॉडी मास इंडेक्स, स्ट्रूप कलर-वर्ड स्कोर और ऑर्बिटोफ्रॉन्सल कॉर्टेक्स वॉल्यूम के साथ डिस्इंन्बिबिशन काफी हद तक सहसंबद्ध है। यह किशोरों में इन संघों की पहली रिपोर्ट है और न्यूरोस्ट्रक्चरल घाटे और मोटापे के बीच संघों को बेहतर ढंग से समझने के महत्व की ओर इशारा करती है।

कीवर्ड: मोटापा, किशोरों, विघटन, एमआरआई, फ्रंटल लोब, अनुभूति, ऑर्बिटोफ्रॉन्स्ट कॉर्टेक्स

परिचय

अमेरिका में बच्चे और किशोर मोटापे की व्यापकता 1970 के बाद तीन गुना से अधिक है। हालांकि हाल के साक्ष्यों से पता चलता है कि बचपन का मोटापा बंद हो सकता है, वर्तमान उच्च दर एक आसन्न सार्वजनिक स्वास्थ्य समस्या है जिसमें हृदय और अंतःस्रावी बीमारी शामिल हैं (1).

खाने के व्यवहार में अवरोध, जो कि पर्यावरणीय संकेतों के जवाब में अवसरवादी रूप से खाने की प्रवृत्ति के रूप में विशेषता है, लंबे समय से युवाओं और वयस्कों दोनों में मोटापे से जुड़ा हुआ है (2)। कैलोरी के सेवन में संबंधित नियंत्रण विफलता जो अंततः मोटापे की ओर ले जाती है, मस्तिष्क में हाइपोथेलेमस सहित कई स्तरों पर हो सकती है (3) और, अधिक हाल के काम के अनुसार, सेरेब्रल कॉर्टेक्स में (4)। भूखे और तंग दोनों राज्यों में दुबले और मोटे व्यक्तियों के कार्यात्मक न्यूरोइमेजिंग अध्ययनों की एक श्रृंखला ने पूर्वकाल सिंगुलेट, मेडियल प्रीफ्रंटल (सहित कई कॉर्टिकल क्षेत्रों को दिखाया है)5), इंसुला, पीछे के सिंजुलेट, टेम्पोरल, और ऑर्बिटोफ्रॉटल कॉर्टिस (6) संतृप्ति और बीएमआई के स्तर के आधार पर आंशिक रूप से सक्रिय होना, कैलोरी सेवन के नियमन में उनकी भागीदारी का सुझाव देना। ओएफसी की समझ, व्यवहार के निषेध के एक महत्वपूर्ण क्षेत्र के रूप में, फिनीस गेज के मामले में वापस आ गई है, दुर्भाग्यपूर्ण एक्सएनयूएमएक्स^th सदी के रेलकर्मी जो दुर्घटना से बचे रहे, उनकी ऑर्बिटोफ्रंटल कॉर्टेक्स को नुकसान पहुंचा, जिसके परिणामस्वरूप व्यक्तित्व में बदलाव आया और आवेग में वृद्धि हुई (7).

न्यूरोस्ट्रक्चरल निष्कर्षों को बॉडी मास इंडेक्स (बीएमआई) के साथ भी जोड़ा गया है। 55 वर्ष की आयु और उससे अधिक उम्र की महिलाओं के एक छोटे से अध्ययन में, जो स्वर-आधारित मॉर्फोमेट्री (VBM) नियोजित करती थी, BMI को लेफ्ट ऑर्बिटोफ्रंटल, दायाँ अवर ललाट और सही प्रीसेन्ट्रल गाइरी सहित कई ललाट क्षेत्रों में ग्रे मैटर वॉल्यूम के साथ नकारात्मक रूप से संबद्ध किया गया था। दाहिने सेरिबैलम के साथ-साथ अन्य बड़े क्षेत्रों के साथ-साथ एक बड़ा दाहिना भाग भी शामिल है, जिसमें पैराहीपोकैम्पल, फ्यूसीफॉर्म और लिंगरी ग्यारी शामिल हैं (8)। 1,428 वयस्कों के एक बड़े अध्ययन में बीएमआई और समग्र ग्रे पदार्थ के बीच पुरुषों के बीच एक नकारात्मक सहसंबंध पाया गया और साथ ही विशिष्ट मस्तिष्क क्षेत्र जैसे द्विपक्षीय औसत दर्जे का लौब, ओसीसीपिटल लॉब, ललाट लॉब, प्रीबियस, मिडब्रेन और सेरिबैलम के पूर्वकाल पालि (9)। वीबीएम के एक अन्य अध्ययन से पता चला है कि मोटापे से ग्रस्त वयस्कों में ललाट ऑपेरुक्लम, मिडल फ्रंटल गाइरस, पोस्ट-सेंट्रल गाइरस और पुटामेन जैसे क्षेत्रों में ग्रे मैटर घनत्व कम होता है।10)। हमारे समूह ने 2 मधुमेह मेलेटस (T2DM) प्रकार के साथ मोटे किशोरों में न्यूरोस्ट्रक्चरल असामान्यताएं बताई हैं।26), लेकिन हमारे ज्ञान के लिए T2DM के बिना मोटे युवाओं के बीच इस तरह के घाटे का वर्णन नहीं किया गया है।

संरचनात्मक निष्कर्षों के अलावा, संज्ञानात्मक आकलन ने प्रदर्शित किया है कि कार्यकारी कामकाज और प्रतिक्रिया निषेध दोनों वयस्क और किशोर मोटे व्यक्तियों में समझौता किया जा सकता है। पॉज़िट्रॉन एमिशन टोमोग्राफी (पीईटी) और संज्ञानात्मक परीक्षणों को नियोजित करने वाले एक अध्ययन में पाया गया कि मोटे वयस्कों में बेसलाइन प्रीफ्रंटल ग्लूकोज मेटाबॉलिज्म कम होने के साथ-साथ स्ट्रूप टास्क पर प्रदर्शन कम हो गया है, चयनात्मक ध्यान और कार्यकारी कार्य का परीक्षण (11)। वयस्कों में कार्यकारी समारोह और प्रतिक्रिया निषेध के अन्य अध्ययनों ने बीएमआई के साथ उन चर के नकारात्मक संघ को दिखाया है (12-14)। इसके अलावा, अत्यधिक मोटापे से ग्रस्त किशोर शो, कार्यकारी डेटा की तुलना में कार्यकारी डेटा पर काम करना कम कर देते हैं (15).

हमने यह अनुमान लगाया कि थ्री फैक्टर ईटिंग प्रश्नावली (TFEQ) का उपयोग करते हुए पिछले निष्कर्षों के अनुरूप, मोटे किशोरों के खाने के व्यवहार में स्व-सूचनात्मक विघटन की उच्च रेटिंग होगी। हमने आगे अनुमान लगाया कि मोटे किशोरों के कार्यकारी कार्य के आकलन पर कम स्कोर होगा और ललाट पालि (एमआरआई-आधारित ग्रे मैटर वॉल्यूम के साथ-साथ क्षेत्रीय मस्तिष्क संस्करणों) के न्यूरोस्ट्रक्चरल उपायों में अखंडता कम हो जाएगी। इसके अलावा, हमने माना कि TFEQ पर विनिवेश प्रासंगिक डोमेन पर संज्ञानात्मक स्कोर के साथ-साथ प्रतिक्रिया अवरोध और कार्यकारी नियंत्रण में शामिल मस्तिष्क क्षेत्रों के एमआरआई-आधारित माप के साथ नकारात्मक रूप से जुड़ा होगा।

तरीके

प्रतिभागियों और प्रक्रियाओं

इक्यावन युवा (14-21 / ओ), 37 दुबला (बीएमआई <25 किग्रा / मी² या कमर से ऊँचाई अनुपात <0.5) और 54 मोटे (BMI kg30 किग्रा / मी² या> उम्र और लिंग के लिए बीएमआई के लिए 95 प्रतिशताइल) ने अध्ययन में भाग लिया। अस्सी में से एक (36 दुबला, 45 मोटे) को एमआरआई प्राप्त हुआ। निम्नलिखित कारणों से दस किशोरों को एमआरआई नहीं मिला: दो ने अपनी नियुक्तियों को नहीं रखा, एक गर्भवती थी और हमने सुरक्षा के पक्ष में गलती करने के लिए चुना, एक एमआरआई (क्लस्ट्रोफोबिया) को बर्दाश्त नहीं कर सका, और छह में बीएमआई> 50 था किलो / मी² और स्कैनर द्वारा समायोजित किए जा सकने वाले शरीर के आकार को पार कर गया।

लीन प्रतिभागियों की औसत आयु 17.3 UM 1.6 वर्ष और मोटे 17.5 वर्ष years 1.6 वर्ष थी। दोनों समूहों का शिक्षा, लिंग और सामाजिक-आर्थिक स्थिति पर भी मिलान किया गया था और सभी संज्ञानात्मक रूप से सामान्य श्रेणी में थे। अध्ययन में भाग लेने वाले व्यक्तियों में न्यूरोलॉजिकल, मेडिकल (डिस्क्लिपिडेमिया के अलावा, T2DM, इंसुलिन प्रतिरोध की कमी, पॉलीसिस्टिक अंडाशय की बीमारी, या उच्च रक्तचाप), या मनोरोग (अवसाद और शराब या अन्य मादक द्रव्यों के सेवन सहित) बीमारी के साक्ष्य। T2DM ने भी भागीदारी से व्यक्तियों को बाहर रखा। प्रतिभागियों और उनके माता-पिता ने लिखित सूचित सहमति दी और उनके समय और असुविधा के लिए मुआवजा दिया गया। अध्ययन प्रोटोकॉल को न्यूयॉर्क यूनिवर्सिटी स्कूल ऑफ मेडिसिन इंस्टीट्यूशनल रिव्यू बोर्ड द्वारा अनुमोदित किया गया था।

सभी अध्ययन प्रतिभागियों के रक्त में ग्लूकोज, इंसुलिन, लिपिड और भड़काऊ मार्कर (उच्च संवेदनशीलता सी-रिएक्टिव प्रोटीन; एचएस-सीआरपी) के स्तर के आकलन के लिए एक 10-घंटे के बाद एक रक्त नमूना लिया गया था। ग्लूकोज को एक ग्लूकोज ऑक्सीडेज विधि (VITROS 950 AT, एमर्सहम, इंग्लैंड), केमिलाइमिनेशन (Advia Centaur, बायर कॉरपोरेशन) द्वारा इंसुलिन और सीआरपी को एक एंजाइमैटिक इम्यूनोसे (विट्रो सीआरपी स्लाइड, ऑर्थो क्लिनिकल डायग्नोस्टिक्स) का उपयोग करके प्लाज्मा में मापा गया था। इंसुलिन प्रतिरोध (HOMA-IR) के होमोस्टैसिस मॉडल मूल्यांकन का उपयोग करके इंसुलिन संवेदनशीलता का अनुमान लगाया गया था।

आकलन

न्यूरोसाइकोलॉजिकल मूल्यांकन

हमने बौद्धिक उपलब्धि, हाल की स्मृति, काम करने की स्मृति, ध्यान, और कार्यकारी समारोह सहित neurocognitive कार्यों का व्यापक मूल्यांकन किया। हमने अनुमान लगाया कि दुबले और मोटे किशोरों के बीच ललाट लोब कार्यों में अंतर होगा और इसलिए हमारे विश्लेषणों को न्यूरोकिगनिटिव परीक्षणों तक सीमित रखा गया है जो ललाट लोब अखंडता और अक्षुण्ण कार्यकारी कार्यों को दर्शाते हैं, अर्थात् नियंत्रित ओरल एसोसिएशन टेस्ट टेस्ट (COWAT), ट्रेल मेकिंग टेस्ट पार्ट्स ए लर्निंग और मेमोरी (WRAML) और WRAML के वर्किंग मेमोरी इंडेक्स की B & B, स्ट्रोक टास्क, अटेंशन / कंसेंट्रेशन इंडेक्स। डब्ल्यूआरएएमएल और स्ट्रोप के अपवाद के साथ, जो आयु-सही मानक स्कोर प्रदान करते हैं, कच्चे स्कोर की सूचना दी जाती है। प्रशासित सभी परीक्षण मानक न्यूरोपैकिकोलॉजिकल उपकरण हैं जो अन्यत्र विस्तार से वर्णित हैं (16).

थ्री फैक्टर ईटिंग प्रश्नावली (TFEQ)

TFEQ का उपयोग करके खाने के व्यवहार की विशेषताओं का मूल्यांकन किया गया था। TFEQ एक एक्सएनयूएमएक्स-आइटम इंस्ट्रूमेंट है, जो संयम (यानी खाने के व्यवहार का संज्ञानात्मक नियंत्रण; एक्सएनयूएमएक्स आइटम), विघटन (यानी भावनात्मक कारकों और संवेदी संकेतों के जवाब में खाने की संवेदनशीलता); भूख (यानी, भूख की भावनाओं के जवाब में खाने की संवेदनशीलता; 51 आइटम)। TFEQ प्रशासित किया गया था लगभग एक घंटे के बाद विषयों दोपहर का भोजन था।

एमआरआई अधिग्रहण और छवि विश्लेषण

सभी विषयों का अध्ययन एक ही एक्सएनयूएमएक्स टी सीमेंस एवैंटो एमआरआई सिस्टम पर किया गया था, जिसमें एक्सएनयूएमएक्स इंच व्यास का बोर और एक एक्सएनयूएमएक्स पाउंड व्यक्तिगत के लिए उपयुक्त तालिका है। हमने T1.5-भारित मैग्नेटाइजेशन-तैयार रैपिड अधिग्रहण ढाल इको इमेज (MPRAGE; TR XUMUMX ms; TE 65 ms; TI 400 ms; FOV 1 × 1300; slice मोटाई 4.38 mm; NEX 800); फ्लिप एंगल 250 ° X] 250; 1.2 कोरोनल स्लाइस)।

WM / जीएम वॉल्यूमेट्रिक विश्लेषण

MPRAGE छवियों के स्थानिक सामान्यीकरण और विभाजन में वर्णित के रूप में स्वचालित प्रक्रियाओं का उपयोग किया गया है (17) सांख्यिकीय पैरामीट्रिक मैपिंग सॉफ़्टवेयर (SPM5)। MPRAGE छवियों को पहले सिग्नल गैर-एकरूपता के लिए ठीक किया गया था और स्थानिक रूप से मानक T1 मॉन्ट्रियल न्यूरोलॉजिकल इंस्टीट्यूट टेम्पलेट के लिए सामान्यीकृत किया गया था। SPM5 में ऊतक वर्गीकरण एल्गोरिदम का उपयोग करते हुए, हमने सामान्यीकृत MPRAGE छवियों को उनके ग्रे मैटर (जीएम), व्हाइट मैटर (WM), और सेरेब्रल-स्पाइनल फ्लुइड (CSF) विभाजनों में विभाजित किया, जो प्रत्येक स्वर की श्रेणी में वर्गीकृत होने की संभावना का प्रतिनिधित्व करने वाले मानचित्र हैं। जीएम, WM या CSF। इन खंडों के विभाजन को बाद में उनके संबंधित मानक टेम्पलेट्स के लिए सामान्य कर दिया गया। पूरे मस्तिष्क का आकलन करने के अलावा, और यह देखते हुए कि किशोरावस्था के दौरान ललाट लोबान अभी भी जारी है, हम ललाट लोब में ब्याज (आरओआई) के क्षेत्रों को प्राप्त करने के लिए दो अलग-अलग टेम्पलेट्स का उपयोग करते हैं। ये थे एसपीएम ऑटोमैटिक एनाटॉमिक लेबलिंग (AAL) (18) टेम्पलेट और हमारे प्रकाशित विश्वसनीय ललाट पालि विधि (19)। AAL टेम्पलेट का उपयोग कुल ललाट लोब, एक पूर्वकाल सिंगुलेट क्षेत्र, और एक ऑर्बिटोफ्रंटल क्षेत्र प्राप्त करने के लिए किया गया था। हमारे स्वयं के पार्सलेशन विधि का उपयोग प्रीफ्रंटल क्षेत्र (ललाट लोब माइनस सप्लीमेंट्री मोटर क्षेत्र) को प्राप्त करने के लिए किया गया था। हमने पूरे स्तर पर क्षेत्रों को पहले मैपिंग करके और फिर दो समूहों में से प्रत्येक के लिए विषयों में मूल्यों को औसत करके, पूरे स्तर पर मस्तिष्क और ललाट क्षेत्रों में WM, GM, CSF संस्करणों के अनुपात को निर्धारित किया।

सांख्यिकीय आंकड़े

हमने जनसांख्यिकी, अंतःस्रावी डेटा, संज्ञानात्मक डेटा और मस्तिष्क संस्करणों के साथ-साथ TFEQ के विघटन स्कोर और बीएमआई, स्टोपोप के रंग शब्द स्कोर और ऑर्बिटोफ्रंटल कॉर्टेक्स ग्रे मैटर वॉल्यूम के बीच पियरसन सहसंबंधों की जाँच करते हुए दो-पूंछ वाले स्वतंत्र नमूने टी-टेस्ट किए। उस चर के लिए समूह के माध्य से 2 मानक विचलन वाले डेटा को बाहर रखा गया था। यह देखते हुए कि समग्र सिर के आकार से संबंधित क्षेत्रीय मस्तिष्क संस्करणों में व्यक्तिगत परिवर्तनशीलता है, हमने प्रत्येक व्यक्ति के इंट्रा-कपाल वॉल्ट (आईसीवी) के आकार को मापा और क्षेत्रीय मस्तिष्क संस्करणों को समायोजित करने के लिए आईसीवी मूल्यों का उपयोग किया। इसलिए, अन्य अध्ययनों की तुलना करने और पाठक को अध्ययन किए गए मस्तिष्क क्षेत्रों के आकार की भावना देने के लिए, क्षेत्रीय मस्तिष्क संस्करणों का वर्णन करने वाली तालिका कच्चे (गैर-अवशिष्ट) संस्करणों को दिखाती है। हालांकि, सांख्यिकीय तुलना और सभी इमेजिंग के लिए महत्व और प्रभाव के आकार ने समायोजित (अवशिष्ट) मस्तिष्क संस्करणों का उपयोग किया।

परिणाम

जनसांख्यिकी और अंतःस्रावी डेटा

विषय समूहों का मिलान आयु, लिंग, स्कूल ग्रेड और हॉलिंग्सहेड सामाजिक-आर्थिक-स्थिति (एसईएस) के लिए किया गया था। मोटे प्रतिभागियों, परिभाषा के अनुसार, बीएमआई में उच्चतर था, और जैसा कि अपेक्षित था, उच्च सिस्टोलिक और डायस्टोलिक रक्तचाप भी था, उपवास इंसुलिन और ग्लूकोज का स्तर (लेकिन सभी मानक में) और साथ ही इंसुलिन प्रतिरोध का होमोस्टेटिक मॉडल मूल्यांकन (एचओएमए-आईआर) ), ट्राइग्लिसराइड्स, कम घनत्व वाले लिपोप्रोटीन (एलडीएल) कोलेस्ट्रॉल, और उच्च संवेदनशीलता सी-रिएक्टिव प्रोटीन (सीआरपी)। मोटे विषयों में उच्च घनत्व वाले लिपोप्रोटीन (एचडीएल) का स्तर काफी कम था। कृपया देखें टेबल 1.

थ्री फैक्टर ईटिंग प्रश्नावली

थ्री फैक्टर ईटिंग प्रश्नावली (6.85 3.55. 3.91 बनाम 1.96 ± 0.000, पी <1.07, कोहेन डी (डी) 6.60) के साथ-साथ भूख कारक (3.37 ±) के मोटापे के शिकार कारक पर मोटे किशोरों ने दुबले प्रतिभागियों की तुलना में काफी अधिक अंक हासिल किए। 4.68 बनाम 2.84 0.008 0.81, पी = 9.19, डी = 4.30) और संज्ञानात्मक संयम कारक (6.78 4.11 0.012 बनाम 0.57 ± 81, पी = XNUMX, डी = XNUMX)। कृपया ध्यान दें कि हमने एमआरआई के साथ XNUMX प्रतिभागियों के सबसेट के लिए इन विश्लेषणों को दोहराया और परिणाम अनिवार्य रूप से अपरिवर्तित थे (डेटा नहीं दिखाया गया)।

संज्ञानात्मक उपाय

दुबले किशोरों के सापेक्ष, मोटापे से ग्रस्त किशोरों में हर ललाट पालि कार्य में बदतर संज्ञानात्मक प्रदर्शन था, जो कि स्ट्रोप (निषेध का एक उपाय) और WRAML के कार्य मेमोरी इंडेक्स के लिए सबसे अधिक स्पष्ट था, तब भी जब हम अनुमानित आईक्यू के लिए नियंत्रित थे। कृपया देखें टेबल 2.

चूँकि 10 विषयों को MRI मूल्यांकन प्राप्त नहीं हुआ था (विवरण के लिए कृपया प्रतिभागी और प्रक्रिया अनुभागों के ऊपर देखें), हमने 81 किशोरों के उपसमूह के लिए हमारे विश्लेषण को दोहराया, जिनके पास MRI था और संज्ञानात्मक परिणामों की दिशा और महत्व अपरिवर्तित रहे (डेटा नहीं दिखाया)।

मस्तिष्क इमेजिंग

फ्रंटल लोब ग्रे मैटर वॉल्यूम (क्यूबिक सेंटीमीटर में) छोटा हो गया है, हालांकि सांख्यिकीय महत्व के स्तर पर नहीं, मोटे किशोरों के बीच (265.3 N 29.5 बनाम 269.6 N 26.7; अवशिष्ट 0.00369 ± 0.018312 बनाम −0.00609 matter 0.014076) d = 0.139)। कृपया ध्यान दें कि हालांकि इन संस्करणों के बीच पूर्ण अंतर छोटा था, विश्लेषण आईसीवी के लिए अवशिष्ट के बाद आयोजित किए गए थे और महत्व मूल्यों और प्रभाव आकार इन विश्लेषणों को दर्शाते हैं। इसके अलावा, ललाट और मस्तिष्कीय मात्राओं पर उम्र के संभावित विकासात्मक प्रभावों को नियंत्रित करने के लिए हमने अपने विश्लेषणों को उम्र के लिए अलग-अलग रूप से फिर से चलाया। हमने ऑर्बिटोफ्रॉन्स्टल कॉर्टेक्स (एक्सएनयूएमएक्स found एक्सएनयूएमएक्स बनाम एक्सएनयूएमएक्स X एक्सएनयूएमएक्स; अवशिष्ट एक्सएनयूएमएक्स N एक्सएनयूएमएनएक्स बनाम एक्सएनएएनएमएक्स ± एक्सएनयूएमएनएक्स, पी = एक्सएनयूएमएनएक्स, डी = एक्सएनयूएमएनएक्स) में मोटे युवाओं के लिए काफी कम ग्रे मैटर वॉल्यूम पाया। ओएफसी मात्रा समूह के अंतर सिस्टोलिक रक्तचाप या एचओएमए-आईआर के लिए नियंत्रित करने के बाद अपरिवर्तित थे। पूर्व मस्तिष्क कोर्टेक्स और पूर्वकाल सिंगुलेट कॉर्टेक्स सहित अन्य मस्तिष्क क्षेत्रों का आकलन किया गया, जो मोटे और दुबले प्रतिभागियों के बीच काफी भिन्न नहीं थे। उम्र के लिए सह-अलग होने से इनमें से कोई भी संबंध नहीं बदला।

संघों

हमें TFEQ और संज्ञानात्मक, बीएमआई और एमआरआई मात्रा उपायों के बीच महत्वपूर्ण जुड़ाव मिला। विशेष रूप से, TFEQ पर निस्संक्रामक कारक स्कोर ने BMI (r (81) = 0.406, p <0.001), Stroop Color-Word स्कोर (r (77) = disin0.272, p = 0.017), और OFC ग्रे के साथ एक महत्वपूर्ण संबंध दिखाया। पदार्थ की मात्रा (आर (71) = −0.273, पी = 0.021)। ओएफसी मात्रा और विनिवेश के बीच संबंधों को और समझने के लिए हमने दो समूहों के लिए अलग से एसोसिएशन का पता लगाया। हमने पाया कि मोटे व्यक्तियों (r (40) = p0.028, p = 0.864) के लिए डिसइन्बिटिशन और OFC वॉल्यूम के बीच कोई संबंध नहीं था, जबकि लीन ग्रुप (r (31) = −0.460, p = के लिए एक मजबूत एसोसिएशन थी 0.009)। एमआरआई वाले व्यक्तियों के सबसेट (डेटा नहीं दिखाया गया) के लिए विनिवेश कारक स्कोर और बीएमआई और स्ट्रूप के बीच जुड़ाव महत्वपूर्ण रहा।

चर्चा

उम्मीद के मुताबिक, मोटे किशोरों की TFEQ पर विनिवेश, भूख और संज्ञानात्मक संयम की काफी उच्च रेटिंग थी। यद्यपि मोटे किशोरों के बीच संज्ञानात्मक संयम का उच्च स्तर पहले निरीक्षण में स्पष्ट दिखाई देगा, यह "कठोर संयम" के वर्णित मॉडल के अनुरूप है, जिसमें एक व्यक्ति का खाने और संज्ञानात्मक संयम के साथ कुछ स्थितियों में भोजन को प्रतिबंधित करने की प्रवृत्ति हो सकती है, लेकिन अन्य लोगों में मोटे तौर पर मात खा जाते हैं। (20).

मोटापे से ग्रस्त किशोरों में हमारे उपन्यास न्यूरोस्ट्रक्चरल परिणाम वयस्क साहित्य में निष्कर्षों के अनुरूप हैं (8, 9) ग्रे पदार्थ की मात्रा में कमी का प्रदर्शन। हमारे किशोरावस्था के नमूने में, ये घटते हुए ऑर्बिटोफ्रॉन्स्टल कॉर्टेक्स के लिए सबसे अधिक चिह्नित थे, आवेग नियंत्रण में महत्वपूर्ण मस्तिष्क क्षेत्र, लेकिन पूरे ललाट लोब के लिए एक कमजोर प्रवृत्ति भी दिखाई दी। हम अनुमान लगाते हैं कि मोटे किशोरों के बीच अन्य मस्तिष्क क्षेत्रों में मौजूद अधिक सूक्ष्म मात्रा में कमी वास्तव में एक विस्तारित नमूने में सांख्यिकीय महत्व तक पहुंच सकती है।

इस रिपोर्ट के लिए महत्वपूर्ण रूप से, हमने समूह को पाया कि अधिक वजन के साथ न केवल TFEQ पर उच्च विघटन स्कोर है, बल्कि संज्ञानात्मक परीक्षणों पर कम प्रदर्शन मस्तिष्क के कार्यों को प्रतिबिंबित करता है, जो कि आईक्यू को नियंत्रित करते हुए भी व्यवहार अवरोधक के लिए केंद्रीय माना जाता है। हमारे द्वारा मापे गए ललाट लोब क्षेत्रों और कार्यों में से, हम विशेष रूप से TFEQ और ओएफसी के विघटन कारक के बीच संबंध का पता लगाने में रुचि रखते थे, एक मस्तिष्क क्षेत्र जो व्यवहार निषेध (आवेग नियंत्रण) के लिए बहुत महत्वपूर्ण है। हमने स्ट्रूप का चयन किया क्योंकि यह हमारे ललाट पालि कार्यों में से केवल एक है (उन पर जो कार्यकारी कार्यों को टैप करता है) जिसमें विशेष रूप से स्वचालित प्रतिक्रियाओं को बाधित करने की क्षमता का परीक्षण किया जाता है। यह व्यवहार के प्रत्यक्ष संज्ञानात्मक समानांतर है (TFEQ का विघटन कारक) और मस्तिष्क क्षेत्र (OFC) भी स्वचालित प्रतिक्रियाओं के निषेध में शामिल है। हमारी रुचि कार्यात्मक (स्ट्रोक बनाम अन्य ललाट कार्यों जो प्रतिक्रिया अवरोध को मापना नहीं है) और हमारे निष्कर्षों की संरचनात्मक (ओएफसी) विशिष्टता और टीएफईक्यू के विनिवेश कारक के लिए उनके सहयोग का पता लगाना था।

हमें विनिवेश कारक स्कोर और बीएमआई और ओएफसी मात्रा दोनों के बीच महत्वपूर्ण जुड़ाव भी मिला। जब विच्छेदन और ओएफसी मात्रा के बीच संबंधों की जांच दुबले और मोटे प्रतिभागियों में अलग-अलग की गई, तो हमें केवल दुबले समूह के लिए एक मजबूत नकारात्मक संघ मिला। यह संभव है कि मोटे व्यक्तियों को पहले से ही विघटन के एक महत्वपूर्ण स्तर का अनुभव हो चुका है- (जैसा कि हमने प्रदर्शन किया बीएमआई के साथ जुड़ा हुआ है), जिसके कारण अतिरिक्त विघटन ओएफसी में आगे के परिवर्तनों के रूप में स्पष्ट रूप से परिलक्षित नहीं होता है, लेकिन शायद विभिन्न मस्तिष्क क्षेत्रों या नेटवर्क में मूल्यांकन किया गया है। इस अध्ययन के हिस्से के रूप में। दो वजन समूहों में से प्रत्येक के लिए इन अलग-अलग निष्कर्षों के लिए एक और संभावना यह है कि यह देखते हुए कि मोटे समूहों के पास आइटम समर्थन की उच्च डिग्री है, वे सामाजिक वांछनीयता के मुद्दों के लिए अधिक संवेदनशील हो सकते हैं और इसलिए उन्हें पूरी तरह से रिपोर्ट करने की संभावना कम हो सकती है इस समूह में एसोसिएशन को खाने के लिए खाने में उनके व्यवहार में अवरोध है। अंत में, यह भी संभव है कि सीमा प्रतिबंध, अर्थात् सहसंबंधों की घटना घटती है जब विचरण कम होता है जब हम अपने नमूने को दो में विभाजित करते हैं तो हमारे परिणामों को प्रभावित किया जा सकता है।

जबकि हमारे अध्ययन से पता चलता है कि खिला व्यवहार में व्यवधान कार्यकारी कामकाज और ललाट ग्रे मैटर वॉल्यूम में कमी के साथ जुड़ा हुआ है, हमारे डिजाइन की क्रॉस-सेक्शनल प्रकृति हमें दिशात्मकता या कारण के मुद्दे को संबोधित करने की अनुमति नहीं देती है। कहा जा रहा है कि, इन संघों की दिशा के बारे में कई प्रशंसनीय सिद्धांत हैं।

एक संभावना यह है कि प्राथमिक संरचनात्मक या कार्यात्मक मस्तिष्क की कमी से तंत्रिकाजन्य समारोह में विघटनकारी भोजन और कटौती होती है। तर्क की इस रेखा को आंशिक रूप से समर्थित कार्य द्वारा खाने के व्यवहार में विघटन को दर्शाया गया है ताकि बढ़ी हुई कैलोरी का सेवन किया जा सके (21) और मोटापा (22)। यह कार्यात्मक इमेजिंग कार्य के साथ भी संगत है, जो व्यक्तियों को दिखाते हैं, जो कि खाद्य पदार्थों के सेवन की कल्पना के जवाब में मस्तिष्क इनाम सर्किट की कमजोर सक्रियता दिखाते हैं, भविष्य में वजन बढ़ने के जोखिम को बढ़ाते हैं (23); शायद उसी इनाम की प्रतिक्रिया प्राप्त करने के लिए उन्हें एक बड़े प्रोत्साहन (अधिक भोजन) की आवश्यकता होती है।

एक अन्य संभावित व्याख्या यह है कि इस तरह के अध्ययन में प्रदर्शित होने वाले मस्तिष्क संरचनात्मक घाटे मोटापे और इसके संबंधित इंसुलिन प्रतिरोध से उत्पन्न होते हैं। इस संभावना को 24- वर्ष के अनुदैर्ध्य अध्ययन द्वारा समर्थित किया गया है, जिसमें दिखाया गया है कि बाद के जीवन में बीएमआई की शुरुआत में वृद्धि हुई है, जो कि अस्थायी लौब की मात्रा में कमी आई24)। इस आशय के आदेश का समर्थन करना वयस्कों में हमारा अपना काम है जहां हम पाते हैं कि हिप्पोकैम्पस वॉल्यूम ग्लूकोज सहिष्णुता में हानि के साथ जुड़े थे,25) के साथ-साथ किशोरों में T2DM के साथ, जहां हम संज्ञानात्मक हानि और ललाट लोब संस्करणों में कमी और सफेद पदार्थ microstructural अखंडता में पाते हैं (26)। हम मानते हैं कि अधिक वजन वाले किशोरों के हमारे समूह द्वारा प्रदर्शित मोटापा-संबंधी इंसुलिन प्रतिरोध कम कार्यकारी कार्य और संरचनात्मक घाटे में योगदान कर सकता है। हमने इन प्रभावों के लिए एक संभावित मॉडल का वर्णन किया है (27) जिसमें हम अनुमान लगाते हैं कि इंसुलिन प्रतिरोध कम मस्तिष्क संवहनी प्रतिक्रिया से संबंधित है जो एंडोथेलियल डिसफंक्शन से संबंधित है। हम जानते हैं कि मस्तिष्क सक्रियण के दौरान, जैसे कि संज्ञानात्मक कार्य करते समय होता है, इसमें शामिल मस्तिष्क क्षेत्र में सिनैप्टिक गतिविधि में वृद्धि होती है। सामान्य मस्तिष्क में यह क्षेत्रीय वासोडिलेशन में होता है और इस प्रकार बढ़ी हुई संज्ञानात्मक मांग का समर्थन करने के लिए उस क्षेत्र में ग्लूकोज की उपलब्धता में वृद्धि होती है (28)। इसलिए, संवहनी प्रतिक्रियाशीलता, जो अच्छी तरह से विनियमित मस्तिष्क रक्त प्रवाह के लिए अभिन्न अंग है, मस्तिष्क सक्रियण के दौरान एक इष्टतम न्यूरोनल वातावरण बनाए रखने के लिए महत्वपूर्ण है (29)। मधुमेह के विकास से पहले ही मोटे बच्चों में एंडोथेलियल डिसफंक्शन दिखा रहा है।30), आगे इस आधार का समर्थन करता है। इसके अलावा, भड़काऊ मार्कर सी-रिएक्टिव प्रोटीन (सीआरपी) हमारे मोटे किशोरों में ऊंचा हो गया था। वयस्कों के बड़े सहवासों की जांच करने वाले अध्ययनों में, जांचकर्ताओं ने भड़काऊ साइटोकिन्स के स्तर में वृद्धि पाई है क्योंकि चयापचय सिंड्रोम वाले व्यक्तियों में संज्ञानात्मक गिरावट के मध्यस्थ मध्यस्थ हैं (31-34)। इन संज्ञानात्मक प्रभावों के लिए एक संभावित तंत्र पशु डेटा द्वारा यह प्रदर्शित किया जाता है कि अतिरिक्त भड़काऊ साइटोकिन्स दीर्घकालिक पोटेंशिएशन (एलटीपी) को कम कर सकते हैं, एक प्रक्रिया जिसे हिप्पोकैम्पस में स्मृति के समेकन में आवश्यक समझा जाता है। भड़काऊ साइटोकिन्स भी न्यूरोजेनेसिस और न्यूरोप्लास्टी में हानि का कारण बन सकता है, यादों के गठन और संरचनात्मक तंत्रिका अखंडता के रखरखाव के लिए महत्वपूर्ण प्रक्रियाएं।

एक तीसरी संभावना यह है कि ये प्रभाव द्विदिश हैं, जिससे व्यवहारिक विघटन मोटापे का शिकार होता है, जो कार्यकारी कार्यों के लिए जिम्मेदार मस्तिष्क क्षेत्रों को नकारात्मक रूप से प्रभावित कर सकता है और कैलोरी की मात्रा को रोक सकता है, इस प्रकार शिथिलता का एक दुष्चक्र पैदा करता है। यह तीसरी संभावना यह समझाने में मदद कर सकती है कि व्यक्तियों के लिए एक बार वजन कम करना इतना मुश्किल क्यों है क्योंकि इसे प्राप्त किया गया है।

हमें इस तथ्य से प्रोत्साहित किया जाता है कि हमने जिन कुछ मस्तिष्क क्षेत्रों का मूल्यांकन किया था, उनमें से एक, मस्तिष्क क्षेत्र, जिसे पशु और मानव अध्ययन दोनों में व्यवहार निषेध के रूप में महत्वपूर्ण रूप से प्रदर्शित किया गया है, में मोटे किशोरों में सबसे महत्वपूर्ण मात्रा में कमी थी। हमारे निष्कर्षों, संज्ञानात्मक परीक्षणों पर कम प्रदर्शन सहित, गहन ओएफसी की आवश्यकता के लिए सोचा, इस क्षेत्र में व्यवहार में कमी के साथ मात्रा में कमी इसके वजन में संभावित महत्व को इंगित करती है।

इस अध्ययन की कुछ स्पष्ट सीमाएँ हैं। पहला, यह एक क्रॉस-सेक्शनल व्यू है जो हमें स्पष्ट कार्य-कारण पर टिप्पणी करने की अनुमति नहीं देता है। दूसरा, हमारे अपेक्षाकृत मामूली नमूने के आकार को देखते हुए हमने अपने माप को मस्तिष्क क्षेत्रों तक सीमित कर दिया है कि पिछले अध्ययनों में या तो यह पाया गया था कि वे मोटापे या अवरोध से जुड़े थे, या जिन पर हमें विश्वास करने के लिए अच्छे सैद्धांतिक कारण शामिल थे। इसलिए, यह संभव है कि मस्तिष्क के अन्य क्षेत्र हैं, जिनका हमने मूल्यांकन नहीं किया है, वे भी इसमें शामिल हो सकते हैं। हमारे अध्ययन की एक तीसरी सीमा यह है कि हमारे पास केवल प्रतिभागियों का वर्तमान वजन है और हम मोटापे की अवधि पर टिप्पणी नहीं कर सकते हैं; नमूना है कि हम अध्ययन किया मोटापा की अवधि और इसकी संबंधित इंसुलिन प्रतिरोध में काफी परिवर्तनशीलता की संभावना है। फिर भी, हमारे अध्ययन में महत्वपूर्ण ताकतें हैं, जिसमें समूहों के बीच सावधानीपूर्वक मिलान, आयोजित बहुआयामी मूल्यांकन और एमआरआई डेटा के विश्लेषण में उपयोग किए गए निष्पक्ष एमआरआई तरीके शामिल हैं।

यहां वर्णित मुद्दों को बेहतर ढंग से समझने के लिए, भविष्य के कार्यों को विषयों का मूल्यांकन करना चाहिए अनुदैर्ध्य रूप से, समय के साथ मोटापे के विकास पर नज़र रखना, जबकि संज्ञानात्मक, व्यवहारिक और तंत्रिका संबंधी परिवर्तनों को मापने के लिए। वैकल्पिक रूप से, एक सफल मोटापा उपचार (जैसे बेरियाट्रिक सर्जरी) के परिणामों की जांच के लिए डिज़ाइन किए गए अध्ययन के माध्यम से हमारी समझ में भी सुधार किया जा सकता है, और इस तरह पता लगाया जा सकता है कि इनमें से कुछ कमी प्रतिवर्ती हैं या नहीं। इसके अलावा, भविष्य के काम को अन्य संभावित संबद्ध कारकों जैसे कि प्रो- और एंटी-इंफ्लेमेटरी साइटोकिन्स का मूल्यांकन करना चाहिए और साथ ही अधिक संवेदनशील एमआरआई तकनीकों जैसे कि डिफ्यूजन टेन्सर इमेजिंग (डीटीआई) का उपयोग करना चाहिए।

आभार

अध्ययन को नेशनल इंस्टीट्यूट फॉर रिसर्च रिसोर्सेज के अनुदान के रूप में राष्ट्रीय स्वास्थ्य संस्थान R21 DK070985 और RO1 DK083537 द्वारा अनुदान के रूप में और अनुदान प्राप्त किया गया था। लेखक इस पांडुलिपि की तैयारी में डेटा और प्रसंस्करण और एलीसन लैर की सहायता के संग्रह में उन बच्चों और परिवारों को स्वीकार करना चाहते हैं जिन्होंने इस शोध के साथ-साथ पो लाई याउ और वैलेंटाइन पॉलाकोव में भाग लिया था।

फुटनोट

वित्तीय प्रकटीकरण:

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