Nagyobb kortikoszkóp aktiváció magas kalóriatartalmú táplálkozási jelzésekkel az elhízott és normál testsúlyú felnőttek étkezés után (2012)

Étvágy. 2012 Feb;58(1):303-12. doi: 10.1016 / j.appet.2011.10.014.

Dimitropoulos A1, Tkach J, Ho A, Kennedy J.

Absztrakt

A kutatás célja, hogy a túlsúlyos / elhízott (OB) és a normál súlyú (NW) felnőttek étkezés előtti és utáni nyereséges táplálkozási jelzésekre vonatkozó neurális választ azonosítsa. A korábbi szakirodalom alapján az élelmiszer-jelzéseknél nagyobb mértékű differenciálaktivitást vártunk az OB objektumokkal szemben, mint az NW résztvevői mind az evés előtt, mind a tipikus ebéd fogyasztása után. Huszonkét túlsúlyos / elhízott (11 hím) és 16 normál súlyú (6 hím) egyedek vettek részt egy funkcionális mágneses rezonancia képalkotási feladatban, amely a magas és alacsony kalóriatartalmú élelmiszerek vizuális jelzéseire utal az evés előtt és után.

Taz OB csoport fokozott neurális választ mutatott a magas és alacsony kalóriatartalmú élelmiszerekre az étkezés után, szemben a frontális, időbeli és limbikus régió NW résztvevőivels.

Ezen túlmenően, az AK és az NW résztvevők között az étkezés után a nagyobb kalóriatartalmú táplálékra utaló nagyobb aktiválódás kortikolimbikus régiókban (laterális OFC, caudate, anterior cingulate) volt látható.

Ezek az eredmények arra engednek következtetni, hogy az OB-egyének esetében a magas kalóriatartalmú táplálkozási jelek tartós választ mutatnak az agyrégiókban, amelyek az étkezés után a jutalomban és a függőségben szerepet játszanak. Ezen túlmenően, az élelmiszer-jelzések nem váltottak ki hasonló agyi reakciót az evés után az NW csoportban, ami arra utal, hogy az ételekre adott válaszként a neurális aktivitás csökkenti az éhezést ezeknek az egyéneknek.

Lásd a PMC egyéb cikkeit idéz a közzétett cikket.
Kulcsszavak: fMRI, elhízás, jutalmazási rendszer, kortikolimbic, OFC, magas kalóriatartalmú ételek

Az emberek táplálékfelvételét a homeosztatikus kontroll felett és azon túl számos tényező befolyásolja. A rendelkezésre állás, az érzékszervi jelek (pl. Aroma, vizuális megjelenés, íz) és öröm az olyan tényezők, amelyek befolyásolják azt, hogy az emberek mennyit és mennyit eszik még a telítettség után is. Tekintettel az Amerikában és a világban az elhízás jelenlegi állapotára, az egészségügyi, jóléti és gazdasági okok miatt elengedhetetlen, hogy ezek a tényezők befolyásolják a táplálékfelvételt.Rigby, Kumanyika és James, 2004). Az elmúlt évtizedben az élelmiszer-motiváció állati modelljeit kiegészítették az élelmiszer-étvágy és a jutalomrendszer nem invazív humán vizsgálatai. Mindkettő rendezetlen (Dimitropoulos & Schultz, 2008; Farooqi és munkatársai, 2007) és neurotípusos populációk (Gautier és munkatársai, 2000; Goldstone és munkatársai, 2009; Killgore és munkatársai, 2003; LaBar és munkatársai, 2001; Stoeckel és munkatársai, 2008; Tataranni és munkatársai, 1999; Wang, Volkow, Thanos és Fowler, 2004) az idegképző technikák segítségével vizsgálták azokat az ideg-mechanizmusokat, amelyek az éhség és a telítettség során részt vesznek, valamint az elhízás és a rendezetlen étkezés vonatkozásában.

Az eddigi kutatások azt mutatják, hogy a vizuális táplálkozási jelek aktiválják az élelmiszer-motivációt és jutalmazzák a neurális áramköröket (pl. Prefrontális kéreg [PFC], orbitofrontális kéreg [OFC], amygdala, háti és ventrális striatum, hypothalamus, insula), amikor éhes, és a magas kalóriatartalmú ételek ezek a régiók nagyobb választ adnak ezekben a régiókban az alacsony kalóriatartalmú élelmiszerekhez képest (Killgore és munkatársai, 2003; LaBar és munkatársai, 2001; Stoeckel és munkatársai, 2008; Wang és munkatársai, 2004). A nyereségrégiók vizuális táplálékjelére adott idegválasz mind a normál, mind az elhízott egyéneknél és a különböző éhgyomri élettartamoknál tapasztalható. A táplálkozási jelek hatása az idegválaszra a telítettség után is megvizsgálták, bár ritkábban, változó eredményekkel a vizsgálatokban. Például a kutatások azt mutatják, hogy a normál súlyú egyének az étkezés utáni csökkentett aktiválódást mutatják az étkezés után. LaBar és mtsai. (2001) megállapította, hogy a funkcionális mágneses rezonanciás képalkotás (fMRI) során bemutatott élelmiszerek nagyobb aktivitást váltottak ki az amygdala, a parahippocampal gyrus és a jobb fusiform gyrus között, amikor a résztvevők éhesek voltak, mint amikor a választott étkezés telítették. Továbbá, Goldstone és munkatársai (2009) nem számolt be szignifikáns differenciálaktiválásról az étvágyas és jutalmazó régiókban a magas és alacsony kalóriatartalmú élelmiszerek után reggelizés után. Ezzel ellentétben a túlsúlyos és elhízott egyénekkel végzett kutatások azt sugallják, hogy a táplálékra utaló jelek továbbra is idegválaszt váltanak ki az evés után. Kifejezetten, Martin és munkatársai (2010) az agyi aktivitás nagyobb volt a mediális prefrontális kéregben, a caudatában, a jobb frontális gyrusban és a hippocampusban, miután az elhízott résztvevők 500 kalória ételt fogyasztottak. Más módozatokat alkalmazó kutatások (pl. Az élelmiszer-jelzések figyelése) összhangban vannak az fMRI-vel végzett munkával, ami azt jelzi, hogy az elhízott személyek körében folyékony étel fogyasztása után a táplálkozási jelek megmaradtak.Castellanos és munkatársai, 2009).

Az elhízott és a normál testsúlyú egyének közötti közvetlen összehasonlítások szintén különbséget mutattak a súlyállapothoz kapcsolódó élelmiszerekre.Bruce és munkatársai, 2010; Geliebter és munkatársai, 2006; Martin és munkatársai, 2010; Rothemund és munkatársai, 2007; Stoeckel és munkatársai, 2008). Összességében a tanulmányok azt mutatják, hogy az elhízott személyek nagyobb mértékű aktiválódást mutatnak a táplálkozási jelzésekhez képest, mint a normál súlyú résztvevők több agyi régióban, beleértve a jutalmazási rendszer régiókat is. Az éhségben résztvevők körében az elhízott résztvevők között nagyobb mértékű aktiválódást figyeltek meg, mint az ellenőrzésekhez képest, az éhségben a PFC, az OFC, az anterior cingulate, az insula, az amygdala és a striatum esetében.Stoeckel és munkatársai, 2008), a PFC-ben, a caudatában, a hippocampusban és a temporális lebenyben azonnal étkezés után (Martin és munkatársai, 2010), és a striatumban, inszula, hippocampusban és parietális lebenyben semleges, étvágygerjesztő állapotban (sem éhes, sem telített) (Rothemund és munkatársai, 2007). Ezenkívül az éhezés és a normál súlyú egyének között az éhezés és a semleges étvágygerjesztés között differenciálaktiválást végeztünk az élelmiszertípusokhoz (magas kalóriatartalmú, alacsony kalóriatartalmú élelmiszerekhez). Például az elhízott személyek nagyobb válaszokat mutatnak a magas és alacsony kalóriatartalmú mintákkal szemben, mint a normál súlyú területeken, mint például a putamen (Rothemund és munkatársai, 2007), oldalsó OFC, mediális PFC, insula, striatum és amygdala (Stoeckel és munkatársai, 2008). Bizonyos bizonyíték van arra, hogy a normál testsúlyú táplálkozási jeleknél nagyobb a neuronális válasz a túlsúlyos / elhízott csoportokhoz képest, mint például a mediális PFC-ben (Stoeckel és munkatársai, 2008) és időbeli régiók (Martin és munkatársai, 2010), de a normál és az elhízott / túlsúlyos csoportok közötti közvetlen összehasonlítások eredményeinek többsége nagyobb túlsúlyos / elhízott egyének körében az élelmiszerekre gyakorolt ​​jelek nagyobb aktiválódását jelzi.

Napjainkig az élelmiszerrel kapcsolatos neurográfiai szakirodalom nagy része hosszú távú kalóriahiányt használt az idegrendszeri válaszok vizsgálatára az éhség során (pl. 8 – 36hrs; Gautier és munkatársai, 2000; Gautier és munkatársai, 2001; Goldstone és munkatársai, 2009; Karhunen, Lappalainen, Vanninen, Kuikka és Uusitupa, 1997; LaBar és munkatársai, 2001; Stoeckel és munkatársai, 2008; Tataranni és munkatársai, 1999) néhány kivétellel (Killgore és munkatársai, 2003; Martin és munkatársai, 2010). Nem világos, hogy a böjtölés időtartama befolyásolja-e a neurális válaszreakciót, mivel a vizsgálatok drámai mértékben eltérnek mind a képalkotási protokoll, mind az előzetes eljárások, mind a statisztikai módszerek (pl. A nem korrigált teljes agyi elemzések kis volumenű korrekciói) esetében, ahol szigorú kritériumok vagy érdeklődési kör (ROI) elemzések végezhetnek. hatással van az eredmények jelentésére. Az itt bemutatott munka célja a meglévő kutatások kiterjesztése az étkezések közötti normális kalóriavesztés során a jutalmazó élelmiszerekre adott idegi válasz meghatározásával. Célunk egy természetesebb éhség és telítettség vizsgálata volt, amely a nyugati társadalomban egy tipikus nap folyamán fordul elő. Konkrétan a magas kalóriatartalmú táplálkozási jelek által kiváltott idegrendszeri érzékenység vizsgálatát céloztuk meg az étkezés előtt és után. Az előző szakirodalom alapján a táplálkozási jeleknél nagyobb mértékű differenciálaktivitást vártunk a túlsúlyos / elhízott tárgyakhoz képest, mint a normál súlyú résztvevők mind az étkezés előtt, mind a tipikus ebéd fogyasztása után. A leginkább az étkezés utáni magas és alacsony kalóriatartalmú táplálkozási jelekre jellemző neurális válaszokat érdekeltük, mivel ez az irodalom hiányzik, és úgy érezzük, hogy megvilágíthatja a nagyon kívánatos ételek folyamatos hatását étkezés után. Feltételeztük, hogy a jutalmazó (magas kalóriatartalmú) élelmiszerek nagyobb agyi érzékenységet váltanak ki több agyi régióban, beleértve a kortikolimbikus jutalmat (OFC, anterior cingulate, insula, ventrális striatum és amygdala; Berthoud & Morrison, 2008; Kringelbach, 2004), még akkor is, ha 750 kalória-étkezést fogyasztanak túlsúlyos és elhízott résztvevőkre (a továbbiakban: elhízott), mint a normál súlyú résztvevők. Ezzel szemben az előző szakirodalom alapján a normál súlyú résztvevők arra számítottak, hogy kevésbé idegi választ mutattak ki az agyterületeken, köztük a kortikolimbikus régiókban, az étkezési jelzésekhez (a kalória típusától függetlenül) képest az elhízott résztvevőkhez képest az evés előtt és után.

Mód

A résztvevők

Huszonkét elhízott (OB) [BMI átlag (SD): 31.6 (4.5)] és 16 normál tömeg (NW) vett részt ebben a kutatásban (lásd Táblázat 1 csoport jellemzői). Ezeket az egyéneket a Case Western Reserve Egyetem közösségéből hirdetésekből vették fel. A résztvevők jó állapotban voltak, normális és korrigált-normális látásuk volt, és MRI-vizsgálatra jogosultak (azaz nem voltak ferromágneses implantátumok). A pszichiátriai vagy neurológiai problémákról, az elmúlt 6 hónapokban jelentős súlycsökkenésről vagy nyereségről számoltak be, illetve a tudatvesztéssel járó fejsérülés nem vehet részt. Minden résztvevő tájékoztatott írásos hozzájárulást adott, és anyagi kompenzációt kaptak részvételükért. Ezt a kutatást az Egyetemi Kórházak Orvostudományi Központjának Intézményi Emberi Vizsgálati Testülete.

Táblázat 1 

A résztvevő jellemzői

Eljárás

A résztvevőket az 12 és az 2pm között szkenneltük egymást követően a premeal és a postmeal vizsgálat céljából. A normál és a túlsúlyos / elhízott egyének ritka rendellenességgel (Prader-Willi szindróma, PWS) összehasonlítva egy nagyobb projekt részeként a PWS-rel rendelkező egyének vizsgálati paraméterei korlátozzák a szkennelést. Így a külön napokon végzett szkennelés (és ennek eredményeképpen a premeal és a postmeal állapot ellensúlyozása) nem volt megvalósítható. A résztvevőket arra kérték, hogy az 8 előtt: 00am előtt enyhe reggelit fogyasszanak, mielőtt felvételük napján megjelentek volna, és tartózkodjanak az evésig, amíg a kísérleti eljárás befejeződött. Az egyes csoportok tizenöt résztvevője arról számolt be, hogy reggelizett [éhgyomorra óra: OB: 6.2 (.68) tartomány = 5 – 8hrs, NW: 5.6 (1.1) tartomány = 3 – 7hrs, t= −1.79, p = .08]. A reggeli tartalmáról szóló jelentést rögzítették és becsülték a kalóriabevitelre; ez nem különbözött a csoportok között (OB: 372.1 (190) kalória; NW: 270 (135)), t= -1.6, p = 12, n = 15 csoportonként). Nyolc résztvevő (OB: n = 7; ÉN: n = 1) arról számolt be, hogy nem reggelizik, mivel általában nem reggelizik. Annak megállapítására, hogy a reggelit fogyasztók eltérnek-e azoktól, akik nem fogyasztották, összehasonlítottuk a premeal scan fMRI adatait a két csoport között (p <05, korrigálatlan). A két csoport nem különbözött az ételjelekre adott válaszukban az érdeklődés ellentéteitől (pl. Magas kalóriatartalmú és alacsony kalóriatartalmú). A csoportok nem különböztek az éhségről az elővizsgálat előtt és után (éhség a vizsgálat előtt: t= .43, p = .67; előzetes vizsgálat után: t= .39, p = .69) vagy az elfogyasztott ebéd kalóriák (t= .41 p = .68). További megerősítést nyújtottunk az fMRI elemzések elvégzésével, csak a résztvevőkkel, akik reggelit fogyasztottak (n = 15 csoportonként), és a kulcsfontosságú megállapítások változatlanok maradtak. Ezért az alábbiakban bemutatott összes elemzés figyelmen kívül hagyja a reggeli fogyasztási állapotát.

A szkennelés előtt a résztvevők neuropszichológiai vizsgálatot végeztek (egy nagyobb tanulmányban, amelyet itt nem jelentettek be) és a funkcionális feladatok képzését. Ez idő alatt szintén a magasságot, a súlyt és az élelmiszer-preferencia-értékelést kaptuk. Az élelmiszer-preferenciák értékelését az egyes résztvevők magas és alacsony kalóriatartalmú élelmiszer-preferenciájának mérésére használtuk. Az értékelés arra kötelezte a résztvevőket, hogy értékeljék az 74 élelmiszerek (7 × × 6, PCI Educational Publishing, 2000) fényképes flash kártyáit, amelyek desszerteket, húsokat, gyümölcsöket, zöldségeket, snackeket, kenyereket és pasztákat tartalmaztak 5 pont Likert skálán „nem tetszik” a „hasonlónak”. Az élelmiszer-preferenciák értékeléséhez használt fényképek különböztek az fMRI-feladatban használt képektől. A magas kalóriatartalmú (pl. Sütemények, sütemények, burgonya chips, hot dog) és alacsony kalóriatartalmú (pl. Gyümölcs- és zöldségfélék) élelmiszer-preferencia-besorolások nem különböztek csoporton belül vagy között (lásd Táblázat 1).

Az elõzetes átvizsgálást követõen a résztvevõk egy ételt kaptak, amelyet az egyetemi kórházak Dahms Klinikai Kutatási Osztálya készített, szabványosítva, hogy hozzávetõlegesen 750 kalóriát biztosítsanak, és amely szendvicsből (választott pulyka, sült marhahús vagy vegetáriánus étel), tej dobozból, egy adag gyümölcs, vagy zöldségfélék vagy túró egyik oldala. A menüválasztás kiegyensúlyozott volt a makrotápanyag-tartalom szempontjából. A résztvevőket arra utasították, hogy jóllakóként egyenek, és lemérjék a megmaradt ételt az elfogyasztott kalóriák számának becsléséhez. Az étkezés utáni vizsgálat általában az étkezés befejezését követő 30 percen belül kezdődött. Közvetlenül az előzetes és az étkezés utáni vizsgálatok után és után a résztvevők válaszoltak a kérdésre: "Mennyire éhes vagy éppen?" a 0–8 közötti skálán, a 0 „egyáltalán nem éhes” és a 8 - „rendkívül éhes”. Meg kell jegyezni, hogy míg a résztvevőket arra utasították, hogy jóllakásig egyenek, addig a telítettség közvetlen mértékét nem alkalmazták, hanem közvetett módon az éhség állapotának változása következtette ki.

fMRI feladat tervezése

A vér oxigénszint-függő (BOLD) kontrasztjának változásait blokk kialakítású észlelési diszkriminációs feladatban mértük. A gombnyomással jelölt résztvevők a magas kalóriatartalmú ételek (pl. Torta, fánk, burgonya, krumpli), alacsony kalóriatartalmú ételek (friss zöldségek vagy gyümölcsök), vagy tárgyak (bútorok) egymás melletti színes képei voltak. „Azonos” vagy „más” objektum. A képeket a méret, a fényerő és a felbontás érdekében módosították. Minden képet csak egyszer mutattak be az fMRI eljárás során. Ugyanazokat a / különböző feladatparamétereket választottuk, hogy a résztvevők részt vegyenek az ingereknél. A képek az 3 képtípusoknak megfelelő blokkokban voltak bemutatva: magas kalóriatartalmú élelmiszerek, alacsony kalóriatartalmú élelmiszerek és bútorok. Ezt a paradigmát korábban kimutatták, hogy aktiválja az oldalsó OFC-t, az inzulát, a hypothalamust, a thalamusot és az amygdala-t az élelmiszer-jelzések hatásáraDimitropoulos & Schultz, 2008). Minden funkcionális futást 8 blokkokból (21 másodpercek, 14 másodperc pihenés blokkok között) állítottak össze, 6 képpárok blokkonként. A stimulus időtartamát 2250 ms-on és az interstimulus intervallumot (ISI) 1250 ms-ban állítottuk be. Minden futam bemutatta a bútorokat, a magas kalóriatartalmú ételeket és az alacsony kalóriatartalmú ételeket ellensúlyozott sorrendben. Minden egyes szkennelési munkamenet során két étkezési ciklust mutattak be (étkezés előtti és étkezés utáni).

fMRI adatgyűjtés

Az összes szkennelést a Képalkotási Kutatóközpontban végeztük. A képalkotási adatokat egy 4.0T Bruker MedSpec MR szkennerrel szereztük be egy 8-csatornás fázisrendszer használatával, amely a trasmitt-féle tekercset kapja. A fejmozgás minimálisra csökkentése a fejrész körüli habpárnázással. Az 35 X 3.4 X 3.4 X (X = 3, X = 1950, X = 22, X = 90, 5, X = 01) X-NUMX X 157 X 2 mm (TR = 1, TE = 300 ms, X) szög = 2.47 fok). A BOLD aktiválási adatokat két futás közben (256: 256 perc, 256 EPI kötetek / mérések) szereztük be MRI-munkamenetenként. A vizuális ingereket visszafelé vetítették egy áttetsző képernyőre, amely az MRI szkenner végéhez közel került, és a fejtekercsre szerelt tükörn keresztül nézett. 60D T2 súlyozott szerkezeti képek (TR = 3, TE = 3ms, FOV = 3, mátrix = 176 × 1, flipszög = 2500 fok, NEX = 3.52), 1100mm vastag, ugyanabban a síkban és szelet helyeken helyezkednek el, mint a visszhang -planáris adatok a síkbeli regisztrációhoz és a nagy felbontású 256D strukturális térfogathoz (256D MPRAGE, egymás melletti, sagittális felvétel, 256 szeletválasztó partíciók, mindegyik 12 mm izotróp voxel, TR = 1, TE = XNUMXms, TI = XNUMX, FOV = XNUMX, mátrix = XNUMX × XNUMX, flip szög = XNUMX fok, NEX = XNUMX) a kezdeti (előtti) munkamenet során gyűjtötték össze.

fMRI adatfeldolgozás és elemzés

A képfeldolgozást, az elemzéseket és a statisztikai jelentőségű vizsgálatokat Brainvoyager QX (Brain Innovation, Maastricht, Hollandia) segítségével végeztük; Goebel, Esposito és Formisano, 2006). Az előfeldolgozási lépések magukban foglalták a háromvonalas háromdimenziós mozgáskorrekciót, a térbeli simítást egy Gauss-szűrővel, teljes szélességének fele maximum 7 mm értékkel, és lineáris trendeltávolítást. A mozgáskorrekciós paramétereket hozzáadtuk a tervezési mátrixhoz, és a mozgás> 2 mm-rel bármely tengely mentén (x, y vagy z) az adatok elvetését eredményezte (<1% ezt a mintát elvetették). Az egyes egyének adatait nagy felbontású 2D és 3D anatómiai képekhez igazítottuk a megjelenítés és a lokalizáció érdekében. Az egyes adathalmazok darabonként lineáris átalakításon mentek keresztül, amelyet a Talairach és Tournoux (1988) és a nagyfelbontású 3D adatkészletet rendelték, és 3 mm-re állították át3 voxelek. A normalizált adatsorokat bevezették egy második szintű elemzésbe, amelyben a funkcionális aktiválást véletlenszerű hatások általános lineáris modell (GLM) elemzésével vizsgálták az étkezés előtti és az étkezés utáni vizsgálatokhoz. Mindegyik időszakban (étkezés előtt / után) a következő kontrasztokat hasonlítottuk össze az elhízott és a normál testsúlyú alanyok között: magas kalóriatartalmú ételek, alacsony kalóriatartalmú ételek, minden étel (magas és alacsony kalóriatartalmú) és tárgyak . Az eredményül kapott statisztikai térképeket több összehasonlításra korrigáltuk, klaszteralapú küszöbkorrekcióval (a Brain Voyager-en belül végzett Monte Carlo-szimulációk alapján). A p <01 kezdeti p küszöbérték és a legkisebb összefüggő klaszterkorrekció az egyes kontraszttérképekre 7-12 voxel (189-324 mm) között3) családonként korrigálta a p <05 értéket.

A csoport (OB vs. NW) csoportközi interakciós elemzését a kontraszt állapotával (élelmiszer, tárgy, magas kalóriatartalmú, alacsony kalóriatartalmú, magas kalóriatartalmú, objektum, alacsony kalóriatartalom és objektum) végeztek minden éhezés esetében állapot. Az interakciós hatások vizualizálására a poszt-hoc elemzéseket olyan csoportokon végeztük, amelyek a legkülönbözőbb különbségeket mutatják a csoport és az állapot között, és a klasztereket a kortikolimbikus jutalmazási rendszerekben (OFC, anterior cingulate, insula, ventrális striatum és amygdala). Pontosabban, a post-hoc elemzésekhez a BOLD jel aktiválásának nagyságát (béta értékek) kivontuk minden egyes alanyra. Az SPSS-t (Version 17; SPSS, Inc; Chicago, IL) a post-hoc elemzések (t-tesztek) elvégzésére és a Brain Voyager megállapításainak megerősítésére használtuk. Az extrakció után a béta kontrasztokat minden egyes kalóriafeltételhez viszonyítva számoltam ki az egyes éhségállapotokban lévő nem élelmiszertermékek (magas kalóriatartalmú, előkezelő állapot, alacsony kalóriatartalmú objektum, előkezelési állapot, magas kalóriatartalmú objektum, postmeal állapot, alacsony kalóriatartalmú tárgy) , postmeal állapot). A post hoc párosított Student t-teszteket az egyes étkezési állapotok magas és alacsony kontrasztja közötti különbségek azonosítására külön-külön végeztük minden egyes csoporton belül.

Eredmények

Viselkedési adatok

Éhség

Az éhezési skála minden egyes szkennelési munkamenet előtt jelentősen különbözött a koraszülött és a posztmealis viszonyok között, mindkét csoportban a résztvevők nagyobb éhséget jeleztek a premeal szkennelés előtt: premeal scan- OB átlag (SD) = 4.72 (1.5), NW = 4.59 (1.5) ); postmeal scan- OB = .45 (.85) NW = .44 (.81). A csoportok nem különböztek az éhínség állapotától az előkezelésben (t= -. 266, p = .79) vagy postmeal scan (t= - 06, p = .95). Ezek az adatok arra utalnak, hogy az élelmiszer-manipuláció hatékony volt, és mindkét csoport az éhínség csökkenését jelentette az előkezelés és a poszt-étkezések között.

Feladat pontossága

A feladatok pontossága a funkcionális futtatások során (ugyanaz / más feladat) nagyobb volt, mint az 90% a szkennelési munkamenet során: premeal átlagos százalék = 97.3 (.03); postmeal = 99.0 (.02), élelmiszer- és nem élelmiszeripari körülmények esetén: teljes étel = 93.8 (2.9); nem nonfood = 94.5 (1.7)t= −1.42, p = .16), és minden csoporthoz: OB = 99.1 (.02), NW = .97.8 (.02). A csoportok közötti pontosság nem különbözött (t= −1.68, p = .11).

Elfogyasztott ebéd kalória

Átlagosan az OB résztvevői elfogyasztották az 591 kalóriákat (SD = 68.4), és az NW résztvevők elfogyasztották az 607 kalóriát (SD = 116.1), t= .91, p = .37. Az étkezés során rendelkezésre álló 750 kalóriák közül a leginkább váratlan tételek közé tartoznak a fűszerek (majonéz és / vagy mustár) és a zöldséges étel.

fMRI adatok

Premeal válasz: csoport × állapot kölcsönhatás

A premealis állapot csoportbeli különbségeinek vizsgálatához a következő kontrasztokat vizsgáltuk: OB> NW [(i) étel> tárgy, (ii) magas kalóriatartalmú> alacsony kalóriatartalmú, (iii) magas kalóriatartalmú> tárgy, (iv) alacsony -kalória> tárgy], ÉNy> OB [(v) étel> tárgy, (vi) magas kalóriatartalmú> alacsony kalóriatartalmú, (vii) magas kalóriatartalmú> tárgy, (viii) alacsony kalóriatartalmú> tárgy].

A premealis állapotban az elhízott csoport a normál súlycsoportnál szignifikánsan nagyobb aktivitást mutatott az étel és az objektum, valamint a magas kalóriatartalmú és tárgyi ingerek iránt, elsősorban a prefrontális kérgi területeken, beleértve a kétoldali elülső prefrontális kérget (aPFC) (x, y , z = 23, 58, 0; -34, 63, 2). Az OB nagyobb aktivitást mutatott, mint NW az alacsony kalóriatartalmú és az objektum kontrasztok tekintetében az aPFC-ben, valamint a felső frontális gyrus (BA6; −3, 11, 60) és a kisagyban (47, −57, −33). Ezzel szemben az ÉNy-csoport nagyobb aktivitást mutatott, mint az OB-csoport az élelmiszer- és az objektumkörülmények között, elsősorban a hátsó régiókban, beleértve a parietális (−46, 0, 7), a középső cingulátumot (−14, −9, 42; −23, −26, 44) és a temporális lebeny (−34, −1, −28; −43, −30, 17). Az összes jelentős csoportok közötti aktivációs régió (p <05, korrigálva) benne van Táblázat 2.

Táblázat 2 

Az agyi régiók, amelyek csoportos és vizuális cue-kontrasztban különböztek a premeal és a postmeal szkennelés során

A normál súlyú résztvevők neurális válaszai nagyobb különbséget mutattak a magas és alacsony kalóriatartalmú élelmiszerek között az elhízott résztvevőkkel szemben. Az előkezelés során az OB csoport nem mutatott nagyobb választ a magas és alacsony kalóriatartalmú élelmiszerekre, mint az NW csoport. Ezzel ellentétben az NW csoport nagyobb választ mutatott a magas és alacsony kalóriatartalmú élelmiszerekre, mint az OB a középső gyrus (BA43; −55, −12, 15), insula (−40, −2, 15) , parahippocampal gyrus (−23, −12, -15) (lásd Táblázat 2/ábra 1) és kétoldalúan a kisagyban (45, −50, −34; -16, −65, -19).

ábra 1 

Normál súly és elhízott. Balra: Az étkezés előtti vizsgálat eredményei. Megnövekedett normál tömegű aktiválás a magas kalóriatartalmú és alacsony kalóriatartalmú ételekhez az A) előtti állapotban a postcentral gyrus / BA43, B) insula / BA13 és C) parahippocampal gyrus / BA28. Jelentős aktiválás ...
Post-hoc elemzések

Post-hoc elemzéseket végeztünk az NW> OB magas-szignifikáns régióiban. alacsony kalóriatartalmú kontraszt a BV megállapításainak megerősítésére és a csoporton belüli különbségek megvilágítására. A kortikolimbikus régiók (insula) mellett más régiókat is kiválasztottak, mivel a magas és alacsony kalóriatartalmú kontraszt mutatta a legjelentősebb különbségeket a csoportok között. A kisagy megállapításait kizártuk a post-hoc elemzésekből, mert az OB> ÉNy kontrasztú alacsony kalóriatartalmú és objektum jelzésekre adott válaszként aktivációt észleltünk ebben a régióban (lásd: Táblázat 2). Az északnyugati nyugati résztvevők számára a premealis vizsgálat során nagyobb választ váltottak ki a magas kalóriatartalmú ételjelekre, mint az alacsony kalóriatartalmú ételjelekre a postcentralis gyrusban (BA43; p <05; 1a). A válasz jelentősen különbözött az OB résztvevők esetében is (p <05) a magas kalóriatartalmú ételek esetében, amelyek a dezaktiválódást kiváltották a postcentralis gyrusban, mint az alacsony kalóriatartalmú ételek a premealis vizsgálat során. A parahippocampalis gyrus (BA28) esetében az északnyugati részvevõk résztvevõinek premealis vizsgálata során a kalóriatartalmú jelekre a válasz szignifikánsan nagyobb (p <, 05) volt, mint az alacsony kalóriatartalmú jelekre (1b). Ezenkívül ÉNy-i résztvevőknél a parahippocampalis aktiváció szignifikánsan csökkent (p <05) az étkezéstől a postmeal-vizsgálatig a magas kalóriatartalmú ételjelekre reagálva (1b). A magas kalóriatartalmú táplálékra utaló jelek az étkezéstől eltérő csoportban váltakoztak a két csoport között (1c). ÉNy-i résztvevők esetében az aktiválás szignifikánsan nagyobb volt (p <05) a magas kalóriatartalmú jelekre reagálva, mint az alacsony kalóriatartalmú jelek az premealis vizsgálat során. Ezzel szemben az OB résztvevők számára a magas kalóriatartalmú jelek nagyobb választ váltottak ki az inzulában, mint az alacsony kalóriatartalmú jelek az étkezés utáni vizsgálat során (p <05).

Postmeal válasz: csoport × állapot kölcsönhatás

A postmeal állapot csoportbeli különbségeinek vizsgálatához a következő kontrasztokat vizsgáltuk: OB> NW [(i) étel> tárgy, (ii) magas kalóriatartalmú> alacsony kalóriatartalmú, (iii) magas kalóriatartalmú> tárgy, (iv) alacsony -kalória> tárgy], ÉNy> OB [(v) étel> tárgy, (vi) magas kalóriatartalmú> alacsony kalóriatartalmú, (vii) magas kalóriatartalmú> tárgy, (viii) alacsony kalóriatartalmú> tárgy].

A posztmealis állapotban az elhízott csoport nagyobb választ mutatott a normál tömegű csoporthoz viszonyítva az élelmiszerek és tárgyak kontrasztjaihoz több régióban, beleértve az elülső területeket [dorsolaterális PFC (BA9; 0, 53, 21), laterális OFC (BA47; 29 , 25, -9) és a jobb frontális gyrus (BA6; 17, 15, 48)], valamint az időbeli és a hátsó régiók, például a hátsó cingulátum (18, -46, 0) és az entorhinalis kéreg (29, 6 , -9). A magas kalóriatartalmú és objektum-kontrasztok között az OB-nál nagyobb arányban mutatták ki az OB-t, mint az NW résztvevőit, akik a kortikolimbikus jutalmazási rendszerek részét képezik: oldalirányú OFC (32, 29, −3), elülső cingulátum (−4, 16, - 15), caudate (8, 7, 14) (lásd Táblázat 2; ábra 2) és más frontális régiók, beleértve a PFC-t (BA8; 4, 23, 51) és a mediális frontális gyrus (BA6; 2, 47, 37). Az alacsony kalóriatartalmú és objektum-kontraszt nagyobb választ adott az OB-nál, mint az NW résztvevői a frontális területeken [aPFC (−16, 59, 3), dorsolaterális PFC (0, 52, 24) és kiváló frontális gyrus (BA6; -3, 11, 60)], időbeli lebeny-régiók [anterior temporális lebeny (45, 4, −13; -50, 18, −13), időbeli szuperspecifikus gyrus (BA40; -57, -50, 20) és középső időbeli gyrus ( 53, −63, 24)], caudate (−2, 22, 3) és hátsó cingulátum (21, −48, 3). Az NW csoport nem mutatott nagyobb reakciót az OB csoportnál, mint a kontrasztban a posztmealis állapotban. Ezen túlmenően, mint az előzetes állapot, az OB csoport nem mutatott nagyobb választ az NW csoportnál, mint a magas kalóriatartalmú és alacsony kalóriatartalmú kontraszt. Lát Táblázat 2 az összes csoport közötti aktivációs régió esetében, amely elért szignifikanciát (p <05, korrigálva).

ábra 2 

Elhízott / Normál súly. Balra: Az étkezés utáni vizsgálat eredményei. Az A) oldalsó OFC / BA47, B) anterior cingulate / BA25 és C) Caudate esetén az elhízott csoport aktiválódása magas kalóriatartalmú és objektumjelekig. Jelentős aktiválás a magas kalóriatartalmú termékekhez ...
Post-hoc elemzések

Jelentős kortikolimbikus régiókat választottunk az OB> NW magas és nem élelmiszer kontrasztban a post-hoc elemzésekhez a BV megállapításainak megerősítésére és a csoporton belüli különbségek megvilágítására (lásd: ábra 2). Az OB résztvevők számára az étkezés utáni vizsgálat során a magas kalóriatartalmú ételjelek nagyobb választ váltottak ki az oldalsó OFC-ben (BA47; p <05), mint az alacsony kalóriatartalmú jelzések (2a). Hasonlóképpen, a kaudátumban kapott válasz szintén szignifikánsan különbözött az OB résztvevők esetében (p <05) a magas kalóriatartalmú ételeknél, amelyek nagyobb aktiválást váltottak ki, mint az alacsony kalóriatartalmú ételek az étkezés utáni vizsgálat során (2c).

Megbeszélés

Ez a vizsgálat az fMRI-t használta az étkezési jelek neurális válaszának különbségeinek vizsgálatára az elhízott és normál súlyú egyének között az evés előtt és után. Adataink kiterjeszthetik az élelmiszer-neuromágneses irodalmat azáltal, hogy bizonyítékot szolgáltatnak arra, hogy az elhízott étkezés után a normál súlyú egyénekhez viszonyítva nagyobb aktivitást mutatnak (mind a magas, mind az alacsony kalóriatípusoknál). A prefrontális és kortikolimbikus régiók, köztük az OFC, a caudate és az anterior cingulate szignifikánsan nagyobb reakciót mutattak a magas kalóriatartalmú élelmiszerekre, mint az elhízott résztvevők étkezés után, a normál tömegű csoporthoz képest. Ezeket az agyrégiókat a hedonikus válasz, a jutalmak feldolgozása és a függőség befolyásolja. A megállapítások különösen érdekesek, mert a résztvevők egy nagy ételt fogyasztottak, és közvetlenül a szkennelés előtt jelentették az éhínség csökkenését, ami azt jelzi, hogy a magas kalóriatartalmú élelmiszerekre gyakorolt ​​hatások az elhízott résztvevők étkezési fogyasztása után az agy jutalmakra vonatkoznak. Emellett a táplálkozási jelek nem váltottak ki hasonló agyi reakciót a normál súlyú egyének evés után, ami arra utal, hogy a táplálékra adott válaszok következtében a neurális aktivitás csökken az éhség csökkenésével.

Premeal válasz

Eredményeink szerint az elhízottnál nagyobb az elülső prefrontális kéreg aktiválódása, mint a normál súlyú résztvevők, a kombinált táplálkozási állapotra és mindkét táplálékjelre külön-külön válaszolva. Ugyanakkor azt is megállapítottuk, hogy a kontraszttípuson (pl. Magas kalóriatartalmú tárgyak, stb.) A normál súlyú egyének nagyobb aktivitást mutattak több régióban az elhízott csoporthoz képest, kivéve az alacsony kalóriatartalmú élelmiszerekre adott válaszokat. Tény, hogy a magas és alacsony kalóriatartalmú kontrasztok esetében a csoportok drámai mértékben különböztek, mivel a normál tömegű csoport, amely az inzulumban, a poszt-centrális gyrusban, a parahippocampalis gyrusban és a kisagyban aktiválódott, és az elhízott csoport nem mutatott nagyobb differenciálaktivitást a magas szintre az alacsony kalóriatartalmú értékek bármely régióban a normál súlyú csoporthoz képest.

Első pillantásra ezek az eredmények valamivel meglepőbbek és váratlanok voltak az előző irodalom alapján. Számos tanulmány kimutatta, hogy az éhínséggel szembeni táplálkozási jelek jobban aktiválódnak az éhgyomri és a magas súlyú és alacsony kalóriatartalmú értékek között.Martin és munkatársai, 2010; Stoeckel és munkatársai, 2008), és ennélfogva hasonló eredményeket jósoltunk. A jelen megállapítások azonban két szempontból is érdekesek. Először is, az elhízott csoportban az agy elülső prefrontális régióiban nagyobb az aktiválódás, mint a premal ételek és a magas kalóriatartalmú kontrasztok esetében. A korábbi kutatások azt mutatták, hogy a PFC jobban reagál a táplálkozási jelekre azoknál, akik rendezetlen étkezéssel rendelkeznek a normál tömegű csoporthoz képest.Holsen és munkatársai, 2006); és az alkoholistákhoz kapcsolódó képalkotás hatására bekövetkezett függőségben, a cue-indukált aktiválásban való részvételben (George és munkatársai, 2001; Grusser és munkatársai, 2004). Másodszor, a normál tömegű csoport esetében az alacsony kalóriatartalmú ételjelzők nem úgy tűnik, hogy a magas kalóriatartalmú jelzésekhez hasonlóan idegrendszeri rendszereket alkalmaznak, amint azt a nagy és alacsony kalóriatartalmú aktivációk közötti jelentős különbség mutatja. A béta-értékek post-hoc vizsgálata az inszula, a központi gyrus és a parahippocampalis gyrus eredményei közöttábra 1) azt mutatják, hogy a csoportbeli különbségeket elsősorban a normál súlyú csoportban a magas kalóriatartalmú élelmiszerek fokozott aktiválódása határozza meg ezekben a régiókban, valamint a központi Gyrus és Insula régiók esetében a magas kalóriatartalmú élelmiszerek dezaktiválását a elhízott csoport. Ezek a régiók szerepet játszanak az íz és a szaglás érzékszervi feldolgozásában. Az inzulint folyamatosan bebizonyították, hogy aktiválódik a vizuális ételekre, és a főemlős kutatások kimutatták, hogy az elsődleges ízkéreg az inzulumban található.Pritchard, Macaluso és Eslinger, 1999). A poszt-centrális gyrus (BA43) szerepet játszott az ízérzékelésben (a nyelvhez legközelebb eső szomatoszenzoros régióban), és korábban már kimutatták, hogy a régió aktiválódik (Frank és munkatársai, 2010; Haase, Green és Murphy, 2011; Killgore és munkatársai, 2003; Wang és munkatársai, 2004). Hasonlóképpen, bár a parahippocampalis gyrus legismertebb a memória kódolására és visszakeresésére, úgy tűnik, hogy részt vesz a vizuális ételjelzések feldolgozásában, mivel azt már többször kimutatták, hogy differenciálisan reagál az élelmiszer- és tárgyjelekre az előző kutatások során (Berthoud, 2002; Bragulat és munkatársai, 2010; Haase és munkatársai, 2011; Killgore és munkatársai, 2003; LaBar és munkatársai, 2001; Tataranni és munkatársai, 1999). Emellett megállapították, hogy a parahippocampalis gyrus stimulálása növeli az autonóm és endokrin hatásokat, például a gyomorszekréciót (Halgren, 1982). Úgy tűnik, hogy az alacsony kalóriatartalmú élelmiszerek nagyobb idegválaszokat idéznek elő, mint az elhízott csoportban, amit a magas és alacsony kalóriatartalmú kontraszt eredmények jeleznek (ahol nem figyeltek meg jelentős mértékű aktiválást a normál tömeghez viszonyítva) és a szignifikáns alacsony kalóriatartalmat. objektum megállapításai.

Postmeal válasz

Ellentétben a premeal állapotával, a posztmealis eredmények azt mutatják, hogy az elhízott élelmiszerekben a magas és alacsony kalóriatartalmú táplálkozási jelek nagyobb mértékben aktiválódnak, mint a normál súlyú résztvevők. Élelmiszertől az objektumtól, a magas kalóriatartalmú vagy az objektumtól, illetve az alacsony kalóriatartalmú és tárgyak közötti kontrasztokról kimutatták, hogy aktiválódnak a frontális, időbeli és posterior területeken. Amint az várható volt, a normál súlyú résztvevők nem mutattak nagyobb aktiválást egyetlen régióban sem, mint az elhízott résztvevők a postmeal feladat során. A magas és alacsony kalóriatartalmú körülmények között azonban nem volt szignifikáns csoporthatás. Az elhízott csoport kevésbé differenciált aktiválást mutatott a magas és alacsony kalóriatartalmú élelmiszerekkel szemben, mint amennyire azt jósoltuk, hogy nagyobb aktiválást mutat mind a magas, mind az objektum és az alacsony vs.

Elsődleges megállapításaink azt jelzik, hogy az elhízott egyénekben történő étkezés után a magas kalóriatartalmú élelmiszerek (szemben az objektummal) való fokozott aktiválódását mutatják. A jobb oldali félgömb frontális régiói (laterális OFC, PFC / BA8 mediális frontális gyrus / BA6) nagyobb válaszokat mutattak az elhízott csoportban a magas kalóriatartalmú élelmiszerekre. A prefrontális régiókról (BA6,8) korábban már kimutatták, hogy az elhízott és normál tömegű mintákban, különösen éheseknél magas kalóriatartalmú élelmiszerekre reagálnak.Rothemund és munkatársai, 2007; Stoeckel és munkatársai, 2008). Az oldalsó OFC-nek fontos szerepe van az élelmiszerekkel kapcsolatos neurális áramkörökben, és elsősorban a magas kalóriatartalmú táplálkozási jelekre reagál (Goldstone és munkatársai, 2009; Rothemund és munkatársai, 2007; Stoeckel és munkatársai, 2008). A főemlős kutatások kimutatták, hogy az inzulában és a hypothalamusban az elsődleges ízkéreghez kapcsolódnak, és megállapította, hogy a másodlagos ízkéreg az OFC oldalsó részén található.Baylis, Rolls és Baylis, 1995; Rolls, 1999). Kimutatták, hogy az oldalirányú OFC aktiválása pozitívan korrelál az egyén szubjektív értékelésével az élelmiszer kellemességére, ami arra utal, hogy a magasan jutalmazó élelmiszerek sokkal inkább aktiválhatják ezt a területet, mint a kevésbé kívánatos élelmiszerek (Kringelbach, O'Doherty, Rolls és Andrews, 2003). Eredményeink azt mutatják, hogy az OFC régió nem csökkenti az elhízott egyének evés után a válaszokat (lásd ábra 2). Az OFC hasonló aktiválása nem volt megfigyelhető a normál tömegű összehasonlító csoportban. Kimutatták, hogy az oldalsó OFC-t is megváltoztatja az éhség, csökkentett neuronális tüzeléssel, bizonyos ízek telítettsége után.Critchley & Rolls, 1996). Érdekes, hogy ebben a vizsgálatban a telítettség eléréséhez használt étkezés nem tartalmazott magas zsírtartalmú / édes ételeket. Ha az OFC oldalsó idegsejtjei élelmiszer-specifikus telítettségnek vannak kitéve, abban az értelemben, hogy az adott táplálékhoz való telítettség nem csökkenti az égést egy másik élelmiszertípusra válaszul (Critchley & Rolls, 1996), ez támogathatja a magas kalóriatartalmú élelmiszerekkel szembeni elhúzódó OFC-aktivitást az elhízott résztvevők étkezés után.

Az elülső cingulátum is különbözött választ mutatott az étkezést követő csoportok között, és az elhízott csoportok között nagyobb válasz volt a magas kalóriatartalmú és az objektum között. Korábbi megállapítások azt mutatják, hogy az ACC nagyobb aktiválást mutat a magas és alacsony kalóriatartalmú élelmiszerekkel szemben, miközben az éhesek és a kisebb változások az elhízott egyének evés után a kontrollokhoz képest (Bruce és munkatársai, 2010; Stoeckel és munkatársai, 2008). Az ACC részt vett az élelmiszer-motivációban, aktiválva a zsír- és szacharóz-kezelés hatására (De Araujo & Rolls, 2004), és fokozott aktiválódást mutatnak a kábítószerrel kapcsolatos jelzésekhez a \ tVolkow, Fowler, Wang, Swanson és Telang, 2007). A közelmúltban végzett kutatások azt is kimutatták, hogy az élelmiszer-függőség súlyossága pozitívan korrelál az ACC-ben bekövetkező aktiválással az ízletes ételek előrejelzése során.Gearhardt és munkatársai, 2011). Ezen túlmenően a magas kalóriatartalmú élelmiszerek és tárgycélok nagyobb választ váltottak ki az elhízott csoport caudate régiójában. Ellentétben a korábbi kutatásokkal, amelyek a PET-et jelzik, hogy a folyékony étkezés után a caudate és a putamen aktiválódása csökkent.Gautier és munkatársai, 2000), eredményeink a striatum folyamatos aktiválását jelzik a magas kalóriatartalmú élelmiszerekre. Ez összhangban van az állati irodalomban szereplő bizonyítékokkal, amelyek azt mutatják, hogy a magok accumbens, caudate és putamen által elosztott neuronok közvetítik a magas cukor / zsírtartalmú élelmiszerek hedonikus hatását (Kelley és munkatársai, 2005).

Összefoglalás és következtetések

Eredményeink azt mutatják, hogy az elhízott és normál súlyú egyének lényegesen különböznek az agyi válaszoktól az élelmiszer-jelzésekhez, különösen az étkezés után. Bár az éhes, az elhízott személyek nagyobb mértékben reagálnak mindkét táplálékfajtára, a függőséggel érintett elülső prefrontális területeken. Ezzel ellentétben az előkezelés során a normál súlyú egyének egyértelműen előnyben részesítik a szenzoros feldolgozásban részt vevő régiók magas és alacsony kalóriatartalmú jeleit, ami nem a postmeal utáni megfigyelés. Az étkezés után a magas kalóriatartalmú élelmiszerek hatása az elhízott résztvevők körében nyilvánvaló, mivel a magas kalóriatartalmú jelek továbbra is aktiválódnak az agyterületeken, amelyek a jutalom feldolgozásában és ízlésében részt vesznek, még akkor is, ha a jelentett csökkent éhség. Ezen túlmenően az alacsony kalóriatartalmú élelmiszerek az elhízott étkezés után is nagyobb idegválaszokat idéznek elő, mint a normál súlyú résztvevők, kiemelve, hogy az elhízott személyek körében továbbra is reagálnak az ilyen típusú élelmiszerekre, és a normál súlyúak körében csökken az aktiváció. Ezek az eredmények különösen érdekesek, mivel a résztvevők többsége normális kalóriahiányt szenvedett az ebédelést megelőzően, és ezeket az eredményeket a természetes éhgyomorra / étkezési ciklusokra általánosíthatja.

Ez a tanulmány számos korlátozással rendelkezik. Először is, az adatgyűjtés egy nagyobb projekt részeként fennálló korlátai miatt nem tudtuk ellensúlyozni az éhgyomorra és a posztmealis állapotot az egyének között. Bár ez nem ideális, és a megállapításokat kiegyensúlyozott eljárásokkal kell megismételni, mind a rövid, mind a hosszabb időtartamú (1 – 14 nap) teszt-újbóli fMRI vizsgálatok jó teszt-ismételt megbízhatóságot mutattak az érzékelőmotor feladatokban (Friedman és munkatársai, 2008) és a striatális válaszban az alkohol cue reaktivitási feladatai során (Schacht és munkatársai, 2011). Ennek az ellensúlynak a hiánya a csoporton belül az étkezés összehasonlítása előtt és után nehezen értelmezhető, ezért itt nem az elsődleges cél. A csoportok közötti eredmények között az étkezési állapotok ellensúlyozásának hiánya minimálisra csökken, mivel mindkét csoport a szkennelési eljáráshoz igazodik. A jövőbeni vizsgálatokban az ellensúlyozás lehetővé tenné a csoporton belüli időintervallumú élelmiszer-válasz moduláció elemzését. Másodszor, mind a férfiak, mind a nők ebbe a mintába való felvétele ismeretlen hatással lehet az adatkészletre, mivel a nőknél a jutalomfüggvény bizonyítottan változik a menstruációs ciklus stádiumától függően (Dreher és munkatársai, 2007), a tényezőt, amelyet ebben a mintában nem vettek figyelembe, figyelembe véve a nagyobb projekt igényeit. Meg kell jegyezni, hogy a résztvevők nem részesítették előnyben az élelmiszer-preferencia-értékelés alapján meghatározott élelmiszer-típust; ez annak a következménye lehet, hogy a feladatot közvetlenül az éhgyomri vizsgálat előtt adják be, ami az éhínség fokozódását tükrözi. Azonban csak azért, mert az étel nagyra becsülhető, ez nem feltétlenül jelenti azt, hogy inkább egy másik ízletes ételhez részesítené, ha a választás megtörténik (pl. AD szerető sárgarépát szeret, de ha fagylalt vagy sárgarépa választja, mindig a fagylalt lesz. győzelem). Az élelmiszer-preferencia-döntéshozatal mértéke diszkriminatívabb eredményeket hozhat a magas és alacsony kalóriatartalmú preferenciák tekintetében. A viselkedési besorolások ellenére mind az elhízott, mind a normál súlyú résztvevők kalóriatípusok szerint differenciált agyaktiválást mutatnak. Ezenkívül a jövőbeni tanulmányoknak ezeket a megállapításokat a telítettség kedvezőbb mértékének bevonásával kell megismételniük. Bár az éhségértékeket négy időpontban (minden egyes vizsgálat előtt és után) értékelték, és az étkezés után csökkent éhségérzetet mutatott, a telítettség közvetlen értékelését nem sikerült elérni. Az éhség állapotának változásával közvetetten megállapítottuk a telítettséget. Végül, nem korlátozottuk ezt a mintát a jobbkezes résztvevőkre, mivel a nagyobb projekt részeként ezeket a résztvevőket olyan ritka népességgel hasonlították össze, amelyben nem tudtunk kiválasztani a handedness kritériumokat. Míg ez a tanulmány nem korlátozódik, ezek az eredmények előzetes bizonyítékot szolgáltatnak az elhízottak körében a táplálékra utaló tartós válaszreakcióra a jutalomhoz kapcsolódó agyi régiókban, még evés után is, a normál súlyú kontrollokhoz képest. A jövőbeni munkáknak ki kell terjeszteniük ezeket az eredményeket annak megvizsgálásával, hogy a táplálkozási és étkezési szokások milyen mértékben befolyásolják a táplálkozási jelekre adott idegi választ.

A vizsgálatban résztvevők csak mérsékelt éhínséget jeleztek az éhomi vizsgálat előtt. Még azok is, akik átugrották a reggelit, csak mérsékelt éhséget jeleztek a szkennelés előtt. A korábbi kutatások nagy része arra összpontosított, hogy hosszabb, atipikusan gyorsan megvizsgálja a neurális választ. Eredményeink érdekesek, mert az éhezés nem szükséges a táplálékra utaló neurális válasz kiváltásához. Tény, hogy megértjük, hogyan reagálnak az idegrendszerek a tipikusabb éhségre, hogy kritikus betekintést nyerjünk az overeating mögötti mechanizmusokba. Érdekes megjegyezni, hogy a táplálkozási jelekre adott idegi válasz nem különbözött azok között, akik nem, és azok, akik nem fogyasztanak reggelit. Ez arra utalhat, hogy azok számára, akik általában reggelizik, a jutalmak a táplálkozási jelekre nem alapvetően különböznek a reggelit fogyasztóktól. Érdekes az is, hogy a reggelizést elhagyó résztvevők többsége elhízott; ez rosszabb táplálékfelvételt jelenthet, mivel a kutatások azt mutatják, hogy a reggeli étkezése az egészségesebb étkezési szokásokhoz és a napi étkezés csökkenéséhez kapcsolódik.de Castro, 2007; Leidy & Racki, 2010).

Itt mutattuk ki, hogy az elhízott egyének esetében a magas kalóriatartalmú táplálkozási jelek tartós választ mutatnak a jutalomban és a függőségben érintett agyi régiókban, még akkor is, ha egy nagy ételt fogyasztanak. Ez a folyamatos hedonikus válasz magas kalóriaterhelés után kritikus lehet az overeating viselkedés megértéséhez. A jelenlegi eredmények alapján indokolt a jövőbeni munka, amely arra irányul, hogy a magas kalóriatartalmú édes / sós étel hozzáadása az étkezéshez az idegsejtek elfojtását segítse.

  • Funkcionális MRI-t alkalmaztak az étkezés előtti és az étkezés utáni agyi válaszok vizsgálatára
  • Az elhízottak nagyobb agyi reakciót mutatnak az étkezési jeleknél az étkezés után, mint a normál súly
  • Az OFC fokozott reakciója, caudate és anterior cingulate az elhízott étkezés után
  • A kortikolimbikus válasz az étkezés után a magas kalóriatartalmú élelmiszerek folyamatos megjelenését vonja maga után
  • A normál testsúlyú élelmiszerekre adott válaszként bekövetkező aktivitás csökken az éhség csökkenésével

Köszönetnyilvánítás

Ezt a munkát a Nemzeti Egészségügyi Intézetek és a Nemzeti Tudományos Alapítvány ACES Opportunity Grant támogatása támogatta a RO3HD058766-01 és az UL1 RR024989. Köszönjük a képfeldolgozó kutatóközpontot, Jack Jesbergert, Brian Fishman-t és Angela Ferranti-t és Kelly Kanya-t kutatási támogatásukért; Jennifer Urbano Blackfordnak és Elinora Pricenak a kézirattal kapcsolatos hasznos észrevételeikért; és minden résztvevőnek.

Lábjegyzetek

Kiadói nyilatkozat: Ez egy PDF-fájl egy nem szerkesztett kéziratból, amelyet közzétételre fogadtak el. Ügyfeleink szolgálataként a kézirat korai változatát nyújtjuk. A kéziratot másolják, megírják és felülvizsgálják a kapott bizonyítékot, mielőtt a végleges idézhető formában közzéteszik. Kérjük, vegye figyelembe, hogy a gyártási folyamat során hibák észlelhetők, amelyek hatással lehetnek a tartalomra, és minden, a naplóra vonatkozó jogi nyilatkozat vonatkozik.

Összeférhetetlenség: A szerzők nem jelentenek összeférhetetlenséget.

Referenciák

  1. Baylis LL, Rolls ET, Baylis GC. A főemlős caudolaterális orbitofrontális kéreg ízületének afferens kapcsolatai. Neuroscience. 1995; 64 (3): 801-812. [PubMed]
  2. Berthoud HR. Többféle idegrendszer, amely kontrollálja az ételt és a testsúlyt. Idegtudományi és biológiai viselkedési vélemények. 2002; 26 (4): 393-428. [PubMed]
  3. Berthoud HR, Morrison C. Az agy, az étvágy és az elhízás. A pszichológia éves felülvizsgálata. 2008; 59: 55-92. [PubMed]
  4. Bragulat V, Dzemidzic M, Bruno C, Cox CA, Talavage T, Considine RV és mtsai. Élelmiszerrel kapcsolatos szag-érzékelők az agyi jutalmak körében az éhség során: egy kísérleti FMRI vizsgálat. Elhízás (Silver Spring, Md.) 2010, 18 (8): 1566 – 1571. [PubMed]
  5. Bruce AS, Holsen LM, Chambers RJ, Martin LE, Brooks WM, Zarcone JR és mtsai. Az elhízott gyermekek hiperaktiválódást mutatnak az agyi hálózatok élelmiszer-képeihez, amelyek a motivációhoz, a jutalomhoz és a kognitív kontrollhoz kapcsolódnak. Xnumx (2005): 2010 (34): 10 – 1494. [PubMed]
  6. Castellanos EH, Charboneau E, Dietrich MS, Park S, Bradley BP, Mogg K, et al. Az elhízott felnőttek vizuális figyelmet fordítanak a táplálkozási képekre: Bizonyíték a megváltozott jutalmazási rendszer funkcióra. Xnumx (2005): 2009 (33): 9 – 1063. [PubMed]
  7. Critchley HD, Rolls ET. Az éhség és a telítettség megváltoztatja a szagló és vizuális idegsejtek válaszát a főemlős orbitofrontális kéregben. Journal of Neurophysiology. 1996; 75 (4): 1673-1686. [PubMed]
  8. De Araujo IE, Rolls ET. Képviselet az emberi agyban az élelmiszer-szerkezet és az orális zsír. The Neuroscience Journal: A Neurotudományi Társaság Hivatalos Lapja. 2004; 24 (12): 3086-3093. [PubMed]
  9. de Castro JM. A nappali idő és a fogyasztott makroelemek aránya a teljes napi táplálékfelvételhez kapcsolódik. A British Journal of Nutrition. 2007; 98 (5): 1077-1083. [PubMed]
  10. Dimitropoulos A, Schultz RT. Élelmiszerrel kapcsolatos neurális áramkör a Prader-Willi szindrómában: Válasz a magas és alacsony kalóriatartalmú élelmiszerekre. Az autizmus és a fejlődési zavarok. 2008; 38 (9): 1642-1653. [PubMed]
  11. Dreher JC, Schmidt PJ, Kohn P, Furman D, Rubinow D, Berman KF. A menstruációs ciklus fázisában a nők a jutalmú neurális funkciót szabályozzák. Az Amerikai Egyesült Államok Nemzeti Tudományos Akadémiájának eljárása. 2007; 104 (7): 2465-2470. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
  12. Farooqi IS, Bullmore E, Keogh J, Gillard J, O'Rahilly S, Fletcher PC. A leptin szabályozza a striatális régiókat és az emberi étkezési magatartást. Science (New York, NY) 2007; 317 (5843): 1355. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
  13. Frank S, Laharnar N, Kullmann S, Veit R, Canova C, Hegner YL és mtsai. Élelmiszer képek feldolgozása: Az éhség, a nemek és a kalóriatartalom hatása. Agykutatás. 2010; 1350: 159-166. [PubMed]
  14. Friedman L, Stern H, Brown GG, Mathalon DH, Turner J, Glover GH és mtsai. Teszt-újraértékelés és helyszíni megbízhatóság egy többcentrikus fMRI vizsgálatban. Emberi agy térképezés. 2008; 29: 958-972. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
  15. Gautier JF, Chen K, Salbe AD, Bandy D, Pratley RE, Heiman M és mtsai. Különböző agyi válaszok az elhízott és sovány férfiak telítettségére. Cukorbetegség. 2000; 49 (5): 838-846. [PubMed]
  16. Gautier JF, Del Parigi A, Chen K, Salbe AD, Bandy D, Pratley RE és mtsai. A telítettség hatása az agyi aktivitásra az elhízott és sovány nőkben. Az elhízás kutatása. 2001; 9 (11): 676-684. [PubMed]
  17. Gearhardt AN, Yokum S, Orr PT, Stice E, Corbin WR, Brownell KD. Az élelmiszer-függőség neurális korrelációja. Általános pszichiátria archívuma. 2011; 68 (8): 808-816. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
  18. George MS, Anton RF, Bloomer C, Teneback C, Drobes DJ, Lorberbaum JP, et al. A prefrontális kéreg és az elülső thalamus aktiválása alkoholos alanyokban alkoholspecifikus jelzések hatására. Általános pszichiátria archívuma. 2001; 58 (4): 345-352. [PubMed]
  19. Geliebter A, Ladell T, Logan M, Schneider T, Sharafi M, Hirsch J. Élelmiszer-ingerekkel szembeni elhízás az elhízott és sovány táplálkozásban funkcionális MRI-vel. Étvágy. 2006; 46 (1): 31-35. [PubMed]
  20. Goebel R, Esposito F, Formisano E. Funkcionális képelemző verseny (FIAC) adatok elemzése a Brainvoyager QX-rel: Egyszeri, kortikálisan összehangolt csoport általános lineáris modellelemzés és önszerveződő csoport független komponenselemzés. Emberi agy térképezés. 2006; 27: 392-401. [PubMed]
  21. Goldstone AP, de Hernandez CG, Beaver JD, Muhammed K, Croese C, Bell G és mtsai. A böjtölés a magas kalóriatartalmú élelmiszerek felé irányítja az agyi jutalmazási rendszereket. Az Európai Neurotudományi folyóirat. 2009; 30 (8): 1625-1635. [PubMed]
  22. Grusser SM, Wrase J, Klein S, Hermann D, Smolka MN, Ruf M, et al. A striatum és a mediális prefrontális kéreg cue-indukálta aktiválódása az absztinens alkoholisták későbbi visszaesésével jár. Psychopharmacology. 2004; 175 (3): 296-302. [PubMed]
  23. Halgren E. A limbikus rendszerben a stimuláció által kiváltott mentális jelenségek. Emberi neurobiológia. 1982; 1 (4): 251-260. [PubMed]
  24. Haase L, Green E, Murphy C. A férfiak és a nők differenciált agyaktiválást mutatnak, amikor éhesek és ízléses és jutalmazó területeken ízlelnek. Étvágy. 2011; 57 (2): 421-434. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
  25. Holsen LM, Zarcone JR, Brooks WM, Butler MG, Thompson TI, Ahluwalia JS és munkatársai. A hiperfágia mögötti neurális mechanizmusok a prader-willi-szindrómában. Elhízás (Silver Spring, Md.) 2006, 14 (6): 1028 – 1037. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
  26. Karhunen LJ, Lappalainen RI, Vanninen EJ, Kuikka JT, Uusitupa MI. Regionális agyi véráramlás az elhízott és normál súlyú nők étkezés közbeni expozíciójában. Brain: A Neurológiai folyóirat. 1997, 120 (Pt 9) (Pt 9): 1675 – 1684. [PubMed]
  27. Kelley AE, Baldo BA, Pratt WE, Will MJ. Kortikosztriatális-hipotalamusz áramkörök és étkezési motiváció: Az energia, a cselekvés és a jutalom integrálása. Élettan és viselkedés. 2005; 86 (5): 773–795. [PubMed]
  28. Killgore WD, Young AD, Femia LA, Bogorodzki P, Rogowska J, Yurgelun-Todd DA. Kortikális és limbikus aktiválás a magas és alacsony kalóriatartalmú élelmiszerek megtekintése közben. NeuroImage. 2003; 19 (4): 1381-1394. [PubMed]
  29. Kringelbach ML. Gondolkodás: Hedonikus élmény a homeosztázison túl az emberi agyban. Neuroscience. 2004; 126 (4): 807-819. [PubMed]
  30. Kringelbach ML, O'Doherty J, Rolls ET, Andrews C. Az emberi orbitofrontális kéreg folyékony táplálék-ingerre való aktiválása korrelál szubjektív kellemességével. Agykéreg (New York, NY: 1991) 2003; 13 (10): 1064–1071. [PubMed]
  31. LaBar KS, Gitelman DR, Parrish TB, Kim YH, Nobre AC, Mesulam MM. Az éhség szelektíven modulálja a kortikolimbikus aktiválást az emberek élénkítő hatására. Viselkedési idegtudomány. 2001; 115 (2): 493-500. [PubMed]
  32. Leidy HJ, Racki EM. Fehérjében gazdag reggeli hozzáadása és annak hatása az étvágyszabályozásra és a táplálékfelvételre a „reggelit kihagyó” serdülőknél. International Journal of Obesity (2005) 2010; 34 (7): 1125–1133. [PubMed]
  33. Martin LE, Holsen LM, Chambers RJ, Bruce AS, Brooks WM, Zarcone JR, et al. Az elhízott és egészséges testsúlyú felnőttek élelmiszer-motivációjával kapcsolatos neurális mechanizmusok. Elhízás (Silver Spring, Md.) 2010, 18 (2): 254 – 260. [PubMed]
  34. Pritchard TC, Macaluso DA, Eslinger PJ. Ízérzékelés az inzuláris cortex elváltozásokban szenvedő betegeknél. Viselkedési idegtudomány. 1999; 113 (4): 663-671. [PubMed]
  35. Rigby NJ, Kumanyika S, James WP. A járvány leküzdése: globális megoldások szükségessége. A közegészségügyi politika folyóirata. 2004; 25 (3-4): 418-434. [PubMed]
  36. Rolls ET. Az agy és az érzelem. New York: Oxford University Press; 1999.
  37. Rothemund Y, Preuschhof C, Bohner G, Bauknecht HC, Klingebiel R, Flor H, et al. A dorzális striatum differenciált aktiválása magas kalóriatartalmú vizuális élelem-ingerekkel az elhízott egyedekben. NeuroImage. 2007; 37 (2): 410-421. [PubMed]
  38. Schacht JP, Anton RF, Randall PK, Li X, Henderson S, Myrick H. Az fMRI striatális reakció alkohol stabilitására való stabilitása: hierarchikus lineáris modellezési megközelítés. NeuroImage. 2011; 56: 61-68. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
  39. Stoeckel LE, Weller RE, Cook EW, 3rd, Twieg DB, Knowlton RC, Cox JE. A magas kalóriatartalmú élelmiszerek képeire adott válaszként elterjedt jutalmazási rendszer aktiválás az elhízott nőkben. NeuroImage. 2008; 41 (2): 636-647. [PubMed]
  40. Talairach J, Tournoux P. Az emberi agy egyterű steriotaxikus atlaszát. 3-dimenziós arányos rendszer: Az agyi képalkotás megközelítése. New York: Thieme Medical Publishers, Inc.; 1988.
  41. Tataranni PA, Gautier JF, Chen K, Uecker A, Bandy D, Salbe AD és mtsai. Pozitív emissziós tomográfia segítségével az éhség és a telítettség neuroanatómiai összefüggései az emberekben. Az Amerikai Egyesült Államok Nemzeti Tudományos Akadémiájának eljárása. 1999; 96 (8): 4569-4574. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
  42. Volkow ND, Fowler JS, Wang GJ, Swanson JM, Telang F. Dopamin a kábítószerrel való visszaélés és a függőség terén: A képalkotó vizsgálatok eredményei és a kezelés következményei. A neurológia archívuma. 2007; 64 (11): 1575-1579. [PubMed]
  43. Wang GJ, Volkow ND, Thanos PK, Fowler JS. Az elhízás és a kábítószer-függőség hasonlósága neurofunkcionális képalkotás alapján: A koncepció áttekintése. Az addiktív betegségek naplója. 2004; 23 (3): 39-53. [PubMed]