Trends Cogn Sci. 2011 Jan; 15 (1): 37-46. doi: 10.1016 / j.tics.2010.11.001. Epub 2010 Nov 24.
forrás
Nemzeti Kábítószer-visszaélési Intézet, Nemzeti Egészségügyi Intézetek, Bethesda, MD 20892, USA. [e-mail védett]
Absztrakt
Az az igény, hogy ellenálljon az étkezési igénynek, megköveteli a felülről lefelé irányuló kontrollban részt vevő neuronális áramkörök megfelelő működését, hogy ellenezzék a kondicionált válaszokat, amelyek megjósolják az étel elfogyasztását és az étkezéshez való vágyat. énA tanulmányok azt mutatják, hogy az elhízott betegek dopaminerg útvonalakban lehetnek károsodások, amelyek szabályozzák a jutalomérzékenységgel, kondicionálással és szabályozással kapcsolatos neuronális rendszereket. Ismert, hogy az energiaegyensúlyt szabályozó neuropeptidek (homeosztatikus folyamatok) a hypothalamuson keresztül is modulálják a dopamin sejtek aktivitását és azok előrejelzéseit az élelmiszer-bevitel folyamatában részt vevő régiókban.. Azt feltételezzük, hogy ez egy olyan mechanizmus is lehet, amely révén a túlhevítés és az azt követő rezisztencia a homeopátiás jelekkel rontja a jutalomérzékenységben, a kondicionálásban és a kognitív kontrollban részt vevő áramkörök működését.
Bevezetés
Az amerikai felnőtt népesség egyharmada elhízott (testtömeg-index (BMI) ≥30 kg m-2] [1]. Ez a tény messzemenő és költséges következményekkel jár, mivel az elhízás erősen összefügg a súlyos orvosi komplikációkkal (pl. Cukorbetegség, szívbetegség, zsírmáj és néhány rák) [2]. Nem meglepő, hogy az Egyesült Államokban az elhízás következtében egyedül az egészségügyi ellátás költségei az US $ 150 milliárdra becsülik [3].
A társadalmi és kulturális tényezők kétségtelenül hozzájárulnak a járványhoz. Az egészségtelen táplálkozási szokásokat előmozdító környezetek (mindenütt hozzáférhetőek a magasan feldolgozott és szemétes élelmiszerekhez) és a fizikai inaktivitás feltételezhetően alapvető szerepet játszanak az elhízás széles körben elterjedt problémájában (a Betegség-ellenőrzési és Megelőzési Központok túlsúlya és elhízása); http://www.cdc.gov/obesity/index.html). Azonban az egyes tényezők segítenek meghatározni, hogy ki lesz (vagy nem fog) elhízni ezekben a környezetekben. Az öröklési vizsgálatok alapján a genetikai tényezők becslések szerint hozzájárulnak a BMI változékonyságának 45% és 85% között [4,5]. Bár a genetikai vizsgálatok során mutattak ki olyan pontmutációkat, amelyek túlzottan reprezentáltak az elhízott személyek körében [4] az elhízás nagyrészt poligenikus szabályozás alatt áll [6,7]. Valójában a legutóbbi, egész genomra kiterjedő társulási elemzési tanulmány (GWAS), amelyet az európai származású 249,796 egyénekben végeztünk, azonosították a BMI-hez kapcsolódó 32 lokuszokat. Ezek a lokuszok azonban csak a BMI varianciájának 1.5% -át magyarázzák [8]. Továbbá becslések szerint a nagyobb mintákkal végzett GWAS-vizsgálatoknak képesnek kell lenniük az 250 extra lokuszok azonosítására a BMI-re gyakorolt hatással. Azonban még a felderítetlen variánsok esetében is becsülték, hogy a közös variánsokból származó jelek csak a BMI genetikai variációjának csak 6 – 11% -át teszik ki (az 40 – 70% becsült örökölhetősége alapján). A genetikai vizsgálatoktól való eltérések korlátozott magyarázata valószínűleg tükrözi az egyes tényezők (genetika által meghatározott) összetett kölcsönhatását és azt, hogy az egyének milyen környezetekre vonatkoznak, ahol az élelmiszer széles körben elérhető, nemcsak táplálékforrásként, hanem olyan erős jutalomként is, amely önmagában elősegíti az étkezést [9].
A hipotalamusz [szabályozó neuropeptidek, például leptin, kolecisztokinin (CCK), ghrelin, orexin, inzulin, neuropeptid Y (NPY) és tápanyagok, például glükóz, aminosavak és zsírsavak érzékelése révén a fő agy a táplálékfelvételt szabályozó régió, mivel a kalória- és táplálkozási követelményekhez kapcsolódik [10-13]. Közelebbről, az ívelt mag az egyéb hipotalamusz magokkal és az extra-hypothalamikus agyi régiókkal, köztük a nucleus tractus solitarius kapcsolataival szabályozza a homeosztatikus táplálékfelvételt [12] és az elhízással jár [[14-16] (1a, bal panel). Bizonyíték van azonban arra, hogy az éhezést és a telítettséget szabályozó agyi áramkörök az élelmiszer-fogyasztásban és az elhízásban részt vesznek.y [17]. Konkrétan, számos limbikus [nucleus accumbens (NAc), amygdala és hippocampus] és kortikális agyrégiók [orbitofrontális kéreg (OFC), cinguláló gyrus (ACC) és insula] és neurotranszmitter rendszerek (dopamin, szerotonin, opioidok és kannabinoidok), valamint a hipotalamusz az élelmiszer előnyös hatásaihoz kapcsolódik [18] (1a, jobb oldali panel). Ezzel szemben úgy tűnik, hogy a hipotalamusz táplálékfelvétel szabályozása táplálkozási szokások módosítására támaszkodik a jutalom és a motiváló neurocircuitra [19-21].
A képalkotó vizsgálatok eredményei alapján a közelmúltban javasolt az elhízás modellje, amelyben az overeating tükrözi az egyensúlyt az áramkörök között, amelyek motiválják a viselkedést.) és áramköröket, amelyek szabályozzák és gátolják a hatásos válaszokat [22]. Ez a modell négy fő áramkört azonosít: (i) jutalom-tisztaság; (ii) motiváció-hajtás; (iii) tanulás-kondicionálás; és (iv) gátló kontroll-érzelmi szabályozás - végrehajtó funkció. Nevezetesen, ez a modell a kábítószer-függőségre is alkalmazható.
In sérülékeny egyének, a nagy mennyiségű ízletes étel fogyasztása (vagy kábítószer függőségben) megzavarhatja az ezen áramkörök közötti kiegyensúlyozott kölcsönhatást, ami az élelmiszerek megerősített értékének \ tvagy kábítószer függőségben) és a vezérlő áramkörök gyengülése. Ez a zavar a feltételes tanulás következménye és a magas kalóriatartalmú élelmiszerek nagy mennyiségű fogyasztását követő jutalmi küszöbértékek visszaállítása (vagy kábítószer függőségben) a kockázatos személyek. Az erőteljes válaszokat szabályozó kérgi top-down hálózatok aláásása impulzivitást és kényszeres táplálékfelvételt eredményez (vagy kábítószer-fogyasztás függőségben).
Ez a tanulmány azt a bizonyítékot tárgyalja, amely a felső-lefelé irányított neurális áramköröket összekapcsolja a jutalommal és motivációval, valamint a perifériás jelekkel, amelyek szabályozzák a homeosztatikus táplálékfelvételt.
Az élelmiszer egy erős természetes jutalom és kondicionáló inger
Bizonyos élelmiszerek, különösen a cukrokban és a zsírokban gazdag élelmiszerek, erős jutalmak [23] amelyek elősegítik az evést (még energiaigény hiányában is), és az inger és a jutalom (kondicionálás) közötti tanulási kapcsolatokat váltanak ki. Evolúciós értelemben ez az ízletes ételek sajátossága előnyös volt, mert biztosította, hogy az étel elfogyott, amikor rendelkezésre álljon, lehetővé téve az energiát a testben (zsírként) a jövőbeni igények kielégítésére olyan környezetben, ahol az élelmiszerforrások szűkösek és / vagy megbízhatatlanok voltak. Ugyanakkor a modern társadalmakban, ahol az élelmiszer széles körben elérhető, ez az alkalmazkodás felelősséggé vált.
Számos neurotranszmitter, köztük a dopamin (DA), a kannabinoidok, az opioidok és a szerotonin, valamint a táplálékfelvétel homeosztatikus szabályozásában szerepet játszó neuropetidek, mint például az orexin, a leptin és a ghrelin, szerepet játszanak az élelmiszer előnyös hatásában [24-26]. A DA-t a legmélyebben vizsgálták, és a legjobbak. Ez egy kulcsfontosságú neurotranszmitter moduláló jutalom (természetes és drog jutalmak), amelyet főként a ventrális tegmentális terület (VTA) által a NAc-be történő előrejelzésein keresztül végez [27]. Más DA vetítések is szerepet játszanak, köztük a dorsalis striatum (caudate és putamen), a kortikális (OFC és ACC) és a limbikus régiók (hippocampus és amygdala) és az oldalsó hypothalamus. Valóban, az emberekben az ízletes étel lenyelése kimutatta, hogy a DA-t a hátsó striatumban felszabadítja az étel elfogyasztásából származó önmagukban jelentett öröm szintjével [28]. Azonban a DA-nak a jutalomban való részvétele bonyolultabb, mint a hedonikus érték puszta kódolása. Élelmiszer-jutalom (vagy váratlan jutalom) első expozíciója után a DA neuronok tüzelése a VTA-ban növekszik a DA felszabadulás növekedésével a NAc-ben [29]. Az élelmiszer-jutalommal való ismételt expozíció, a DA válaszadási szokások azonban fokozatosan átadódnak az élelmezési jutalmakhoz (pl. Az élelmiszer illatához) kapcsolódó ingerekre, amelyeket ezután a jutalom előrejelzőjeként dolgoznak fel (olyan feltételezéssé válva, amely kondicionálva van) a jutalomhoz30,31]; a DA-jel a cue-ra válaszul szolgál egy „jutalom-előrejelzési hiba” továbbítására [31]. A szenzoros (inszula vagy primer ízesítő kéreg), homeosztatikus (hipotalamusz), jutalom (NAc), érzelmi (amygdala és hippocampus) és multimodális (OFC a szenzoros hozzárendeléshez) régiókból származó kiterjedt glutamatergikus afferensek modulálják aktivitását jutalmak és kondicionált jelzések [32]. Konkrétan az amygdala és az OFC-DA prognózisai a DA neuronok és a NAc között részt vesznek az élelmiszerekre adott kondicionált válaszokban [33]. Valóban, a képalkotó vizsgálatok azt mutatták, hogy amikor nem-elhízott férfiakat kértek arra, hogy megakadályozzák az étkezés iránti vágyukat az élelmiszer-jelzések hatására, csökkentették az anyagcsere-aktivitást az amygdala-ban és az OFC-ben [valamint a hippocampusban is (lásd még Box 1), insula és striatum]; az OFC-ben bekövetkezett csökkenések az élelmiszer-vágy csökkenéséhez kapcsolódtak [34].
A kondicionált jelzések a patkányoknál is előfordulhatnak [30] és az embereknél a képalkotó vizsgálatok kimutatták, hogy az élelmiszer-jelzéseknek való kitettség DA fokozódást vált ki a striatumban, ami az étkezéshez való vágyhoz kapcsolódik [35]. A kondicionálással való részvétel mellett a DA azzal is foglalkozik, hogy az élelmiszerek beszerzéséhez és fogyasztásához szükséges viselkedést végezze. Valóban, a DA-nak az élelmiszer-jutalmakban való részvétele az élelmiszerek motiváltságának vagy „kívánságának” köszönhető, szemben az élelmiszer „kedvelésével” [36] (Box 2) olyan hatás, amely valószínűleg a dorsalis striatumot és talán a NAc-t is magában foglalja [37]. A DA-nak ebben a kontextusban olyan fontos szerepe van, hogy a transzgenikus egerek, amelyek nem szintetizálnak DA-t éhezés miatt, az étkezési motiváció hiánya miatt [37]. A DA neurotranszmisszió visszaállítása a hátsó striatumban megmenti ezeket az állatokat, míg a NAc-ben való helyreállítása nem.
Úgy tűnik, hogy az élelmiszer hedonikus tulajdonságai többek között az opioid, a kannabinoid és a GABA neurotranszmissziójától függenek [36]. Ezek az élelmiszer-kedvező tulajdonságok jutalmazási területeken dolgoznak, beleértve az oldalsó hipotalamuszot, a NAc-t, a ventral pallidum-ot, az OFC-t [9,27,38] és inszula (az agy elsődleges íze) [39].
Úgy tűnik, hogy az NAc-ben (a héjban) és a ventrális pallidumban az opioid-jelzés közvetíti az ételeket. [40]. Ezzel ellentétben a basolaterális amygdala opioid-jelzése az élelmiszer affektív tulajdonságainak közvetítésében rejlik, ami viszont az élelmiszerek ösztönző értékét és a jutalom-kereső magatartást modulálja, ezáltal hozzájárulva az ételkínálathoz is.41]. Érdekes, hogy a cukorban gazdag étrendnek kitett rágcsálókban a naloxon (opiát antagonista hatóanyag, amely nincs hatással a kontroll patkányokban) farmakológiai kihívása olyan opiátkivonási szindrómát vált ki, amely hasonló az állatokhoz, amelyek krónikusan opioid gyógyszereknek vannak kitéve [42]. Ezen túlmenően az emberek vagy a laboratóriumi állatoknak a cukorra gyakorolt expozíciója fájdalomcsillapító reakciót eredményez [43], ami arra utal, hogy a cukor (és talán más ízletes ételek) közvetlen képességgel rendelkezik az endogén opioidszintek fokozására. Ezekből az adatokból felmerülő kutatási kérdés az, hogy az emberekben a diétázás enyhe visszavonási szindrómát vált ki, amely hozzájárulhat a visszaeséshez.
Az endokannabinoidok, elsősorban a CB1 receptor kannabinoid-jelátvitelével (szemben a CB2 receptorokkal), mind az élelmiszer-bevitel, mind az energiafelhasználás homeosztatikus és jutalmazó mechanizmusai [44-46]. A homeosztatikus szabályozást részben a hipotalamusz ívelt és paraventricularis magjain keresztül, az agyszemben pedig a magván keresztül közvetítik, és a jutalomfolyamatok szabályozása részben a NAc, a hypothalamus és az brainstem hatásai révén történik. Ezért a kannabinoid rendszer fontos célpont az elhízás és a metabolikus szindróma kezelésére szolgáló gyógyszerfejlesztésben. Hasonlóképpen, a táplálkozási szokások szerotoninnal történő modulálása magában foglalja mind a jutalmat, mind a homeosztatikus szabályozást, és ez is célpont volt az elhízás elleni gyógyszerek kifejlesztéséhez [47-50].
Ezzel párhuzamosan egyre több bizonyíték van arra, hogy az energiaegyensúly perifériás homeosztatikus szabályozói, mint például a leptin, az inzulin, az orexin, a ghrelin és a PYY is szabályozzák a nem homeosztatikus viselkedéseket, és modulálják az élelmiszer jutalmazó tulajdonságait [50]. Ezek a neuropeptidek is szerepet játszhatnak az élelmiszer-bevitel kognitív kontrolljában és az élelmiszer-ingerekkel való kondicionálásban [51]. Pontosabban, kölcsönhatásba léphetnek a közbenső VTA DA neuronok kognitív receptorával, amelyek nemcsak a NAc-hez, hanem a prefrontális és limbikus régiókhoz is kapcsolódnak; sőt sokan expresszálnak receptorokat a frontális régiókban és a hippocampusban és az amygdala-ban [50].
Kimutatták, hogy az inzulin, amely a glükóz anyagcseréjének szabályozásában szerepet játszó kulcsfontosságú hormonok, csökkenti a limbikus (beleértve az agy jutalmi régiókat) és a humán agykérgi régiók válaszát az élelmiszer-ingerekre. Például az egészséges kontrollokban az inzulin gyengítette a hippocampus, a frontális és a vizuális cortices aktiválódását az élelmiszer-képek hatására [52]. Ezzel ellentétben az inzulin-rezisztens alanyok (2 típusú diabéteszes betegek) nagyobb mértékben aktiválódtak limbikus régiókban (amygdala, striatum, OFC és insula) élelmiszer-ingerekkel szemben, mint a nem cukorbetegeknél [53].
Iaz emberi agy, az adipocita-eredetű hormon leptin, amely részben a hipotalamuszban (ívelt magban) leptinreceptoroként működik, hogy csökkentsék az étkezési bevételt, bebizonyosodott, hogy enyhíti az agy jutalmi régióinak az élelmiszer-ingerekre adott válaszát. Konkrétan, a veleszületett leptinhiányos betegek a DA-mezolimbikus célpontok (NAc és caudate) aktiválódását mutatták a vizuális táplálkozási ingerekre, amelyek az élelmiszer-táplálkozáshoz kapcsolódtak, még akkor is, ha az alanyot éppen most táplálták. Ezzel ellentétben a mezolimbikus aktiváció nem következett be a XIX.2a. Ábra, b). Ezt úgy értelmezték, hogy azt sugallja, hogy a leptin csökkentette az élelmiszerekre adott kedvező válaszokat [19]. Egy másik, a veleszületett leptinhiányos betegekkel végzett fMRI vizsgálat azt is kimutatta, hogy a leptin-kezelés csökkentette az éhezést okozó régiók aktiválódását (insula, parietális és temporális cortices), míg a kognitív gátlással érintett régiók aktiválódását [prefrontális kéreg (PFC)] élelmiszer-ingerekkel való érintkezéskor [20]. Így a két tanulmány bizonyítja, hogy az emberi agyban a leptin modulálja az agyi régiók aktivitását, amelyek nemcsak a homeosztatikus folyamatok, hanem a jutalmazó válaszok és a gátló kontrollok is befolyásolják.
Úgy tűnik, hogy a bélhormonok is befolyásolják az agyi jutalom régiók válaszát az emberi agy élelmiszer-ingerekre. Például az YY peptid3-36 (PYY), amely a bélsejtekből prandialálisan felszabadul, és csökkenti az étkezési bevételt, kimutatták, hogy modulálja a táplálékfelvétel szabályozásának a homeosztatikus áramkörökkel (azaz a hipotalamusz) való átmenetét az éhezéstől a telítettségig tartó átmenetben a szabályozáshoz. . Pontosabban, amikor a plazma PYY-koncentrációk magasak voltak (mint ha telítettek), az OFC aktiválása élelmiszer-ingerekkel negatívan előrejelezte az élelmiszer-bevételt; mivel amikor a plazma PYY szintje alacsony volt (mint amikor az élelmiszerhiány), a hypothalamicus aktiválása pozitív előrejelzéssel táplálkozik [54]. Ezt úgy értelmezték, hogy az tükrözi, hogy a PYY az OFC modulációján keresztül csökkenti az élelmiszer jutalmazó szempontjait. Ezzel ellentétben a ghrelin (gyomorból származó hormon, amely éhgyomri állapotban növekszik, és stimulálja az étkezést) az agy jutalmi régióban (amygdala, OFC, anterior insula és striatum) az élelmiszer-ingerekre adott válaszként növeli az aktiválódást, és aktiválásuk az éhség önjelentéseivel kapcsolatos2c ábra, d). Ezt úgy értelmezték, hogy tükrözi a ghrelin által az élelmiszerrel kapcsolatos jelzésekre adott hedonikus és ösztönző válaszokat [55]. Összességében ezek az eredmények összhangban vannak az élelmiszer-ingerekre adott, a telített, illetve az éhgyomorra tapasztalt egyénekre adott regionális differenciális agyi aktiválással; az étkezési ingerekre adott válaszként a jutalmazási régiók aktiválása csökken az éhgyomri állapothoz képest.15].
Ezek a megfigyelések arra utalnak, hogy átfedés van a jutalmat és / vagy megerősítést szabályozó neurocircuit és az energia-anyagcserét szabályozó neurocircuit. (1b). A perifériás jelek, amelyek az otthoni homeosztatikus jeleket szabályozzák, úgy tűnik, hogy növelik a limbikus agyrégiók érzékenységét az élelmiszer-ingerekre, ha azok orexigenikusak (ghrelin), és csökkentik az érzékenységet az aktiváláshoz, amikor anorexigén (leptin és inzulin). Hasonlóképpen megnő az agyi jutalmi régiók érzékenysége az élelmiszer-ingerekre az élelmiszer-fogyatékosság alatt, míg a telítettség alatt csökken. Így a homeosztatikus és jutalmi áramkör együttesen működik, hogy elősegítse a táplálkozási viselkedést a fogyatékossági körülmények között, és gátolja a táplálékfelvételt a telítettség körülményei között. A homeosztatikus és a jutalmi áramkör közötti kölcsönhatás megszakítása előmozdíthatja az elhízást és hozzájárulhat az elhízáshoz (ábra 1). Bár más peptidek [glükagon-szerű peptid-1 (GLP-1), CKK, bombesin és amilin] is szabályozzák a táplálékfelvételt hipotalamikus hatásaik révén, az extrahypothalamikus hatásuk kevesebb figyelmet kapott [12]. Ennélfogva még sok mindent meg kell tanulni, beleértve a homeosztatikus és a nem homeosztatikus mechanizmusok közötti kölcsönhatásokat, amelyek szabályozzák az ételt és az elhízásban való részvételt.
A túlsúlyos és elhízott egyének jutalmának és kondicionálásának megzavarása
A preklinikai és klinikai vizsgálatok bizonyították a DA jelátvitel csökkenését a striatális régiókban [a DAD2 (D2R) receptorok csökkenése és a DA felszabadulásában], amelyek a jutalommal (NAc) kapcsolódnak, de az elhízás szokásaival és rutinjaival is [56-58]. Fontos, hogy a striatális D2R csökkenése az elhízott rágcsálók kényszeres táplálékfelvételéhez kapcsolódik [59] és az OFC-ben és az ACC-ben az elhízott emberekben csökkent metabolikus aktivitással [60] (3a – c ábra). Tekintettel arra, hogy az OFC és az ACC diszfunkciója kompulzitást eredményez [felülvizsgálták 61] ez lehet az a mechanizmus, amellyel az alacsony striatális D2R jelátvitel elősegíti a hiperfágiát [62]. A D2R-hez kapcsolódó jelzések csökkenése valószínűleg csökkenti a természetes jutalmak érzékenységét, az elhízott egyedek esetleg arra törekednek, hogy átmenetileg kompenzálják [63]. Ez a hipotézis összhangban van a preklinikai bizonyítékokkal, amelyek azt mutatják, hogy a VTA csökkenése a VTA-ban a magas zsírtartalmú élelmiszerek fogyasztásának drámai növekedéséhez vezet [64].
Valóban, a normál súlyú egyénekhez képest az elhízott személyek, akiket magas kalóriatartalmú élelmiszerekkel (ingerek, amelyekre kondicionáltak) mutatnak, megnövekedett neurális aktiválódást mutatnak a jutalom- és motivációs körök részét képező régiókban (NAc, dorsal striatum, OFC , ACC, amygdala, hippocampus és insula) [65]. Ezzel ellentétben a normál súlyú kontrollokban az ACC és az OFC aktiválása (a NAc-be vetülő, a kalandjátékhoz kapcsolódó régiókban) a magas kalóriatartalmú ételek bemutatása során negatívan korrelált a BMI-vel [66]. Ez arra utal, hogy dinamikus kölcsönhatás van a táplálékot fogyasztó élelmiszerek mennyisége és a jutalmi régiók reaktivitása között a magas kalóriatartalmú élelmiszerekkel (amelyek tükröződnek az OFC és ACC aktiválódásában) normál súlyú egyénekben, ami elveszett elhízottság.
Meglepő módon az elhízott egyedek a sovány egyénekhez képest kevésbé aktiválták a jutalmi áramköröket a tényleges élelmiszerfogyasztásból (fogyó élelmiszer-jutalom), míg a szomatoszenzoros kortikális régiók nagyobb aktiválódását mutatták be, amikor a fogyasztás várhatóan […]67] (ábra 4). Ez utóbbi megállapítás összhangban van egy olyan tanulmánykal, amely szerint a szomatoszenzoros régiókban, amelyek az ízlést, beleértve az inzulát, az elhízott állatokban megnövekedett glükóz metabolikus aktivitást (agyi működés markerét) jelentették, az elhízott betegekben [68] (3d, e). Az ízületi folyamatokat fokozó régiók fokozott aktivitása az elhízott alanyok számára kedvezhet a tápláléknak más természetes erősítőkkel szemben, míg a dopaminerg célpontok csökkenése a tényleges táplálékfogyasztással túlzott fogyasztást eredményezhet a gyenge DA jelek kompenzálására [69].
Ezek a képalkotási eredmények összhangban vannak a jutalomáramkör fokozott érzékenységével a magas kalóriatartalmú élelmiszerekre nézve, amelyek megjósolják a jutalmat, de az elhízás dopaminerg útvonalaiban a tényleges élelmiszer-fogyasztás jutalmazó hatására gyakorolt csökkent érzékenység. Feltételezzük, hogy amennyiben a várt jutalom és az e várakozást nem teljesítő szállítás nem egyezik meg, ez elősegíti a kényszeres evést, mint a várható jutalomszint elérésének kísérletét. Bár a várt jutalom megérkezésének kudarcát a DA-sejtek laboratóriumi állatokban történő tüzelése csökkenti [70], az ilyen csökkenés viselkedési jelentősége (amikor az élelmiszer-jutalom a vártnál kisebb) a tudomásunk szerint nem vizsgálták.
Az elhízott alanyok jutalmazási áramkörében bekövetkezett aktiválási változásokkal párhuzamosan a képalkotó vizsgálatok azt is dokumentálták, hogy az elhízott alanyokban a hipotalamusz reaktivitása állandóan csökken [71,72].
A túlsúlyos és elhízott egyének kognitív zavarainak bizonyítéka
Egyre több bizonyíték van arra, hogy az elhízás bizonyos kognitív funkciók, például a végrehajtó funkció, a figyelem és a memória károsodásával jár [73-75]. Valójában az a kívánatos táplálkozás megakadályozására való képesség, amely kívánatos táplálékot fogyaszt, az egyén között változik, és az egyik olyan tényező lehet, amely hozzájárul azok túlérzékenységéhez [34]. Az elhízás kognitív káros hatását a figyelemhiányos hiperaktivitási zavar (ADHD) magasabb előfordulása is tükrözi [76], Alzheimer-kór és egyéb demenciák [77], kérgi atrófia [78] és fehéranyagbetegség [79] elhízott betegekben. Bár ismert, hogy a társbetegségek (pl. Cerebrovascularis patológia, magas vérnyomás és cukorbetegség) hátrányosan befolyásolják a kognitivitást, bizonyíték van arra is, hogy a magas BMI önmagában károsíthatja a különböző kognitív doméneket, különösen a végrehajtó funkciót [75].
Annak ellenére, hogy egyes tanulmányok között vannak ellentmondások, az agyi képalkotó adatok is bizonyították a magas BMI-vel kapcsolatos strukturális és funkcionális változásokat, egyébként egészséges kontrollokban. Például az idős nőknél végzett voxel-morfometriával végzett MRI-vizsgálat negatív korrelációt mutatott a BMI és a szürkeanyag-térfogatok (beleértve a frontális régiókat is) között, amely az OFC-ben csökkent végrehajtó funkcióval társult [80]. Pozitron emissziós tomográfia (PET) alkalmazásával az agy glükóz metabolizmusának mérésére egészséges kontrollokban negatív korrelációt mutattak ki a BMI és a metabolikus aktivitás között a PFC-ben (dorsolateral és OFC) és az ACC-ben. Ebben a tanulmányban a PFC metabolikus aktivitása előrejelezte az alanyok teljesítményét a végrehajtó funkciók tesztjeiben [81]. Hasonlóképpen, az egészséges középkorú és idős kontrollok NMR-spektroszkópiai vizsgálata azt mutatta, hogy a BMI negatívan társult a \ t N-acetil-aszpartát (a neuronális integritás markerje) a frontális kéregben és az ACC-ben [79,82].
Az elhízott és sovány egyéneket összehasonlító agyi képalkotó vizsgálatok azt is jelentették, hogy az elülső régiókban (frontális operculum és középső frontális gyrus) alacsonyabb a szürkeanyag-sűrűség, és a centrális gyrus és a postamen [83]. Egy másik tanulmány, amely nem talált különbséget az elhízott és sovány alanyok szürkeanyag-térfogatában, pozitív összefüggést mutatott a bazális agyi struktúrák és a derék: csípő arány között. a diétázás által részben megfordított trend [84].
Végül a DA gátló kontrollban betöltött szerepe jól ismert, és megzavarása hozzájárulhat a diszperzió viselkedési rendellenességeihez, például az elhízáshoz. A BMI és a striatum D2R közötti negatív korrelációt jelentettek az elhízott betegekben [58] valamint a túlsúlyos tantárgyak [85]. Amint azt a fentiekben tárgyaltuk, a D2R normálisabb elérhetősége az elhízott egyének striatumában a PFC és az ACC-ben a csökkent metabolikus aktivitással függ össze [60]. Ezek az eredmények neuroadaptációkat foglalnak magukban a DA jelzésben, mivel azok hozzájárulnak a túlsúlyos és elhízott frontális kortikális régiók megzavarásához. Ezeknek a zavaroknak a jobb megértése segíthet olyan stratégiák irányításában, amelyek a kritikus kognitív doménekben a specifikus károsodások enyhítésére vagy esetleg visszafordítására irányulnak.
Például a késleltetési diszkontálás, amely a jutalom leértékelésének tendenciája a szállítás időbeli késleltetésének függvényében, az egyik legszélesebb körben vizsgált kognitív művelet az impulzivitással és kompulzivitással kapcsolatos rendellenességekkel kapcsolatban. A késedelmes diszkontálást a legszélesebb körben vizsgálták olyan kábítószer-bántalmazóknál, akik inkább a kis, de azonnali átutalást részesítik előnyben [86]. Az elhízott egyedeken végzett néhány tanulmány azt is kimutatta, hogy ezek az egyének előnyben részesítik a magas, azonnali jutalmakat, annak ellenére, hogy nagyobb esélye van a magasabb jövőbeni veszteségek szenvedésére [87,88]. Továbbá, a közelmúltban jelentették a pozitív korrelációt a BMI és a hiperbolikus diszkontálás között, ahol a jövőbeni negatív kifizetések alacsonyabbak, mint a jövőbeni pozitív kifizetések.89]. A késleltetés diszkontálása úgy tűnik, függ a ventrális striatum funkciójától (ahol az NAc található) [90,91] és a PFC, beleértve az OFC-t is [92], és érzékeny a DA manipulációkra [93].
Érdekes, hogy az OFC-k állatokban bekövetkező sérülései növelhetik vagy csökkenthetik az azonnali kis jutalmak előnyét a késleltetett nagyobb jutalmak felett [94,95]. Ez a látszólag paradox viselkedési hatás valószínűleg tükrözi azt a tényt, hogy legalább két műveletet dolgoznak fel az OFC-n keresztül; az egyik a nyereményjellemző, amelyen keresztül a megerősítő ösztönző motivációs értéket szerez, a másik pedig az erőteljes erőfeszítések ellenőrzése [96]. Az OFC diszfunkciója a visszaeső ösztönző motivációs értékének megváltoztatásához szükséges képességek károsodásával jár, mivel annak a kontextusnak a függvénye, amelyben előfordul (azaz csökkenti az élelmiszerek serkentő értékét), ami kényszeres élelmiszer-fogyasztást eredményezhet [97]. Ha az inger erősen erősödik (mint például az elhízott alanyra vonatkozó élelmiszer- és élelmiszer-jelzések), a megerősítő fokozott érzékenységi értéke fokozott motivációt eredményez annak megszerzésére, ami a hajlandóság késleltetésére való hajlandóságnak tűnhet (pl. hosszú sorok fagylalt vásárlása).
Azonban az olyan helyzetekben, ahol az élelmiszer könnyen hozzáférhető, ugyanaz a fokozott érzékenység impulzív viselkedést okozhat (például a pénztáros mellett található csokoládé vásárlása és étkezése anélkül, hogy előzetesen tudatában lenne az ilyen tétel vágyának). Az OFC (és az ACC) diszfunkciója rontja a potenciális erők felerősödésének képességét, ami impulzivitást és túlzott késleltetett diszkontrátát eredményez.
Szellemi táplálék
IAz itt bemutatott összegyűjtött bizonyítékok alapján úgy tűnik, hogy az elhízott egyének jelentős hányada egyensúlytalanságot mutat a jutalomáramkör fokozott érzékenysége és az energia sűrű táplálkozáshoz kapcsolódó kondicionált ingerek között, és a végrehajtó vezérlőáramkör károsodott funkciója, amely gyengíti a gátló kontrollt az étvágyas viselkedés felett. Függetlenül attól, hogy ez a kiegyensúlyozatlanság okoz-e vagy okozta-e a patológiás túlhevülés, a jelenség emlékeztet a jutalom-, kondicionáló- és motivációs áramkörök és a függőség által jelentett gátló vezérlő áramkör közötti konfliktusra. [98].
Az elhízás genetikai, neurális és környezeti alapjainak az elmúlt két évtizedében felhalmozott tudás nem hagy kétséget, hogy a jelenlegi válság az élelmiszerfogyasztást ösztönző neurobiológia és a táplálkozási ösztönzők gazdagsága és sokfélesége között megszakadt. társadalmi és gazdasági rendszerek. A jó hír az, hogy az elhízás járványát fenntartó mélyen elhelyezkedő viselkedési konstrukciók megértése kulcsfontosságú a végső felbontás szempontjából (lásd még 3 dobozok és a 4).
Referenciák
;