Dorsal Striatal dópamín, matvalla og heilbrigðisskynjun hjá mönnum (2014)

PLOS One. 2014; 9 (5): e96319.

Birt á netinu 2014 maí 7. doi:  10.1371 / journal.pone.0096319

PMCID: PMC4012945

J. Bruce Morton, ritstjóri

Þessi grein hefur verið vitnað af Aðrar greinar í PMC.

Abstract

Hingað til hafa nokkrar rannsóknir kannað taugafræðilegar leiðir sem stuðla að einstaklingsbundnum munum í matvælavali hjá mönnum. Hér er rannsakað hvernig dorsal striatal dopamín, eins og mælt er með jákvæðri losun tómatós (PET)18F] flúormetatýrosín (FMT), tengist matvælavinnu ákvarðanatöku, svo og líkamsþyngdarstuðull (BMI) í 16 heilbrigðum þyngd til í meðallagi of feitum einstaklingum. Við finnum að lægri PET FMT dópamín nýtingu bindandi möguleiki tengist hærri BMI, meiri val fyrir skynja "heilbrigða" matvæli, en einnig meiri heilsu einkunnir fyrir matvæli. Þessar niðurstöður styrkja frekar hlutverk dorsal striatal dópamíns í matvælatengdri hegðun og varpa ljósi á flókið einstaklingsbundið munur á fæðuvali.

Hvernig gengur lífið dag frá degi? Er það í jafnvægi og allt eins og það á að vera? Er jafnvægi hvort sem litið er á veraldlega stöðu eða andlega? Lífið er eins og það er. Það er ekki alltaf sólskyn. Það koma reglulega lægðir með rok og rigningu. Við vitum að í heildar samhenginu er lægð hluti af vistkerfi að leita að jafnvægi. Stundum erum við stödd í miðju lægðarinnar. Þar er logn og gott veður, sama hvað gengur á þar sem stormurinn er mestur. Sama lögmál gildir varðandi þitt eigið líf. Ef þú ert í þinn miðju, þínum sannleik þá heldur þú alltaf jafnvægi átakalaust. Sama hvað gustar mikið frá þér þegar þú lætur til þín taka. Huldufólk hefur gefið okkur hugleiðslu sem hjálpar okkur að finna þessa miðju, finna kjarna okkar og sannleikann sem í honum býr. Þegar þú veist hver þú ert og hvers vegna þú ert hér, mun líf þitt vera í flæðandi jafnvægi. Hugleiðslan virkjar þekkinguna sem er í vitund jarðar og færir hana með lífsorkunni inn í líkama okkar. Þar skoðar hún hugsana og hegðunar munstrið og athugar hvort það myndar átakalausu flæðandi jafnvægi. Hinn möguleikinn er falskt jafnvægi sem hafa þarf fyrir að viðhalda með tilheyrandi striti, áhyggjum og ótta. Síðan leiðbeinir þessi þekking okkur að því jafnvægi sem er okkur eðlilegt. Við blómstrum átakalaust, líkt og planta sem vex átakalaut frá fræi í fullþroska plöntu sem ber ávöxt.

Nútíma samfélagið er umkringt yfirburði og fjölbreytt úrval matvælavala, sem að hluta stuðlar að vaxandi yfirvigt íbúa í Bandaríkjunum . Samt sem áður eru undirliggjandi taugafræðilegir aðferðir sem styðja einstaka munur á matvælastillingum ekki vel skilið. Sumir einstaklingar byggja náttúrulega matarviðmið sín meira á heilsuverðmæti matvæla miðað við bragðgildi matvæla og vöðvaþrýstingsbólga (vmPFC) hefur verið sýnt fram á að gegna hlutverki í markmiðum sem tengjast áhrifum "heilsu" og " smakka " . Ennfremur er mikill breytileiki í mati einstaklinga á kaloríuinnihaldi og skynjaðri „hollustu“ matvæla , og rannsóknir sýna skynja "heilbrigða" matvæli eru ofnotaðar í samanburði við skynja "óhollt" mat, þrátt fyrir jafna næringargildi , .

Dópísk striatal dópamín hefur verið sýnt fram á að gegna hlutverki í hvatningu fyrir mat í bæði mönnum og dýrum , , , en ekki hefur verið rannsakað vandlega sambandið milli dópamíns og matvælaframleiðslu eða óskir hjá mönnum. Auk þess hafa rannsóknir sem nýta PET bindla sem binda dópamínviðtaka sýnt fram á fylgni við BMI, hins vegar í báðum jákvæðum og neikvæð leiðbeiningar, og ekki allar rannsóknir finna veruleg samtök (til endurskoðunar sjá ). Einnig vegna þess að eðli þessara PET bindla sem eru háð ástandi innbyggðrar dópamín losunar er erfitt að túlka tengsl milli striatal dópamíns og BMI. Lægri dópamínviðtaka bindingu gæti táknað færri núverandi dopamín dópamínviðtaka (þ.e. neikvætt samband milli PET-bindingar og BMI, eins og er að finna í ) eða meiri dópamín viðtaka bindingu gæti táknað lægri innrauða dópamín losun, leyfa fleiri tiltækum viðtökum þar sem PET bindið gæti bindt (þ.e. jákvætt samband milli bindis og BMI, eins og er að finna í ). Til viðbótar fyrri rannsóknum sem hafa notað PET bindiefni sem binda dópamín viðtaka, notum við hér stöðugt mælingu á presynaptískri dópamín nýmyndunargetu með PET bindinum [18F] flúormetatýrosín (FMT) sem hefur verið rannsakað mikið í mönnum og dýrum , , , .

Markmið rannsóknarinnar var að kanna sambandið milli dorsal striatal PET FMT dópamín nýmyndunarráðstafana og BMI og að kanna hvernig þessar PET FMT dópamín nýmyndunarráðstafanir geta fylgst með einstökum munum á matvælum. Við gerum ráð fyrir að lægri PET FMT dópamín nýmyndun bindandi myndi svara við hærra BMI, eins og lagt var af fyrri vinnu . Við spáðum einnig að einstaklingar með lægra innræna striatal dópamín myndu hafa meiri heildarval fyrir matvæli (þ.e. bæði „holl“ og „óholl“ mat) samanborið við einstaklinga með hærra striatal dópamín og að skynjun heilsufars einstaklings á matvörum gæti einnig haft áhrif. val.

Aðferðir og efni

Einstaklingar

Þrjátíu og þrjú heilbrigð, hægri hönd einstaklingar sem áður höfðu fengið PET FMT dópamín nýmyndun skannar voru boðið að taka þátt í hegðunarrannsókninni sem kynnt var hér og fengu engar fyrri þekkingar til rannsóknarinnar, aðeins upplýst að taka þátt í að læra flókin ákvarðanatöku. Af þessum 33 samþykktu 16 einstaklingar að taka þátt (8 M, aldur 20-30). BMI (þyngd í kílóum) / (hæð í metrum) ∧2) var reiknuð fyrir alla einstaklinga (svið: 20.2-33.4, með 1 offitu, 4 yfirvigt og 11 heilbrigðisþyngd einstaklinga). Þátttakendur höfðu ekki sögu um eiturlyf misnotkun, átröskun, meiriháttar þunglyndi og kvíðaröskun. Þátttakendur voru einnig beðnir um að ef þeir voru í mjög lélegu, lélegu, meðaltali, góðu eða framúrskarandi heilsu. Allir sögðu að vera meðaltal í framúrskarandi heilsu og ekki eins og þeir eru að deyja eða reyna að léttast. Samfélagsfræðileg staða (SES) var einnig safnað frá einstaklingum með því að nota Barratt einfaldaðan mælikvarða á félagslega stöðu (BSMSS) .

Siðareglur Yfirlýsing

Allir einstaklingar gáfu skriflegt upplýst samþykki og fengu greitt fyrir þátttöku samkvæmt stofnanlegum leiðbeiningum siðanefndar á staðnum (University of California Berkeley (UCB) og Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) nefnd um verndun mannlegra þátttakenda (CPHP) og Lawrence Berkeley National. Rannsóknarnefndir rannsóknarstofu (IRB)). CPHP og IRB hjá UCB og LBNL samþykktu sérstaklega þær rannsóknir sem hér eru kynntar

PET gögn kaup og greining

PET hugsanlegur og FMT bindandi voru gerðar á Lawrence Berkeley National Laboratory, eins og lýst var áður . FMT er hvarfefni arómatískra L-amínósýrudekarboxylasa (AADC), dópamín-nýmyndandi ensím sem hefur samsvarandi getu dopamínvirkra taugafrumna til að mynda dópamín og hefur verið sýnt fram á að vera vísbending um fyrirframsynaptískan dópamín nýtingu getu . FMT umbrotnar með AADC í [18F] flúormetatýramín, sem er oxað í [18F] flúorhýdroxýfenýlsýru (FPAC), er enn í dópamínvirkum skautum og sést á PET FMT skannar. Þannig hefur verið sýnt fram á að merki styrkleiki á PET FMT skannar sé sambærileg við [18F] flúoródópa , þar sem upptaka leifar er mjög fylgni (r = 0.97, p <0.003) við striatal dópamín próteinmagn hjá sjúklingum eftir lát, mælt með aðferðum með hágæða fljótandi litskiljun (HPLC) . Þar að auki, í samanburði við [18F] flúoródópa, FMT er einnig ekki hvarfefni fyrir O-metýlering og veitir því meiri merki um hávaða en [18F] flúoródópa . Að auki hefur verið sýnt fram á að FMT ráðstafanir samsvara beint dópamíni í Parkinsonsveiki líkönum .

Skannar voru gerðar annað hvort frá 9AM-12PM eða 1PM-4PM. Meðal seinkun á milli öflunar á PET FMT dópamínmyndunargögnum og atferlisgagna var 2.37 ± 0.26 ár, sambærileg við seinkun sem greint var frá í fyrri rannsókn frá rannsóknarstofu okkar þar sem notuð var PET FMT . Þó að þessi seinkun sé ekki tilvalin, er rannsókn eftir Vingerhoets et al. hefur sýnt fram á að stígandi Ki tengdur presynaptic dópamíni er tiltölulega stöðugur mæling og hefur 95% líkur á að vera innan 18% af upphaflegu gildi þess hjá einstökum heilbrigðum einstaklingum á 7 ára tímabili. Þess vegna mælir FMT, sambærilegt við [18F] flúoródópa eru talin endurspegla tiltölulega stöðuga ferla (þ.e. myndunargetu) og eru því ekki sérstaklega viðkvæm fyrir litlum ástandstengdum breytingum. Að auki var BMI ekki marktækt munur á milli öflunar á PET og atferlisgögnum (meðalbreyting á BMI: 0.13 ± 1.45, T (15) = 0.2616, p = 0.79, tvígreitt parað t-próf). Einnig voru öll efni skoðuð vegna breytinga á lífsstíl á tímabilinu frá síðasta prófun (þ.e. breyting á mataræði og hreyfingu / daglegu virkni, reykingum eða drykkju, geðheilsu eða lyfjameðferð). Að lokum var breyting á BMI frá því þegar PET FMT skönnun var gerð til hegðunarprófa svo og tíminn sem leið milli PET skanna og hegðunarpróf voru notaðir sem breytur í greiningunni með margvíslegum aðhvarfsgögnum.

PET skannar voru gerðar með Siemens ECAT-HR PET myndavél (Knoxville, TN). U.þ.b. 2.5 mCi af háu sértækri virkni FMT var sprautað sem bolus í antecubital æð og öflug kaupröð í 3D-stillingu var fengin í samtals 89 min. Skönnunartíma. Tvær háupplausnar líffræðilegar myndir (MPRAGE) voru fengnar í hverjum þátttakanda á Siemens 1.5 T Magnetom Avanto MRI skanni (Siemens, Erlangen, Þýskalandi), með 12-rásar höfuðspólu (TE / TR = 3.58 / 2120 ms; voxel stærð) = 1.0 × 1.0 × 1.0 mm, 160 axial sneiðar; FOV = 256 mm; skönnunartími ∼9 mínútur). Þessir tveir MPRAGEs voru að meðaltali til að fá einn háupplausnar uppbyggingu mynd, sem var notuð til að búa til einstaka caudate og heilahluta af áhuga (ROI).

Vinstri og hægri caudate og ROI fyrir heila (notað sem viðmiðunarsvæði, eins og í fyrri rannsóknum ) voru teiknuð handvirkt á líffærafræðilega segulómskoðun hvers þátttakanda með FSLView (http://www.fmrib.ox.ac.uk/fsl/), eins og áður hefur verið lýst . Áreiðanleiki bæði innan og milli mats var yfir 95% (úr einkunnum sem gerðar voru af tveimur rannsóknaraðilum). Til að koma í veg fyrir mengun á FMT-merki frá dopamínvirkum kjarna voru aðeins aftastir þrír fjórðu af gráu efninu innifalið í viðmiðunarsvæðinu. Eftir samskráningu á PET FMT plássi voru aðeins voxels með ofangreind 50% líkur á að liggja í arðsemi með því að tryggja mikla gráa líkur á líkum.

PET FMT myndir voru endurgerðar með pöntuðu hlutmengi reiknings fyrir hámörkun eftirvæntingar með veginni dempingu, dreifð leiðrétt, hreyfing leiðrétt og slétt með 4 mm helmingi hámarks kjarna í fullri breidd, með því að nota tölfræðilegar breytur kortlagningu útgáfu 8 (SPM8) (www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/). Hafrannsóknastofnunin Hafrannsóknastofnunin var samstillt að meðaltali myndar allra endurskipulagðra ramma í PET FMT skönnuninni með FSL-FLIRT (http://www.fmrib.ox.ac.uk/fsl/, útgáfa 4.1.2). Notkun innra grafísks greiningarforrits sem útfærir Patlak samsöfnun , , Ki myndir sem eru fulltrúi magns dráttarvélarinnar sem safnast upp í heila miðað við viðmiðunarsvæði (heilaæxli ,, var gerð hefðbundin framkvæmd í PET-greiningum til að lágmarka hugsanlegan hávaða frá PET-gögnum). Ki gildi voru fengin aðskilin frá vinstri og hægri caudat arðsemi og tengsl voru reiknuð á milli Ki gildi, BMI og hegðunarráðstafanir. Þar að auki hefur verið sýnt fram á að aldur og kynlíf hafi áhrif á FMT-bindingu , , voru fylgni milli FMT og BMI leiðrétt fyrir aldri og kyni (svo og allar breytingar á BMI frá því að PET skannaði til atferlisprófana) með stýribreytum í hluta fylgni Pearson.

Hegðunarræðu

Þátttakendur voru beðnir um að borða dæmigerð, en ekki of þung máltíð klukkutíma fyrir prófunartímann. Til að hvetja til þess að farið væri að þessari beiðni voru prófunarstundir áætlaðar eftir dæmigerða máltíðartíma (þ.e. 9AM, 2PM og 7: 30PM) og tími síðustu máltíðar var skráður. Fæðutegundir sem voru neyttir áður en prófunin var liðin og liðinn tími frá síðustu máltíð sem borðaður var til prufuþáttar voru skráðir, (ákvarðað af auðlindinni www.caloriecount.com og máltíðir og þjónarstærðir sem sjálfstætt er greint frá einstaklingum). Til að tryggja að hungur hafi ekki haft áhrif á verkefnið mældum við líka hungur og fyllingu með sjónrænum hliðstæðum kvarða .

Notaðar voru myndir af áttatíu fæðutegundum þar sem einstaklingar voru beðnir um að meta hlutina í 3 aðskildum reitum út frá 1) æskileika, 2) heilsufar og 3) smekkleiki í forritinu E-Prime Professional (Psychology Software Tool, Inc., Sharpsburg, PA, Bandaríkjunum) (sjá Mynd 1). Til að búa til verkefni með jafnvægi á heilbrigðum, óheilbrigðum og hlutlausum matvælum, bjuggum við fyrst til heilsuverndar fyrir hverja áttatíu matvæli með því að úthluta stöðluðu, hlutlægu stigi -3 (mjög óhollt) til + 3 ( mjög heilbrigt) við hverja mat sem byggist á bréfum (allt frá F-mínus (mjög óhollt) til A-plús (mjög heilbrigt)) og næringarupplýsingum úr netinu www.caloriecount.com. Þessi bókstafseinkenni fela í sér nokkra þætti (þ.e. hitaeiningar, grömm af fitu, trefjum o.s.frv.) Og eru taldar upp sem netviðmið fyrir „val um hollt mataræði,“ eins og segir á vefsíðunni. Við jöfnuðum síðan verkefnið við um það bil jafna fjölda af hollum (þ.e. matvælum með hlutlægum stigum 2 eða 3, svo sem ávexti og grænmeti), hlutlaus (þ.e. matvæli með hlutlæga stig af 1 og −1, svo sem saltvatni) og óheilbrigðir hlutir (þ.e. matvæli með neikvæðar hlutlægar einkunnir −2 eða −3 eins og mjög unnar nammibar).

Mynd 1  

Atferlisverkefni.

Viðfangsefnin voru fyrst beðin um að meta að hve miklu leyti þeir „vildu“ eða „vildu“ hvern hlut (kvarða 1 (vil ekki eindregið)) til 4 (eindregið vilja)), vísað í textann sem „valinn“, hugtak í samræmi við bókmenntirnar . Maturinn mun birtast og viðfangsefnið hefði allt að 4 sekúndur til að svara og þeir gáfu einkunn fyrir alla áttatíu matarhlutina áður en haldið var áfram í næstu „heilsu“ og „smekk“ blokkir (sjá hér að neðan). Vegna þess að menn hafa getu til að breyta vali á fæðu sem byggist ekki aðeins á smekk fyrir ákveðna matvæla, heldur einnig á skynjun á heilsufarinu , spurðum við einstaklinginn aðeins um að meta hversu mikið þeir myndu vilja matinn eða finna matinn eftirsóknarverðan og ávallt var valkosturinn kynntur fyrst. Í tilraun til að ná því hversu mikið einstaklingurinn raunverulega vildi kosta matinn sem kynntur var, voru einstaklingarnir upplýstir um að þeir fengju matvöru úr verkefninu í lok prófunar miðað við „æskilegt“ mat sitt. Þátttakendurnir vissu heldur ekki í komandi annarri og þriðju kubbnum (lýst er hér að neðan), þeir yrðu beðnir um að dæma hve heilsusamlegt og bragðgott þeir fundu hvert matarefni.

Í seinni reitnum gáfu einstaklingar einkunn fyrir það hversu mikið þeir töldu áttatíu fæðutegundirnar sem heilbrigða eða óheilsusamlega (−3 fyrir mjög óheilsusamlega til 3 fyrir mjög heilbrigða) og í þriðju reitnum, hversu bragðgóður þeir fundu áttatíu fæðutegundirnar (−3 fyrir ekki yfirleitt bragðgóður til 3 fyrir mjög bragðgóður). Röð þessara kubba var í samræmi við alla einstaklinga þar sem við vildum ekki hafa áhrif á heilsufarsmat á hugsanlegum pöntunaráhrifum. Þátttakendum var tilkynnt að einkunnir um heilsu og smekk hefðu ekki áhrif á hlutinn sem þeir fengu miðað við svör sín í „æskilegt“ reitnum. Við völdum 6 punkta kvarða fyrir heilsu og bragðgildi til að leyfa fjölbreyttari mælingu á smekk / heilsufarsskyni, þar með talið „hlutlaust“ einkunn sem samsvarar −1 og + 1, en 4 punkta kvarðinn af æskilegt / valinu myndi endurspegla aðeins mat eða mat sem ekki er valinn. Heildarverkefnið stóð í um það bil 25 mínútur. Þátttakendur voru spurðir í lok verkefnisins hvort það væru einhverjir matvælar sem væru ókunnir sem gætu hafa leitt til svara. Allir einstaklingar sögðust þekkja matvæli og allir hlutir fengu einkunnir fyrir allar þrjár blokkirnar af öllum þátttakendum.

Dópamín í dorsalstriatuminu hefur verið sýnt fram á að hafa sterka samtengingu í hvatningu fyrir mat , , . Skynjun á smekk er einnig mjög í samræmi við æskilegan mat, að því leyti að flestir menn kjósa mat sem þeim finnst líka bragðgóður . Vegna þess að það eru margar samsetningar af kjörstillingum, smekk og heilsufar sem hægt væri að skoða, til að útrýma margföldum samanburði og möguleika á ósviknum fylgni, byggðum á þessum bókmenntum, skoðuðum við fjölda matvöru sem voru sjálfsmataðir sem 1) , bragðgóður og skynjaður „heilbrigður“ og 2) valinn, bragðgóður og skynjaður „óhollur“. (Æskilegir hlutir metnir sem 3 eða 4 í „æskilegan“ reitnum; bragðgóðir hlutir sem eru metnir sem 2 eða 3 í „smekkvísi“ reitnum; litið á „heilbrigða“ hluti sem eru metnir sem 2 eða 3 og litið á „óheilbrigða“ hluti metna sem „2 eða −3 í „heilsu“ blokkinni). Post-hoc greining rannsakaði einnig hlutfall skynjaðra „hollra“ til „óheilsusamlegra“ fæðutegunda, fjölda ákjósanlegra „heilsusamlegra“ matargerða sem voru í raun ekki hlutlægt með því að meta heilbrigða (þ.e. valinn hlutur sem einstaklingurinn metur heilsusamlegur mínus atriði sem einstaklingurinn metur sem ákjósanlegur og var í raun heilsusamlegur eins og ákvarðaður var af úthlutaðri hlutlægum heilsufarsskori. (Til dæmis ef einstaklingur metur „kex“ sem ákjósanlegan skynjaðan heilsusamlegan mat með heilbrigðu stigi 3 (mjög hollt), og úthlutað hlutlægum heilsufarsstigum var 1 (hlutlaust-heilbrigt), þetta mætti ​​telja sem ákjósanlegan skynjaðan heilsusamlegan mat sem var í raun ekki hollur).

Tölfræðileg greining

Skrefstýrð margfeldislækkun var notuð til að prófa tengsl tveggja aðskildu breytanna: 1) ákjósanlegir, bragðgóðir og skynjaðir heilbrigðir og 2) ákjósanlegir, bragðgóðir og skynjaðir óheilsusamir matarhlutir og óháðu breyturnar: rétt gervi PET FMT gildi, skildi eftir caudate PET FMT gildi, BMI, aldur, kyn, félagslega og efnahagslega stöðu, allar breytingar á BMI milli PET og atferlisprófunar og tíma sem liðinn var milli PET og hegðunarprófunar í SPSS útgáfu 19 (IBM, Chicago, Ill., Bandaríkjunum), með innifalið óháðu breytunnar í líkanið sem er p <0.05 og útilokað með p> 0.1. Skynjað „heilbrigt“ til „óheilbrigt“ hlutfall var mjög fylgni með háðri breytu ákjósanlegra „heilbrigðra“ atriða (r = 0.685, p <0.003) og því gátum við ekki slegið þessa breytu inn í líkanið. Samt sem áður voru hlutafylgni Pearson, leiðrétt fyrir aldri, kyni og breytingum á BMI, notuð til að prófa bein tengsl milli hægra caudate PET FMT og 1) BMI, 2) skynja „heilbrigt“ -til- „óhollt“ hlutfall og 3) meðalhitaeiningar. af valnum hlutum, gerðir með SPSS útgáfu 19 (IBM, Chicago, Ill., Bandaríkjunum). Við prófuðum einnig frekar tengslin milli nýmyndunargilda PET FMT dópamíns, fjölda kjörinna „heilsusamlegra“ matvæla sem ekki voru metnir heilbrigðir af reiknuðum skori og ákjósanlegra hlutum sem voru metnir heilbrigðir af reiknuðum skora í þrep- vitur margfalt aðhvarfslíkan. (Fjöldi ákjósanlegra „heilsusamlegra“ matvæla sem ekki voru metnir heilbrigðir af reiknuðum skori og ákjósanlegir hlutir sem taldir voru heilbrigðir með reiknaðri einkunn voru ekki marktækt fylgni (r = 0.354, p = 0.23). Við prófuðum líka hvort það væri tengsl milli breytinga á BMI og háðra breytna: vinstri og hægri caudate PET FMT gildi, SES, aldur, kyn, tími milli PET hugsanlegrar og hegðunarprófunar, fjöldi æskilegra „heilsusamlegra“ matvæla og helst „óheilsusamlegra“ matvæla sem notuð eru skref -vitur línuleg aðhvarf. Gögn eru sýnd sem Pearson r-gildi.

Niðurstöður

Samband milli PET FMT dópamínmyndunargilda og BMI

Við prófuðum fyrst hvort marktækt samband væri á milli caudata PET FMT dópamín myndunargilda og BMI mælinga hjá 16 einstaklingum (meðaltal til miðlungs of þungur / offitusjúklinga). Við fundum verulega neikvæða fylgni milli caudate PET FMT dópamínmyndunargildis og BMI, þar sem hærri BMI einstaklingar voru með lægri dópamínmyndun (Mynd 2A: PET FMT hrár myndir af hærri (vinstri) og lægri (hægri) BMI einstaklingum; Mynd 2B: hægri gaudat, r = −0.66, p = 0.014, vinstra caudate: r = −0.22, p = 0.46 (ekki marktækt (ns)), stjórnað fyrir aldur, kyn og allar breytingar á BMI frá PET FMT dópamínmyndunarskönnun til hegðunarprófa ).

Mynd 2  

Dópal dopamine og BMI.

Samband milli PET FMT dópamínmyndunargilda og val á fæðu

Einstaklingar metu áttatíu fæðutegundir í 3 aðskildum reitum miðað við skynjun þeirra á 1) æskilegt, 2) heilsufar og 3) smekkleiki hvers fæðutegis (sjá Mynd 1). Um það bil 50% af hlutunum voru heilbrigt og óhollt, eins og fram kemur í heilbrigðisupplýsingum (sjá Aðferðir og efni). Sýnt hefur verið fram á að dópamín í ristli á bakinu hefur sterk tengsl við hvatningu fyrir mat , , , meðan hedonic eiginleikar matar eru miðlaðir með öðrum taugafrumum , . Hins vegar er skynjun á smekk mjög samhengi við æskilegt matar, að því leyti að flestir menn kjósa mat sem þeim finnst líka bragðgóður . Hér finnum við líka að smekkskynjun og val eru mjög fylgni, þar sem valinn hlutur er einnig metinn sem bragðgóður (r = 0.707, p <0.002).

Þess vegna, til að kanna hvernig skynjun heilsufars getur haft áhrif á ákvarðanatöku sem tengist matvælum, notuðum við þrep margs línulegs aðhvarfs til að móta tengslin milli háðrar breytu fjölda matvæla sem metnir eru ákjósanlegir, bragðgóðir og skynjaðir heilbrigðir og sjálfstæðar breytur af FMT í vinstri og hægri caudate, BMI, aldri, kyni, SES, breytingu á BMI frá því að PET skannaði í atferlispróf og tími liðinn frá tíma PET til atferlisprófunar. Rétt caudate PET FMT nýmyndunargildi dópamíns stuðla verulega að aðhvarfslíkani fyrir fjölda ákjósanlegra, bragðgóðra hluta sem voru álitnir heilbrigðir (Beta: -0.696; t (15) = -3.625, p <0.003, Mynd 3), en allar aðrar sjálfstæðar breytur voru útilokaðar frá líkaninu sem ekki marktækar (t (15) <1.216, p> 0.246). Við prófuðum einnig tilgátuna um að fjöldi ákjósanlegra, skynjaðra „óheilbrigðra“ atriða myndi einnig sýna tengsl við þessar óháðu breytur, en engin sjálfstæð breyta var færð inn í líkanið sem marktæk (F <2.7, p> 0.1). Þannig hafa einstaklingar með lægra caudat PET FMT nýmyndunargildi dópamíns meiri óskir fyrir “heilbrigða” en “óheilbrigða” matvæli.

Mynd 3  

Dópamín dópamín og hegðun tengd mat.

Samband milli PET FMT dópamínmyndunargilda og skynjun heilsu matvæla

Við gerum ráð fyrir að sambandið milli caudate PET FMT dópamín nýmyndunar gildi og val fyrir skynja "heilbrigt" atriði geta verið vegna einstaklings munur á heilsu skynjun matvæla. Þrátt fyrir að við hönnuðum verkefnið með áætluðum 1: 1 hlutfalli heilbrigt og óheilbrigðra matvæla, höfðu einstaklingar fjölgað mikið í skynjun þeirra á heilsu hlutanna, með hlutfall heilbrigt til óheilbrigðis, allt frá 1.83: 1 til 0.15: 1. Þess vegna rannsakaðu tengslin milli réttar blóðsýru PET FMT dópamínmyndunar og hlutfallið sem talið var "heilbrigt" að "óhollt" atriði og fann veruleg neikvæð fylgni (r = -0.534, p = 0.04) , með lægri sársauki PET FMT dópamín nýmyndun gildi sem svarar til meiri fjölda af hlutum skynja sem "heilbrigt" samanborið við "óhollt".

Við notuðum því skrefgreinan margþætt línuleg afturhvarf til að kanna tengsl milli þvagsýrumyndunar PETTT-dopamins og val á heilbrigðum en ekki raunverulegum heilbrigðum matvælum aðferðir), og val á hollum matvælum eins og það er ákvarðað af hlutlægu reiknuðu skori. Við fundum marktæk tengsl á milli myndunargildis fyrir kaudat PET FMT dópamín og val á heilbrigðum en ekki raunverulegum hollum mat (Beta: -0.631, t (15) = -3.043, p <0.01), en engin marktæk tengsl voru milli caudate PET FMT dópamíns nýmyndunargildi og val á raunverulegum útreiknum hollum matvælum (t (15) = -1.54, p> 0.148), sem bendir til þess að ofurskynja „heilsusamleg“ matvæli hafi meiri fylgni hjá lægri FMT einstaklingum. Ennfremur voru engin marktæk tengsl milli caudate PET FMT dópamín nýmyndunargilda og meðaltals kaloría af kjörnum hlutum (r = 0.288, p> 0.34), sem bendir til þess að lægri PET FMT dópamín nýmyndun einstaklingar hafi ekki verið mismunandi í kaloríuinnihaldi í kjörum matvælum.

Við fundum ekki heldur nein tengsl milli breytinga á BMI og PET FMT nýmyndunargildum dópamíns, SES, aldri, kyni, tíma milli PET myndgreiningar og atferlisprófa, fjölda æskilegra „heilbrigðra“ matvæla eða helst „óheilsusamlegra“ matvæla (p> 0.1).

Tími prófunartímabilsins, tími liðinn frá síðustu máltíð og fjöldi kaloría sem borðað var í síðustu máltíð var ekki marktækt fylgni við neinar atferlisaðgerðir (p> 0.13). Mælingar á hungri og fyllingu fylgdu heldur ekki neinum af atferlisaðgerðum (p> 0.26).

Discussion

Markmið rannsóknarinnar var að rannsaka sambandið milli innrættu dópamín nýmyndunar, BMI og matvælavinnslu. Við komumst að því að lægri sársaukafull dópamínmyndun eins og mælt er með PET FMT dópamín nýmyndun í tengslum við 1) meiri BMI og 2) meiri val fyrir skynja "heilbrigða" matvæli. Við fundum einnig tengsl milli lægra dýraheilbrigða PET FMT dópamín nýmyndunar gildi og meiri mat á heilsufar matvæla, auk verulegrar fylgni við meiri ákjósanlegar skynjaðar "heilbrigðu" matvæli sem voru í raun ekki heilbrigð. Við fundum engin marktæk tengsl milli PET FMT dópamín nýmyndunar og meðaltals caloric innihald valinna matvæla.

Rannsóknir benda til þess að óskir og ofgnótt óheilbrigðra matvæla eru tveir af þeim mörgu sem stuðla að þyngdaraukningu og hærri BMI (Centers for Disease Control and Prevention; http://www.cdc.gov/obesity/index.html). Athyglisvert fannst okkur lægri dorsal striatal dópamín nýmyndun í tengslum við meiri fjölda valinna, skynja "heilbrigt" matvæli. Þrátt fyrir að þessi fylgni geti ekki valdið orsökum, bendir þessi niðurstaða til þess að ónæmur munur á dópamínmyndun á dorsal striatal getur leitt til hlutdeildar í einstökum munum fyrir val á matvælum. Hér leggjum við til að lægri sársauki PET FMT dópamín nýmyndun gildi tákna lægri tónn dópamín, sem til viðbótar við góða áreiti gerir ráð fyrir meiri phasic springa og kannski breytt viðbrögð við matvælum. AMeðal annars getur þessi munur á dorsal striatal dópamíni haft áhrif á vinnslu á vökvaörvandi áhrifum í sumum sótthreinsandi heilaberki, þar sem fyrri rannsóknir hafa sýnt breytingu á virkjun bæði á dorsalstriðum og smáfrumugerðarsvæðum með mataræði hjá einstaklingum sem eru næmir fyrir offitu . Neðri dorsal striatal dópamín getur einnig leitt til tengingar á milli dorsal striatum og dorsolateral prefrontal heilaberki (DLPFC), eins og lagt er til af nýlegum niðurstöðum . TÞess vegna getum við gert ráð fyrir því að dopamín tengdar dorsal striatal kerfi geti haft áhrif á skynjunarmun á heilsu með því að nota annaðhvort tengsl við sótthreinsandi vinnslu (þ.e. breytingar á bragðskynjunareiginleikum) eða kannski tengsl við DLPFC sem hefur verið sýnt fram á að gegna hlutverki við ofmeti áður valið val hlutir . Hagnýtur segulómun (fMRI) gæti lýst þessum hugsanlegu aðferðum einstakra mismunar í matvælastillingum og ofmeti heilsuverndar.

Upphaflega spáðu fyrir því að einstaklingar með lægri dorsal striatal dópamín myndu hafa meiri heildarvalkost í matvælum (þ.e. kjósa fleiri hluti sjálfstætt sem "heilbrigt" og "óhollt"), samanborið við einstaklinga með hærra dorsal striatal dópamín. En önnur niðurstaða rannsóknarinnar var sú að ofmeta heilsufar matvæla (þ.e. aukin heilsufari) en ekki hitaeiningar innihaldsefna fyrir valin matvæli eða val á hlutbundnum skilgreindum heilbrigðum matvælum, var verulega tengd við innrætt Dóraal striatal dopamín ráðstafanir. Þess vegna getur ein skýringin á niðurstöðum okkar um verulegt samband við aðeins „heilbrigða“ matvæli verið sú að matvæli sem eru talin „holl“ séu réttlætanlegri eftir því sem óskað er. Þetta getur sérstaklega átt við þar sem rannsókn okkar var vísvitandi gerð eftir matartíma einstaklinganna þegar heildarþráin eftir mat ætti að vera í lágmarki. Þess vegna höfðu einstaklingar meiri val á ofmetnum „hollum“ mat þó þeir hafi verið mettaðir og ekki svangir á þeim tíma. Framtíðarrannsóknir sem rannsaka tengsl milli innræns striatal dópamíns og fæðiskjörs í hungruðum og mettuðum ríkjum myndu rökstyðja þessa tilgátu enn frekar.

Einnig er hægt að halda því fram að heilsa skynjun krefst váhrifa og reynslu af matvælum til að öðlast vitneskju um heilsuverðmæti og það getur verið að mataræði lífsstíll muni hafa áhrif á eða breytt undirliggjandi dorsal striatal dópamín nýmyndun. Enn fremur gæti mismunur við þekkingu matvæla haft áhrif á munur á matvælastillingu eða ofmeti matvæla sem heilbrigð. Hins vegar höfðu einstaklingar tilkynnt í lok verkefnisins að þær væru kunnugt um öll matvæli (sjá aðferðir). Þrátt fyrir að við höfum ekki rannsakað muninn í mataræði, sýndum við með viljandi hætti einstaklinga sem ekki voru með mataræði á þeim tíma sem rannsóknin var gerð. Að auki voru allir einstaklingar ungir (aldursbilið 19-30) án þess að hafa sögu um áfengissjúkdóma og metið sig sem að meðaltali til framúrskarandi heilsu. Við metum einnig félagsleg staða og fannst engin áhrif. Hins vegar eru aðrar umhverfisáhrif á matvælasvið sem hægt er að kanna frekar í nánari rannsóknum til viðbótar við notkun dopamíns í striatalum.

Við gerum ráð fyrir að lúmskur einstaklingur munur á heilsu skynjun getur stuðlað að aukinni líkamsþyngdarstuðli með tímanum, þar sem greint hefur verið frá því að minniháttar hækkun á kaloríuminntöku daglega (hvort sem það er talið heilbrigt eða óhollt) stuðlar að heildarþyngdaraukningu . Þrátt fyrir að við höfum ekki fundið nein tengsl milli líkamsþyngdar og heilsufarsupptöku hér, ef til vill með meiri fjölda BMI, getur ofmetið heilsufar matvæla verið meiri í hærri BMI einstaklingum. Skortur á verulegum niðurstöðum á milli BMI og matvæla sem tengist hegðun getur einnig bent til þess að innrætt striatal dópamín tengist nánar mæðatengdri hegðun en BMI sjálft sem svipgerð þar sem BMI er undir áhrifum af ýmsum flóknum þáttum og getur ekki verið bestur spáaður af hegðun eða taugakerfi (sjá til skoðunar). Við fundum einnig ekki spár fyrir breytingu á BMI fyrir tímann sem liðinn var milli PET-kaups og hegðunarprófa, þó að breytingin á BMI fyrir einstaklinga væri lítill og ekki marktækur munur á tímapunktum. Hins vegar munu framtíðarrannsóknir sem nýta PET FMT dópamín nýmyndunarráðstafanir, ásamt matvælum og heilsu skynjun ráðstafanir, í íbúa með meiri BMI sveiflur væri afar mikilvægt.

Til að bæta við fyrri rannsóknum sem nýttu PET bindiefni sem binda dópamínviðtaka, nýttum við mælikvarða á getu dópamínmyndunar og sýndu að lægri dópamínmyndun í dorsalstriatumi (þ.e. caudate) samsvarar hærri BMI. Þó að það ætti að vera tekið fram vegna þess að þversniðs eðlis rannsóknarinnar er ekki hægt að taka endanlega niður orsök eða áhrif tengsl við lægri dorsal striatal FMT dópamín nýtingu gildi sem samsvarar hærri BMI. Rannsóknin okkar notaði hins vegar heilbrigða þyngd að meðallagi of þung / of feitum (þ.e. ómeðhöndluðum offitu) einstaklingum og því geta niðurstöður okkar bent til þess að lægri dorsal striatal presynaptic dópamín ráðstafanir gætu samsvarað tilhneigingu til offitu. Hins vegar getur það einnig verið að downregulation presynaptic dópamíns í kaudatinu hafi átt sér stað sem svar við miðlungi hærri BMI, þar sem sýnt hefur verið fram á að dópamínvirk merki er minnkuð sem svar við ofnotkun matvæla í dýraformum , , og ofnotkun matar er venjulega í tengslum við þyngdaraukningu sem leiðir til hærra BMI. Þrátt fyrir að við notuðum einstaklinga með takmarkaðan fjölda BMI í rannsókninni okkar, kannski litið á sem takmörkun rannsóknarinnar, finnum við í raun niðurstöðurnar enn meira sannfærandi með því að tengsl milli PET FMT dópamín nýmyndunar og BMI er til staðar án þess að meðfylgjandi sjúkdómsvaldandi offitusjúklingar. Þar að auki, þótt sýnishornastærð okkar (n = 16) var meiri en eða sambærileg við aðrar sýnishornastærðir í PET FMT rannsóknum (, , ), endurtekning á niðurstöðum okkar með stærri sýnishornastærð og breiðari BMI-bili myndi frekar styrkja niðurstöður okkar og gætu fundið meiri óskir fyrir óhollt matvæli í tengslum við lægri PET FMT dópamín nýtingu gildi, sem ekki voru greind í rannsókninni.

Í stuttu máli, þótt önnur taugaboðefnakerfi taki þátt í fóðrun og þyngdarstjórnun , rannsóknin okkar finnur hlutverk fyrir dorsal striatal dópamín í matvælum og heilbrigði skynjun matvæla hjá mönnum. Framtíðarspurningar sem nýta dopamín tengdar PET ráðstafanir eru mjög mikilvægar til að kanna hvernig innrætt dópamín, eins og heilbrigður einstaklingur munur á matvælatengdri hegðun, gæti tengst líkamsþyngd sveiflu hjá mönnum.

Fjármögnunaryfirlit

Þessi vinna var ríkulega fjármögnuð af NIH styrki DA20600, AG044292 og F32DA276840, og Tanita Healthy Weight Community Fellowship. Fjármögnunaraðilarnir höfðu ekkert hlutverk í rannsóknarhönnun, gagnasöfnun og greiningu, ákvörðun um að birta eða undirbúa handritið.

Meðmæli

1. Swinburn BA, Sacks G, Hall KD, McPherson K, Finegood DT, et al. (2011) Global heimsfaraldursfaraldur: lagaður af alþjóðlegum ökumönnum og staðbundnum umhverfi. Lancet 378: 804-814 [PubMed]
2. Hare TA, Camerer CF, Rangel A (2009) Sjálfsstjórnun í ákvarðanatöku felur í sér mótun vmPFC matakerfisins. Vísindi 324: 646-648 [PubMed]
3. Provencher V, Polivy J, Herman CP (2009) Skynjuð hollusta matar. Ef það er hollt geturðu borðað meira! Matarlyst 52: 340–344 [PubMed]
4. Grind K, Doucet E, Herman CP, Pomerleau S, Bourlaud AS, o.fl. (2012) "Heilbrigður", "mataræði" eða "hedónískt". Hvernig næringartilfellingar hafa áhrif á matvælatengd viðhorf og inntöku? Matarlyst 59: 877-884 [PubMed]
5. Johnson PM, Kenny PJ (2010) dópamín D2 viðtökur í fíkn-eins og launadreifingu og áráttuækt í offitu rottum. Nat Neurosci 13: 635-641 [PMC ókeypis grein] [PubMed]
6. Szczypka MS, Kwok K, Brot MD, Marck BT, Matsumoto AM, et al. (2001) Dópamínframleiðsla í bláæðasætinu endurheimtir fóðrun hjá dópamínbrjóðum músum. Neuron 30: 819-828 [PubMed]
7. Volkow ND, Wang GJ, Baler RD (2011) Verðlaun, dópamín og eftirlit með mataræði: áhrif á offitu. Stefna Cogn Sci 15: 37-46 [PMC ókeypis grein] [PubMed]
8. Dunn JP, Kessler RM, Feurer ID, Volkow ND, Patterson BW, o.fl. (2012) Tengsl dopamín gerð 2 viðtaka bindandi möguleika með fastandi taugakvilla hormón og insúlín næmi í offitu hjá mönnum. Sykursýki Care 35: 1105-1111 [PMC ókeypis grein] [PubMed]
9. Wang GJ, Volkow ND, Logan J, Pappas NR, Wong CT, o.fl. (2001) Hjarta dópamín og offita. Lancet 357: 354-357 [PubMed]
10. Ziauddeen H, Farooqi IS, Fletcher PC (2012) offita og heilinn: hversu sannfærandi er fíkniefnið? Nat Rev Neurosci 13: 279-286 [PubMed]
11. Cools R, Frank MJ, Gibbs SE, Miyakawa A, Jagust W, o.fl. (2009) Striatal dópamín spáir niðurstöðum sérstakri endurtekningar og næmi fyrir dópamínvirka lyfjagjöf. J Neurosci 29: 1538-1543 [PMC ókeypis grein] [PubMed]
12. Cools R, Gibbs SE, Miyakawa A, Jagust W, D'Esposito M (2008) Vinnuumhverfissparnaður spáir getu dópamínmyndunar í mönnum striatum. J Neurosci 28: 1208-1212 [PubMed]
13. DeJesus O, Endres C, Shelton S, Nickles R, Holden J (1997) Mat á flúoruðu m-tyrosín hliðstæðum sem PET hugsanlegur miðlar af dópamín taugaskermum: samanburður við 6-flúorDOPA. J Nucl Med 38: 630-636 [PubMed]
14. Eberling JL, Bankiewicz KS, O'Neil JP, Jagust WJ (2007) PET 6- [F] flúor-Lm-týrósín Rannsóknir á dópamínvirkri virkni hjá mönnum og óhóflegum frumum. Front Hum Neurosci 1: 9. [PMC ókeypis grein] [PubMed]
15. Wilcox CE, Braskie MN, Kluth JT, Jagust WJ (2010) overeating hegðun og Striatal dópamín með 6- [F] -Fluor-Lm-Tyrosine PET. J Obes 2010. [PMC ókeypis grein] [PubMed]
16. Barratt W (2006) The Barratt Simplified Measure of Social Status (BSMSS) sem mælir SES.
17. VanBrocklin HF, Blagoev M, Hoepping A, O'Neil JP, Klose M, et al. (2004) Ný forvera til framleiðslu á 6- [18F] Fluoro-Lm-týrósín ([18F] FMT): skilvirkt myndun og samanburður á geislameðferð. Appl Radiat Isot 61: 1289-1294 [PubMed]
18. Jordan S, Eberling J, Bankiewicz K, Rosenberg D, Coxson P, et al. (1997) 6- [18F] flúor-Lm-týrósín: umbrot, köfnunartækni með jákvæðri losun og 1-metýl-4-fenýl-1,2,3,6-tetrahýdrópýridínskemmdir í frumum. Brain Res 750: 264-276 [PubMed]
19. Snow BJ (1996) Fluorodopa PET skönnun í Parkinsonsveiki. Neurol 69: 449–457 [PubMed]
20. Vingerhoets FJ, Snow BJ, Tetrud JW, Langston JW, Schulzer M, o.fl. (1994) Positrón-losun, tómatfræðilegar vísbendingar um framvindu af völdum dopamínvirkra skaða af völdum MPTP. Ann Neurol 36: 765-770 [PubMed]
21. Mawlawi O, Martinez D, Slifstein M, Broft A, Chatterjee R, et al. (2001) Imaging mönnum mesolimbic dópamín sending með jákvæðri losun tomography: I. Nákvæmni og nákvæmni D (2) viðtaka breytu mælingar í ventral striatum. J Cereb blóðflæði Metab 21: 1034-1057 [PubMed]
22. Logan J (2000) Grafísk greining á PET-gögnum sem notaðar eru til baka og óafturkræf snefilefni. Nucl Med Biol 27: 661-670 [PubMed]
23. Patlak C, Blasberg R (1985) Grafískt mat á stöðugleika blóðgjafar frá upphafsgögnum. Generalizations. J Cereb blóðflæði Metab 5: 584-590 [PubMed]
24. Laakso A, Vilkman H, Bergman J, Haaparanta M, Solin O, et al. (2002) Mismunur á kynbundinni presynaptískri dópamínmyndunargetu hjá heilbrigðum einstaklingum. Biol Geðræn vandamál 52: 759-763 [PubMed]
25. Parker BA, Sturm K, Macintosh CG, Feinle C, Horowitz M, et al. (2004) Tengsl milli fæðu og mælinga á sjónrænum mælikvarða á matarlyst og öðrum tilfinningum hjá heilbrigðum eldri og ungum einstaklingum. Eur J Clin Nutr 58: 212-218 [PubMed]
26. Hare TA, Malmaud J, Rangel A (2011) Með áherslu á heilsuþætti matvæla breytist gildi merki í vmPFC og bætir mataræði val. J Neurosci 31: 11077-11087 [PubMed]
27. Berridge KC (2009) 'Liking' og 'vilja' matvælaverðlaun: heila hvarfefni og hlutverk í átröskunum. Physiol Behav 97: 537-550 [PMC ókeypis grein] [PubMed]
28. Goto Y, Otani S, Grace AA (2007) Yin og Yang dópamín losun: nýtt sjónarhorni. Neuropharmacology 53: 583-587 [PMC ókeypis grein] [PubMed]
29. Stice E, Yokum S, Burger KS, Epstein LH, Lítil DM (2011) Unglingar í hættu á offitu sýna meiri virkjun striatala og sótthreinsandi svæða í mat. J Neurosci 31: 4360-4366 [PMC ókeypis grein] [PubMed]
30. Wallace DL, Vytlacil JJ, Nomura EM, Gibbs SE, D'Esposito M (2011) Dópamínörvandi brómókriptín hefur mismunandi áhrif á frammistöðu og virkni í vinnslu minni. Front Hum Neurosci 5: 32. [PMC ókeypis grein] [PubMed]
31. Mengarelli F, Spoglianti S, Avenanti A, di Pellegrino G (2013) kaþólikka tDCS yfir vinstri framhliðarlíffæri minnkar valbreytileika breytinga. Cereb Cortex. [PubMed]
32. Katan MB, Ludwig DS (2010) Extra kaloríur valda þyngdaraukningu - en hversu mikið? JAMA 303: 65-66 [PubMed]
33. Matarörðugleikar eykur mat á matvælum dopamín D2008 viðtaka (D2R) hjá rottum líkamsþyngdar eins og metið er með in vivo muPET hugsanlegri myndun ([2C] raclopride) og í- vitro ([11H] spiperón) sjálfgeislun. Synapse 3: 62-50 [PubMed]