אכילה מאוכזבת בקרב מתבגרים שמנים קשורה להקטנת נפח אורביטופרונטלי ותפקוד לקוי (2011)

מעיין,^{2,4 *} C Hoogendoorn,^1* V זיעה,¹ א^1,3,4

קשר ללימודים מלאים

השמנת יתר (כסף האביב). 2011 יולי; 19 (7): 1382-1387.

¹ המחלקה לפסיכיאטריה, בית הספר לרפואה של אוניברסיטת ניו יורק, 550 השדרה הראשונה, ניו יורק, ניו יורק 10016, ארה"ב.

² המחלקה לפסיכיאטריה של הילד, בית הספר לרפואה של אוניברסיטת ניו יורק, 550 השדרה הראשונה, ניו יורק, ניו יורק 10016, ארה"ב.

³ החוג לרפואה, ניו יורק אוניברסיטת הספר לרפואה, 550 השדרה הראשונה, ניו יורק, ניו יורק 10016, ארה"ב.

⁴ מכון קליין למחקר פסיכיאטרי, 140 אולד אורנגבורג Rd. אורנגבורג ניו יורק 10962, ארה"ב

אצל מבוגרים, השמנת יתר נקשרה עם אכילה מעוותת, ירידה בכמות החומר האפור בקליפת המוח וביצועים נמוכים יותר על הערכות קוגניטיביות. הרבה פחות ידוע על יחסים אלה בגיל ההתבגרות ואין מחקרים העריכו אמצעים התנהגותיים, קוגניטיביים ונוירוסטרוקטורליים באותה קבוצה של משתתפי המחקר. מחקר זה בחן את הקשר בין השמנת יתר, תפקוד מנהל, disinhibition, ואת נפחי המוח בקרב בני נוער בריאים יחסית. המשתתפים כללו 54 שמנים ו 37 מתבגרים רזה. המשתתפים קיבלו סוללה קוגניטיבית, שאלונים של התנהגות אכילה, והדמיה תהודה מגנטית (MRI). הערכות נוירופסיכולוגיות כללו משימות המכוונות לתפקוד האונה הקדמית. התנהגויות אכילה נקבעו באמצעות שאלון אכילת שלושת הגורמים (TFEQ), ובדיקות MRI מבניות בוצעו על מערכת MRI של 1.5 T Siemens Avanto MRI (סימנס, ארלנגן, גרמניה) כדי לקבוע את נפח החומר האפור במוח. מתבגרים רזים ושמנים היו תואמים לגיל, שנות השכלה, מין ומעמד סוציו-אקונומי. יחסית לבני נוער רזים, למשתתפים שמנים היו רמות גבוהות יותר באופן מובהק של אי-עיכוב ב- TFEQ, ביצועים נמוכים יותר במבחנים הקוגניטיביים, ונפח קליפת המוח הנמוך. Disinhibition משמעותית בקורלציה עם Body Mass Index, Stroop צבע Word הציון, ואת נפח קליפת אורביטופרונטלי. זהו הדיווח הראשון של האסוציאציות הללו בקרב מתבגרים ומצביע על החשיבות של הבנה טובה יותר של הקשר בין חסרים נוירו-מבניים לבין השמנת יתר.

מילות מפתח: השמנת יתר, מתבגרים, disinhibition, MRI, האונה הקדמית, קוגניציה, קליפת המוח אורביטופרונלית

מבוא

השכיחות של השמנת ילדים בגיל ההתבגרות בארה"ב יש יותר מאשר שילש מאז 1970. למרות הראיות האחרונות עולה כי השמנה בילדות יכול להיות מפולס, השיעורים הגבוהים הנוכחיים לחזות בעיה לבריאות הציבור הממשמש ובא מעורבים מחלות לב וכלי דם ומחלות אנדוקריניות (1).

אי-אכילת התנהגות אכילה, המאופיינת בחלקה כנטייה לאכול באופן אופורטוניסטי בתגובה לרמזים סביבתיים, קשורה זה מכבר בהשמנה בקרב בני נוער ומבוגרים (2). כישלון הבקרה הקשור בצריכה הקלורית המוביל להשמנת יתר בסופו של דבר עלול להתרחש בכמה רמות במוח, כולל ההיפותלמוס (3), ועל פי עבודה עדכנית יותר, בקליפת המוח (4). סדרה של מחקרים תפקוד הדמייה תפקודית של אנשים רזים שמנים בשני מדינות רעב ומזין הראו כמה אזורים קליפתיים כולל cingulate הקדמי, prefrontal המדיאלי (5), אינסולה, cingulate האחורי, הזמני, ואת הקורטקס אורביטופרונטלי (6) כדי להיות מופעל באופן דיפרנציאלי בהתאם לרמת השובע ו- BMI, דבר המעיד על מעורבותם בוויסות צריכת הקלוריות. ההבנה של OFC כאזור מפתח בעיכוב ההתנהגות נמתחת חזרה למקרה של פיניאס גייג ', 19 המצער^th בן המאה, ששרד תאונה שגרמה נזק לקורטקס האורביטופרונטאלי שלו, שהביא לשינויים באישיות ולאימפולסיביות מוגברת (7).

ממצאים Neurostructural גם היו מתואמים עם מסת הגוף BMI (BMI). במחקר קטן על נשים 55 שנים של גיל ומעלה, אשר השתמשו במורפומטריה המבוססת על ווקסל (VBM), BMI היה בקורלציה שלילית עם נפח החומר האפור במספר אזורים חזיתיים, כולל אורביטופרונטלי שמאל, חזית ימין נחות, ו gyri precentral ימין בנוסף לאזורים אחרים, כולל המוח הקטן, כמו גם אזור אחורי ימני גדול המקיף את הפרריפוקמפוס, fusiform, ואת lyual gyri (8). מחקר גדול יותר על מבוגרים 1,428 מצא מתאם שלילי בין גברים בין BMI לבין החומר האפור הכולל, כמו גם אזורים מסוימים במוח כגון בלוטות טמפורליות דו - צדדיות דו - צדדיות, אונות מעי גס, אונות חזיתיות, פרקינוס, המוח התיכון והאונה הקדמית של המוח הקטן (9). מחקר VBM נוסף הראה כי למבוגרים שמנים יש צפיפות חומר אפורה נמוכה יותר באזורים כגון פרוקלית אופקולום, gyrus חזיתית באמצע, gyrus שלאחר מרכז, כמו גם putamen (10). הקבוצה שלנו תיארה חריגות neurostructural בקרב מתבגרים שמנים עם סוג 2 סוכרת mellitus (T2DM) (26), אך למיטב ידיעתנו לא נמצאו גירעונות כאלה בקרב בני נוער שמנים ללא T2DM.

בנוסף לממצאים מבניים, הערכות קוגניטיביות הוכיחו כי תפקוד מנהלים ומעכבת תגובה עלולים להיפגע בקרב אנשים שמנים וילדים בגיל ההתבגרות. מחקר אחד שערך טומוגרפיה של פליטת פוזיטרונים (PET) ומבחנים קוגניטיביים מצא שמבוגרים שמנים הורידו את חילוף החומרים של הגלוקוז הפריפרונטלי הבסיסי, כמו גם את הביצועים המופחתים במשימה של סטרופ, מבחן של תשומת לב סלקטיבית ותפקוד מנהל (11). מחקרים אחרים על תפקוד מנהלים ועכבות תגובה אצל מבוגרים הראו קשר שלילי של משתנים אלו עם BMI (12-14). יתר על כן, מתבגרים שמנים מאוד להראות ירידה בתפקוד על משימות המבצעת לעומת נתונים נורמטיביים (15).

החוקרים שיערו כי בהתאם לממצאים הקודמים באמצעות שאלון אכילת שלושת הגורמים (TFEQ), למתבגרים שמנים יהיו דירוגים גבוהים יותר של דיווח עצמי על התנהגויות אכילה. עוד שיערנו כי מתבגרים שמנים יהיו בעלי ציונים נמוכים יותר בהערכות של תפקוד מנהלים ושלמות מופחתת באמצעים נוירו-מבניים של האונה הפרונטאלית (כמויות של חומר אפור המבוסס על MRI, כמו גם על נפחי מוח אזוריים). בנוסף, אנו מניחים כי disinhibition על TFEQ יהיה שלילי הקשורים עם ציונים קוגניטיביים על תחומים רלוונטיים, כמו גם עם מדידות מבוססות MRI של אזורים במוח המעורבים בתגובה עיכוב וניהול המבצעת.

שיטות

משתתפים והליכים

תשעים ואחת בני נוער (14-21y / o), 37 רזים (BMI <25 ק"ג / מ ')² או יחס מותן לגובה <0.5) ו- 54 השמנת יתר (BMI ≥30 ק"ג / מ ')² או> 95 אחוזים ל- BMI לגיל ולמין) השתתפו במחקר. שמונים ואחד מהם (36 רזים, 45 שמנים) קיבלו MRI. עשרה מתבגרים לא קיבלו בדיקת MRI מהסיבות הבאות: שניים לא קיימו את הפגישות שלהם, אחד היה בהריון ובחרנו לטעות בצד הבטיחות, אחד לא יכול היה לסבול את ה- MRI (קלסטרופוביה), ולשישה היה BMI> 50 ק"ג / מ '² ועבר את גודל הגוף שיכול להיות מאוכלס על ידי הסורק.

משתתפים רזים היו בגיל ממוצע של 17.3 ± 1.6 שנים ו שמנים 17.5 שנים ± 1.6 שנים. שתי הקבוצות התאימו גם לשנים של השכלה, מגדר ומעמד חברתי-כלכלי, והן היו כולן בטווח הנורמלי מבחינה קוגניטיבית. עדויות של נוירולוגיות, רפואיות (מלבד דיסליפידמיה, עמידות לאינסולין של T2DM, מחלת שחלות פוליציסטיות, או יתר לחץ דם), או פסיכיאטריות (כולל דיכאון ואלכוהול או התמכרות לסמים אחרים), לא נכללו פרטים מהשתתפות במחקר. T2DM גם לא נכללו פרטים מהשתתפות. המשתתפים והוריהם נתנו הסכמה מדעת בכתב והם קיבלו פיצוי על הזמן ועל אי הנוחות שלהם. פרוטוקול המחקר אושר על ידי בית הספר לרפואה של אוניברסיטת ניו יורק.

כל משתתפי המחקר סבלו מדגימת דם שנלקחה לאחר שעה של 10-שעה להערכת רמות גלוקוז, אינסולין, שומנים ודלקות (רגישות גבוהה ל- C-Reactive Protein, hs-CRP). גלוקוז נמדד בשיטה של ​​גלוקוז אוקסידאז (VITROS 950 AT, Amersham, אנגליה), אינסולין על ידי chemiluminescence (Advia Centaur, Bayer Corporation) ו- CRP נמדדה בפלסמה באמצעות אימונואזי אנזימטי (Vitros CRP slide, Ortho Clinical Diagnostics). רגישות לאינסולין נאמדה באמצעות מודל הומיאוסטזיס הערכה של התנגדות אינסולין (HOMA-IR).

הערכות

הערכה נוירופסיכולוגית

ערכנו הערכה רחבה של פונקציות נוירו-קוגניטיביות, כולל הישגים אינטלקטואליים, זיכרון עדכני, זיכרון עבודה, תשומת לב ותפקוד מנהלים. שיערנו כי יהיו הבדלים בתפקודי האונה הקדמית בין מתבגרים רזים והשמנים ולכן הגבלנו את הניתוחים שלנו לבדיקות נוירו-קוגניטיביות המשקפות את שלמות האונה הקדמית ותפקודי ביצוע שלמים, כלומר מבחן איגוד מילים בעל פה (COWAT), שביל ביצוע חלקי בדיקה & B, משימת סטרופ, אינדקס תשומת לב / ריכוז של הערכת טווח רחב של למידה וזיכרון (WRAML) ומדד זיכרון העבודה של ה- WRAML. למעט ה- WRAML והסטרופ, המספקים ציונים סטנדרטיים בתיקון גיל, מדווחים על ציונים גולמיים. כל המבחנים הניתנים הם מכשירים נוירו-פסיכולוגיים סטנדרטיים המתוארים בפירוט במקום אחר (16).

שלושה שאלון אכילה פקטור (TFEQ)

מאפייני התנהגות האכילה הוערכו באמצעות TFEQ. ה- TFEQ הוא מכשיר 51-item, המורכב משלוש קבוצות משנה שמודדות איפוק (כלומר, שליטה קוגניטיבית על התנהגות אכילה, פריטי 21), disinhibition (כלומר, הרגישות של אכילה בתגובה גורמים רגשיים רמזים חושי, פריטים 16), ו רעב (כלומר, הרגישות של אכילה בתגובה לרגשות של רעב, פריטים 14). ה- TFEQ נמסר כשעה לאחר שהנבדקים אכלו ארוחת צהריים.

MRI רכישת וניתוח תמונות

כל הנבדקים נלמדו על אותו 1.5 T סימנס Avanto מערכת MRI, אשר יש קוטר 65 אינץ 'נשא שולחן מתאים עד אדם קילו 400. רכשנו T1, משוקלל- magnetization מוכן הרכישה הרכישה הד הד (MPRAGE, TR 1300 MS, TE 4.38 MS, TI 800 MS, FOV 250 × 250, עובי פרוסה 1.2 מ"מ, NEX 1, זווית Flip 15 °, גודל מטריקס 256 × 256, 192 פרוסות העטרה).

WM / GM ניתוח וולומטרי

נורמליזציה מרחבית פילוח של תמונות MPRAGE מנוצל נהלים אוטומטיים כמתואר (17) תוכנת המיפוי הפרמטרית הסטטיסטית (SPM5). תמונות MPRAGE תוקנו לראשונה עבור אותות שאינם אחידים ו מנורמל מרחבית על תקן NCNUMX מונטריאול נוירולוגיות תבנית. באמצעות אלגוריתם סיווג הרקמות ב- SPM1, פילחנו את התמונות MPRAGE מנורמל לתוך החומר האפור שלהם (GM), חומר לבן (WM), מחיצות נוזל cerebro-spinal (CSF), אשר מייצגים את ההסתברות של כל voxel להיות מסווג GM, WM או CSF. אלה מחיצות מפולחים היו לאחר מכן מנורמל לתבניות סטנדרטי שלהם. בנוסף לביצוע הערכה מוחית מוחלטת, ובהינתן שבמהלך ההתבגרות בגיל ההתבגרות, המילינגציה של האונה הפרונטאלית עדיין מתמשכת, השתמשנו בשתי תבניות שונות כדי לגזור את אזורי העניין (ROI) באונה הקדמית. אלה היו SPM אוטומטי אנטומי תיוג (AAL) (18) תבנית ושיטה שפורסם באונה חזיתית אמין שלנו פרלציה (19). תבנית AAL שימשה כדי לגזור אונה חזיתית מוחלטת, אזור cingulate הקדמי, ואזור אורביטופרונטלי. שיטת הפרצלציה שלנו שימשה לגזור אזור פרפרונטאלי (האונה הקדמית פחות באזור המנוע המשלים). אנו לכמת את הפרופורציות של WM, GM, CSF כרכים בכל המוח ואת אזורים חזיתיים ברמת המקרה על ידי מיפוי הראשון האזורים לכל מחיצה מפולגת ולאחר מכן ממוצעים הערכים על פני נושאים עבור כל אחת משתי הקבוצות.

ניתוח סטטיסטי

ערכנו דגימות עצמאיות דו-זנביות שבדקו הבדלים בין קבוצות בנתונים הדמוגרפיים, הנתונים האנדוקריניים, הנתונים הקוגניטיביים ונפחי המוח וכן מתאם בין פירסון בין ציון חוסר ההפרעה ב- TFEQ לבין ה- BMI, ציון המילה בצבע סטרופ ונפח חומר אפור בקליפת המוח האורביטפרונטלית. לא נכללו נתונים שהיו מעבר ל -2 סטיות תקן מהממוצע של הקבוצה עבור אותו משתנה. בהתחשב בכך שיש שונות אישית בנפחי המוח האזוריים הקשורים לגודל הראש הכללי, מדדנו את גודל הכספת התוך גולגולתי (ICV) של כל אדם והשתמשנו בערכי ה- ICV כדי להתאים את נפחי המוח האזוריים. לכן, כדי לאפשר השוואה למחקרים אחרים ולתת לקורא תחושה של גודל אזורי המוח שנחקרו, הטבלה המתארת ​​את נפחי המוח האזוריים מציגה את הנפחים הגולמיים (שאינם מותרים). עם זאת, השוואה סטטיסטית והגודל המשמעות וההשפעה עבור כל ההדמיה שהוצגו ניצלו את נפחי המוח המותאמים (שעברו התאוששות).

תוצאות

דמוגרפיה ונתונים אנדוקריניים

קבוצות הנושא תואמו לגיל, מין, ציון בית הספר, ומצב הולינגשייד כלכלי-חברתי (SES). השמנת יתר הייתה גבוהה יותר ב BMI, וכצפוי היה גם לחץ דם סיסטולי ודיאסטולי גבוה יותר, רמות אינסולין בצום ורמת גלוקוז (אך כולם בטווח הנורמוגלימי) וכן הערכת המודל ההומיאוסטטי של עמידות לאינסולין (HOMA-IR ), טריגליצרידים, ליפופרוטאין בצפיפות נמוכה (LDL), ורגישות גבוהה C-reactive protein (CRP). בחולים עם השמנת יתר היו גם רמות נמוכות יותר של ליפופרוטאין בצפיפות גבוהה (HDL). בבקשה התייחס ל לוח 1.

שלושה פקטור שאלון אכילה

מתבגרים שמנים קיבלו ציון גבוה משמעותית בהשוואה למשתתפים רזים בגורם ההפרעה של שאלון אכילת שלושה גורמים (6.85 ± 3.55 לעומת 3.91 ± 1.96, p <0.000, d (d) של כהן = 1.07), כמו גם גורם הרעב (6.60 ± 3.37 לעומת 4.68 ± 2.84, p = 0.008, d = 0.81) וגורם האיפוק הקוגניטיבי (9.19 ± 4.30 לעומת 6.78 ± 4.11, p = 0.012, d = 0.57). שים לב שחזרנו על ניתוחים אלו עבור קבוצת המשנה של 81 משתתפים עם MRI והתוצאות היו למעשה ללא שינוי (נתונים לא מוצגים).

אמצעים קוגניטיביים

יחסית למתבגרים רזים, מתבגרים שמנים היו בעלי תפקוד קוגניטיבי גרוע יותר בכל משימת האונה הקדמית, הבולטת ביותר עבור ה- Stroop (מדד של עיכוב), ואת מדד זיכרון העבודה של ה- WRAML, גם כאשר שלחנו את ה- IQ המשוער. בבקשה התייחס ל לוח 2.

מאחר ונושאים של 10 לא קיבלו הערכה של MRI (לפרטים עיין בקטע המשתתפים והנהלים לעיל), חזרנו על הניתוחים שלנו לתת-קבוצה של מתבגרים 81 שהיו להם MRI והכוונה והחשיבות של התוצאות הקוגניטיביות נותרו ללא שינוי (נתונים לא מוצג).

הדמיה מוחית

האונה הפרונטאלית נפח החומר האפור (בסנטימטרים מעוקבים) הסתמנה קטנה יותר, אם כי לא ברמה מובהקת סטטיסטית, בקרב מתבגרים שמנים (265.3 ± 29.5 לעומת 269.6 ± 26.7; שאריות 0.00369 ± 0.018312 לעומת 0.00609 ± 0.014076, p = 0.139, d = 0.35). יש לציין כי למרות ההבדלים המוחלט בין הכרכים הללו היה קטן, הניתוחים נערכו לאחר שיורית ל- ICV ואת ערכי משמעות וגודל ההשפעה משקפים ניתוחים אלה. יתר על כן, על מנת לשלוט על ההשפעות ההתפתחותיות האפשריות של הגיל על הכרכים הקדמיים והמוחיים, ניתחנו מחדש את הניתוחים שלנו המשתנים בהתאם לגיל. מצאנו כמות נמוכה משמעותית של חומר אפור עבור בני נוער שמנים בקורטקס אורביטופרונטלי (32.3 ± 3.68 לעומת 33.3 ± 3.99; שאריות 0.00781 ± 0.024944 לעומת 0.01227 ± 0.018947, p = 0.005, d = 0.66). ההבדלים בקבוצת ה- OFC לא השתנו לאחר השגת לחץ דם סיסטולי או HOMA-IR. אזורים אחרים במוח שהוערכו, כולל קליפת המוח הפריפרונטאלית וקורטקס הסינגול הקדמי, לא היו שונים משמעותית בין משתתפים שמנים ורזים. משתנים לגיל לא שינו אף אחד מהקשרים האלה.

עמותות

מצאנו קשר משמעותי בין TFEQ לבין מדדי נפח קוגניטיביים, BMI ו- MRI. באופן ספציפי, ציון גורם ההפרעה ב- TFEQ הראה מתאם משמעותי עם BMI (r (81) = 0.406, p <0.001), ציון Stroop Color-Word (r (77) = -0.272, p = 0.017) ו- OFC אפור. נפח החומר (r (71) = -0.273, p = 0.021). על מנת להבין עוד יותר את הקשר בין נפח OFC ודיסינבינציה, חקרנו את הקשר בנפרד עבור שתי הקבוצות. מצאנו כי אין קשר בין הפרעה ועצמת נפח OFC עבור אנשים שמנים (r (40) = -0.028, p = 0.864), ואילו היה קשר חזק לקבוצה הרזה (r (31) = -0.460, p = 0.009). הקשר בין ציון גורם ההפרעה לבין ה- BMI וסטרופ נותר משמעותי עבור קבוצת המשנה של אנשים עם MRI (נתונים לא מוצגים).

דיון

כצפוי, למתבגרים שמנים היו רמות גבוהות יותר באופן מובהק של אי-דיכוי, רעב וריסון קוגניטיבי ב- TFEQ. למרות שרמות גבוהות יותר של איפוק קוגנטיבי בקרב מתבגרים שמנים היו מופיעות על גבי בדיקה ראשונית, הן תואמות את המודל המתואר של "איפוק נוקשה", שבו אדם עם אכילה לא מרוסנת וריסון קוגניטיבי עשוי נוטים להגביל את המזון במצבים מסוימים, אך הוא מזין יתר על המידה באחרים (20).

התוצאות הנוירו-מבניות שלנו בקרב מתבגרים שמנים עולים בקנה אחד עם הממצאים בספרות הבוגרים (8, 9) הוכחת הפחתת נפח החומר האפור. במדגם המתבגר שלנו היו אלה הירידות המשמעותיות ביותר לקורטקס האורביטופרונאלי, אזור מוחי חשוב בבקרת הדחפים, אך גם הראה מגמה חלשה לאונה חזיתית שלמה. אנו משערים כי הפחתות נפח מתוחכמות יותר הקיימות באזורי מוח אחרים בקרב מתבגרים שמנים עשויים להגיע למעשה למשמעות סטטיסטית במדגם מורחב.

חשוב לציין שדו"ח זה, מצאנו את הקבוצה עם משקל עודף לא רק ציוני disinhibition גבוה יותר על TFEQ, אבל ביצועים נמוכים יותר על בדיקות קוגניטיביות המשקף תפקודים המוח נחשב מרכזי מרכזי עיכוב התנהגותי, גם כאשר השליטה עבור IQ. מתוך אזורי האונה הפרונטאלית והפונקציות שציינו, התענייןנו במיוחד בבדיקת הקשר בין גורם ה- disinhibition של ה- TFEQ לבין ה- OFC, אזור מוח חשוב ביותר לעיכוב התנהגותי (בקרת דחף). בחרנו את ה- Stroop כי הוא היחיד מבין משימות האונה הקדמית שלנו (כולל אלה שמפעילות תפקידים בכירים), אשר בודק במיוחד את היכולת לעכב תגובות אוטומטיות. זהו הקבלה הקוגניטיבית הישירה של הגורם ההתנהגותי (גורם disinhibition של TFEQ) ואזור המוח (OFC), המעורבים גם במעכבים של תגובות אוטומטיות. האינטרס שלנו היה לברר את תפקודי (Stroop לעומת משימות חזיתיות אחרות, כי לא למדוד את עיכוב התגובה) ואת האנטומיה (OFC) הספציפי של הממצאים שלנו ואת הקשר שלהם לגורם disinhibition של TFEQ.

כמו כן, מצאנו קשרים משמעותיים בין ציוני גורמי disinhibition ובין נפח BMI ו- OFC. כאשר הקשר בין disinhibition לבין נפח OFC נבדק בנפרד המשתתפים רזה שמנים, מצאנו קשר שלילי חזק רק עבור הקבוצה רזה. ייתכן כי אנשים שמנים כבר חוו רמה קריטית של disinhibition- (אשר כפי שהוכחנו קשורה BMI), לפיה disinhibition נוספת אינה משתקפת בבירור שינויים נוספים OFC, אבל אולי באזורים שונים במוח או רשתות לא מוערך כחלק ממחקר זה. אפשרות נוספת לממצאים שונים אלה עבור כל אחת משתי קבוצות המשקל היא, כי בהתחשב בכך שלקבוצות השמנת יתר יש מידה גבוהה יותר של תמיכה בפריט, הן עשויות להיות רגישות יותר לנושאים של רצוי חברתי ולכן הן עשויות להיות פחות מדווחות באופן מלא על היקף ההתעלמות ההתנהגותית שלהם באכילה, ומפחיתה את הקשר בקבוצה זו. לבסוף, זה אפשרי גם כי המגבלה טווח, כלומר תופעות של מתאם יורדים כאשר השונות היא ירידה כפי שקורה כאשר אנו מחלקים המדגם שלנו בשניים יכול להשפיע על התוצאות שלנו.

בעוד שמחקרינו מראים כי אי-הדבקה בהתנהגות האכלה קשורה לירידה בתפקוד המבצעי ובכמויות החומר האפור בחזית, האופי החתך של העיצוב שלנו אינו מאפשר לנו לטפל בסוגיית הכיווניות או הסיבתיות. עם זאת, יש כמה תיאוריות סבירות לגבי כיוון של עמותות אלה.

אפשרות אחת היא שחסרונות מוחיים ראשוניים מבניים או תפקודיים מובילים לאכילה ולהקטנת תפקודים נוירו-קוגניטיביים. שורה זו של חשיבה נתמכת חלקית על ידי עבודה המציגה disinhibtion ב התנהגות אכילה כדי להעלות צריכת קלוריות מוגברת (21) והשמנת יתר (22). זה גם עולה בקנה אחד עם עבודה הדמיה תפקודית להוכיח כי אנשים, אשר בתגובה לצריכה חזותית של מאכלים טעים להראות הפעלה חלשה של מעגלים תגמול המוח, נמצאים בסיכון מוגבר לעלייה במשקל בעתיד (23); אולי הם זקוקים לגירוי גדול יותר (יותר מזון) כדי לגזור את תגמול אותו.

הסבר אפשרי נוסף הוא שחסרים מבניים במוח כמו אלה שהוכיחו במחקר זה נובעים מהשמנת יתר ומהתנגדות האינסולין הקשורה אליה. אפשרות זו נתמכת על ידי מחקר אורך 24 שנה מראה עלייה BMI בתחילת בגיל העמידה בקורלציה עם נפח האונה הזמני ירד בחיים מאוחר יותר (24). כמו כן, תמיכה זו הסדר האפקט הוא שלנו עבודה במבוגרים שבו אנו מוצאים כי כרכים בהיפוקמפוס היו קשורים עם ליקויים בסובלנות גלוקוז (25), כמו גם אצל מתבגרים עם T2DM, שם אנו מוצאים ליקויים קוגניטיביים והפחתות באונות האונה הקדמית ובשלמות החומר הלבן microstructural (26). אנו מניחים שהתנגדות האינסולין הקשורה בהשמנת-יתר של קבוצת מתבגרים עם משקל עודף עשויה לתרום לירידה בתפקוד הביצועי ובחסרונות המבניים. תיארנו מודל אפשרי להשפעות אלו (27) שבו אנו משער כי עמידות לאינסולין קשורה לירידה בתפקוד כלי הדם במוח הקשור לתפקוד לקוי של האנדותל. אנו יודעים כי במהלך הפעלת המוח, כגון מתרחשת בעת ביצוע משימה קוגניטיבית, יש עלייה בפעילות הסינפטי באזור המוח מעורב. במוח הנורמלי התוצאה היא vasodilation אזורית ובכך להגדיל את זמינות הגלוקוז לאזור זה כדי לתמוך בביקוש הקוגניטיבי גדל (28). לכן, תגובתיות כלי הדם, המהווה אינטגרלי זרימת דם מוחין מוסדר היטב, הוא המפתח לשמירה על הסביבה העצבית האופטימלית במהלך הפעלת המוח (29). מחקר המראה תפקוד לקוי של האנדותל אצל ילדים שמנים, עוד לפני התפתחות הסוכרת (30), תומך עוד הנחה זו. בנוסף, הסמן הדלקתי C-reactive protein (CRP) הועלה אצל מתבגרים שמנים שלנו. במחקרים שבחנו קבוצות גדולות של מבוגרים, חוקרים מצאו רמות גבוהות יותר של ציטוקינים דלקתיים כמגשרים משוערים של ירידה קוגניטיבית בקרב אנשים עם תסמונת מטבולית (31-34). מנגנון אפשרי להשפעות קוגניטיביות אלה מסופק על ידי נתונים בבעלי חיים המראים כי ציטוקינים דלקתיים עודפים יכולים להפחית את הפוטנציאל הקבוצתי לטווח ארוך (LTP), תהליך המובן כחיוני באיחוד הזיכרון בהיפוקמפוס. ציטוקינים דלקתיים עלולים גם לגרום לליקוי נוירוגנזה ונוירופלסטיות, תהליכים חיוניים להיווצרות זיכרונות ושמירה על שלמות עצבית מבנית.

אפשרות שלישית היא כי השפעות אלה הן דו כיווניות, שלפיהן ההתעלמות ההתנהגותית נוטה להשמנה, דבר שעלול להשפיע לרעה על אזורי המוח האחראים על תפקוד המבצעת ועל עיכוב צריכת הקלוריות, ובכך גורם למעגל קסמים של תפקוד לקוי. אפשרות שלישית זו יכולה לעזור להסביר מדוע זה כל כך קשה לאנשים לרדת במשקל פעם זה כבר צבר.

אנו מעודדים מהעובדה כי בין אזורי המוח המעטים שערכנו, ה- OFC, אזור מוח שהוכח כחשוב בעיכוב התנהגותי הן במחקרים בבעלי חיים והן בבני אדם, ניצל את הירידה המשמעותית ביותר בקרב מתבגרים שמנים. הממצאים שלנו, כולל ביצועים נמוכים יותר במבחנים קוגניטיביים שחשבו לדרוש OFC שלם, יחד עם הפחתות נפח באזור זה הקשורים disinhibition התנהגותי להצביע על חשיבותו הצפויה במשקל.

למחקר זה יש מגבלות ברורות. ראשית, מדובר בראיית חתך שאינה מאפשרת לנו להגיב על סיבתיות ברורה. שנית, בהתחשב בגודל המדגם הצנוע יחסית הגבלנו את המדידות שלנו לאזורי מוח שבמחקרים קודמים נמצא כי הם קשורים להשמנה או להפרעה, או כאלה שיש לנו סיבות תיאורטיות טובות להאמין שיכולות להיות מעורבות בהן. לכן יתכן שישנם אזורי מוח אחרים, שלא הערכנו, שעשויים להיות מעורבים. מגבלה שלישית במחקרנו היא שיש לנו רק את המשקל הנוכחי של המשתתפים ואנחנו לא יכולים להגיב על משך ההשמנה; המדגם אותו למדנו עשוי להשתנות במידה ניכרת למשך ההשמנה ולעמידותו לאינסולין. עם זאת, למחקר שלנו יש נקודות חוזק משמעותיות, כולל התאמה מדוקדקת בין קבוצות, הערכות רב מימדיות שנערכו ושיטות ה- MRI המשוחזרות המשמשות לניתוח נתוני ה- MRI.

כדי להבין טוב יותר את הנושאים המתוארים כאן, העבודה בעתיד צריך להעריך נושאים longitudinally, מעקב אחר התפתחות השמנת יתר על פני זמן תוך מדידת מדידות קוגניטיבית, התנהגותית, neurostructural. לחלופין, ההבנה שלנו יכולה להשתפר גם באמצעות מחקר שמטרתו לבחון את ההשלכות של טיפול מוצלח בהשמנת יתר (כגון ניתוח בריאטרי), ובכך לוודא אם חלק מהליקויים הללו הפיכים. יתרה מזאת, עבודה עתידית צריכה להעריך גורמים אפשריים אחרים כגון ציטוקינים פרו-ואנטי דלקתיים, כמו גם שימוש בטכניקות MRI רגישות יותר כגון דיפוזיה טנסור הדמיה (DTI).

תודות

המחקר נתמך על ידי מענקים של המכון הלאומי לבריאות R21 DK070985 ו RO1 DK083537 ו, נתמך בחלקו על ידי Grant1UL1RR029893 מהמרכז הלאומי למשאבי מחקר. המחברים מבקשים להודות לילדים ולמשפחות שהשתתפו במחקר זה, כמו גם פו לאי יאו ו ולנטין פוליאקוב באוסף ועיבוד של נתונים וסיוע של אליסון Larr בהכנת כתב היד הזה.

הערות שוליים

גילויים כספיים:

אף אחד מהמחברים האחרים אינו בעל אינטרסים כספיים / מתנגשים לגלות

הפניות

1. Ogden CL, קרול MD, Flegal KM. אינדקס מסת הגוף גבוה לגיל בקרב ילדים ומתבגרים בארה"ב, 2003-2006. JAMA. 2008; 299: 2401-5. [PubMed]

2. Stankard AJ, Messick S. שאלון האכילה של שלושה גורמים למדידת ריסון תזונתי, איסור רעב ורעב. J Psychosom Res. 1985; 29: 71-83. [PubMed]

3. שוורץ MW, וודס SC, Porte D, ג 'וניור, סילי RJ, בסקין DG. מערכת העצבים המרכזית שליטה על צריכת מזון. הטבע. 2000; 404: 661-71. [PubMed]

4. Korner J, Leibel RL. לאכול או לא לאכול - איך המעיים מדברים עם המוח. N Engl J Med. 2003; 349: 926–8. [PubMed]

5. מרטין לה, הולסן LM, צ'יימברס RJ, et al. מנגנונים עצביים הקשורים למוטיבציה למזון אצל מבוגרים במשקל שמן ובריא. השמנת יתר (Silver Spring) 2010, 18: 254-60.PubMed]

6. Del Parigi A, Gautier JF, חן K, et al. הדמייה והשמנת יתר: מיפוי תגובות המוח לרעב ושובע בבני אדם באמצעות טומוגרפיה פליטת פוזיטרונים. אן אן אקאד Sci. 2002; 967: 389-97. [PubMed]

7. דמסיו ח ', גרבובסקי ט, פרנק ר, גלבורדה, דמסיו א. שובו של פיניאס גייג': רמזים על המוח מגולגולתו של מטופל מפורסם. מדע. 1994; 264: 1102-5. [PubMed]

8. וולטר K, Birdsill AC, Glisky EL, ריאן L. הבדלים מוחיים מוחיים תפקוד קוגניטיבי הקשורים מדד מסת הגוף בגוף המבוגר. המוח Mapp המוח. 2010; 31: 1052-64. [PubMed]

9. טאקי Y, Kinomura S, סאטו K, et al. הקשר בין מדד מסת הגוף לבין נפח החומר האפור 1,428 אנשים בריאים. השמנת יתר (Silver Spring) 2008, 16: 119-24.PubMed]

10. Pannacciulli N, Del Parigi A, חן K, Le DS, Reiman EM, Tataranni הרשות הפלסטינית. הפרעות במוח בשמנת יתר של האדם: מחקר מורפומטרי המבוסס על ווקסלים. Neuroimage. 2006; 31: 1419-25. [PubMed]

11. Volkow ND, וואנג GJ, Telang F, et al. היפוך הפוך בין BMI לפעילות מטבולית prefrontal אצל מבוגרים בריאים. השמנת יתר (Silver Spring) 2009, 17: 60-5. [PMC מאמר חינם][PubMed]

12. אליאס MF, אליאס PK, סאליבן LM, וולף הרשות, ד'אגוסטינו RB. תפקוד קוגניטיבי נמוך יותר בנוכחות השמנת יתר ויתר לחץ דם: מחקר הלב של פרמינגהם. Int J Obes Relat Metab Disord. 2003; 27: 260–8. [PubMed]

13. Gunstad J, Paul RH, Cohen RA, Tate DF, Spitznagel MB, Gordon E. מדד מסת הגוף עולה עם תפקוד לקוי של מבוגרים בריאים. קומפר פסיכיאטריה. 2007; 48: 57-61. [PubMed]

14. ולדשטיין סר, כצ"ל. יחסים אינטראקטיביים של השמנת יתר מרכזית לעומת השמנת יתר ולחץ דם לתפקוד קוגניטיבי. Int J J Obes (Lond) 2006, 30: 201-7. [PubMed]

15. Lokken KL, Boeka AG, אוסטין HM, Gunstad J, הרמון CM. עדות לתפקוד לקוי בקרב מתבגרים שמנים מאוד: מחקר פיילוט. כירורגי Obat Relat Disat. 2009; 5: 547-52. [PubMed]

16. Lezak MD, Howleson DB, Loring DW, Hannay HJ, Fischer JS. הערכה נוירופסיכולוגית. הוצאת אוניברסיטת אוקספורד; ניו יורק: 2004.

17. תקליטור טוב, Scahill RI, Fox NC, et al. בידול אוטומטי של דפוסי אנטומיים במוח האנושי: אימות עם מחקרים של דמנציה ניוונית. Neuroimage. 2002; 17: 29-46. [PubMed]

18. צוריו-מזוייר נ ', לנדאו ב', פפטאנאסיו ד 'ואח'. תיוג אוטומטי אנטומי של הפעלות ב - SPM באמצעות פרצלציה אנטומית מאקרוסקופית של MRI MRI נושא יחיד המוח. Neuroimage. 2002; 15: 273-89. [PubMed]

19. A, וולף OT, דה ליאון MJ, et al. ניתוח נפחי של אזורים טרום חזיתית: ממצאים מזדקנות וסכיזופרניה. פסיכיאטריה Res. 2001; 107: 61-73. [PubMed]

20. ווסטנהופר, ברוקמן P, Munch AK, פודל V. שליטה קוגניטיבית של התנהגות אכילה ואת השפעת disinhibition. תיאבון. 1994; 23: 27-41. [PubMed]

21. Yomans MR, Leitch M, Mobini S. Impulsivity קשורה עם disinhibition אבל לא גורם איפוק של שלושה פקטור שאלון אכילה. תיאבון. 2008; 50: 469-76. [PubMed]

22. הייז NP, Bathalon GP, ​​McCrory MA, Roubenoff R, ליפמן R, רוברטס SB. התנהגות אכילה קורלציה של עלייה במשקל הבוגר והשמנת יתר אצל נשים בריאות 55-65 y. האם הקליניקה. 2002; 75: 476-83. [PubMed]

23. Stice E, Yokum S, Bohon C, Marti N, Smolen A. תגמול תגובת המעגל למזון מנבא עליות עתידיות במסת הגוף: השפעות ממתנות של DRD2 ו- DRD4. Neuroimage. 2010; 50: 1618-25. [PubMed]

24. Gustafson D, Lissner L, Bengtsson C, Bjorkelund C, Skoog I. מעקב של 24 שנה של אינדקס מסת הגוף ואיטרופיה מוחית. נוירולוגיה. 2004; 63: 1876-81. [PubMed]

25. A, וולף OT, Tarshish C, דה ליאון MJ. סובלנות גלוקוז מופחתת קשורה לביצועים ירודים של זיכרון ואטרופוק בהיפוקמפוס בקרב קשישים רגילים. Proc Natl Acad Sci US A. 2003, 100: 2019-22. [PMC מאמר חינם][PubMed]

26. יאו PL, חבייר DC, ראיין CM, et al. ראיות ראשוניות לסיבוכים במוח אצל מתבגרים עם סוג 2 סוכרת. Diabetologia. 2010

27. טרנזיט א. קישורים בין ליקוי קוגנטיבי בהתנגדות לאינסולין: מודל הסברתי. נוירוביול הזדקנות. 2005; 26 (ספק 1): 31-5. [PubMed]

28. בנטון D, פרקר PY, דונהו RT. אספקת גלוקוז למוח ותפקוד קוגניטיבי. J Biosoc Sci. 1996; 28: 463-79. [PubMed]

29. Drake CT, Iadecola ג תפקידו של איתות עצבי בשליטה על זרימת הדם במוח. המוח Lang. 2007; 102: 141-52. [PubMed]

30. Karpoff L, Vinet A, Schuster I, et al. תגובתיות לא תקינות של כלי הדם בעת מנוחה ופעילות גופנית אצל בנים שמנים. אור J קליני להשקיע. 2009; 39: 94-102. [PubMed]

31. דיק MG, Jonker C, Comijs HC, et al. תרומת מרכיבי תסמונת מטבולית לקוגניציה אצל אנשים מבוגרים. טיפול בסוכרת. 2007; 30: 2655-60. [PubMed]

32. Roberts RO, Geda YE, Knopman DS, et al. תסמונת מטבולית, דלקת וליקויים קוגניטיביים קלים בקרב קשישים: מחקר מבוסס אוכלוסייה. מחלת אלצהיימר. 2009

33. זיעה V, Starr V, Bruehl H, et al. C-reactive חלבון קשורה בביצועים קוגניטיביים נמוכים יותר אצל נשים שמנות ו שמנות. דלקת. 2008; 31: 198-207. [PMC מאמר חינם][PubMed]

34. יפה K, Kanaya A, Lindquist K, et al. תסמונת מטבולית, דלקת, ואת הסיכון של ירידה קוגניטיבית. JAMA. 2004; 292: 2237-42. [PubMed]