女性と男性の脳構造および目標指向行動における肥満に関連した違い(2011)

Front Hum Neurosci。 2011; 5:58

オンラインで公開された2011 6月の10。 土井:  10.3389 / fnhum.2011.00058

PMCID:PMC3114193

脳構造および目標指向行動における女性と男性の間の肥満関連の差異

アネット・ホルストマン,1,2、* Franziska P. Busse,3 デビッド・マター,1,2 カルステン・ミュラー,1 ヨラン・レプシエン,1 ハイコシュレグル,3 ステファン・カビッシュ,3 ユルゲン・クラッチ,4 ジェーンノイマン,1,2 マイケル・スタンボール,2,3 アルノヴィリンガー,1,2,5,6 (NAIST) と Burkhard Pleger1,2,5,6

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抽象

体重の調節における性差は十分に文書化されています。 ここでは、脳の構造とアイオワギャンブルタスクのパフォーマンスに対する性別の肥満関連の影響を評価しました。 このタスクは、即時の報酬と長期的な結果の両方の評価を必要とし、したがって、食事からの即時の報酬と体重に対する過食の長期的な影響との間のトレードオフを反映しています。 男性ではなく女性では、長期的な悪影響に直面した際の顕著な即時報酬の好みが、痩せた被験者よりも肥満の方が高いことを示しています。 さらに、女性のみの左背側線条体(すなわち、被殻)と右背外側前頭前野の構造の違いを報告します。 機能的には、両方の地域は、動機付けのコンテキストでの行動の習慣的および目標指向の制御において補完的な役割を果たすことが知られています。 男性だけでなく女性の場合、灰白質の量は、食物の価値と顕著性をコードする領域(側坐核、眼窩前頭皮質)および視床下部(脳の中央恒常性中心)の肥満の測定値と正の相関があります。 快楽および恒常性制御システムにおける痩せ型と肥満型の被験者間のこれらの違いは、実際の恒常性需要を超えるエネルギー摂取に対する摂食行動の偏りを反映している可能性があります。 私たちの結果から観察された構造の違いの病因を推測することはできませんが、私たちの結果は他の形態の依存症からよく知られている神経と行動の違いに似ていますが、女性と男性の間に顕著な違いがあります。 これらの発見は、性別に適した肥満の治療法を設計するために、そしておそらく中毒の一形態としてのその認識にとって重要です。

キーワード: 性差、ボクセルベースの形態計測、肥満、脳の構造、アイオワギャンブル課題、報酬システム

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導入

体重およびエネルギー摂取量の調節は、体液性ならびに中枢性恒常性および快楽システムを含む複雑な過程である。 これらのドメインをカバーする体重の調節における性差は、文献に報告されています。 肥満の有病率は女性でわずかに高い(この研究が行われたドイツでは、女性20.2%、男性= 17.1%、世界保健機関、 2010)および体重の生物学的調節に関する性別間の差異は、胃腸ホルモンについて記載されている(Carroll et al。 2007; Beasleyら、 2009; Edelsbrunnerら、 2009そして食事に関連した社会的および環境的要因、ならびに食事行動について(Rolls et al。、 1991; Provencherら、 2003).

最近の研究では、体重に同じ効果があるにもかかわらず、女性と男性の肥満リスク因子が大きく異なることが示されました。男性の場合、健康リスクの高いグループと低いグループの違いの大部分は摂食能力のばらつきによって説明されました(スコア)食事の態度、食物の受容、内的規制、食事計画などの文脈的スキル、食物摂取の意識的な制限などを網羅しています。 女性にとっては、感情的な合図や無秩序な食事に抵抗できないことがグループの違いの大部分を説明していた(Greene et al。、 2011).

これらの観察は、女性と男性が食物関連情報を処理し、食物摂取を制御する方法における根本的な違いを示唆しています。これは、食物に反応して部分的に分離された神経メカニズムの証拠と両性の摂食行動の制御によって裏付けられます(Parigi et al 、 2002; Smeetsら、 2006; Uherら、 2006; Wangら、 2009) しかし、男性と女性の両方が肥満になることがあるので、これらの方法のどちらも過剰な体重増加から保護するようには思われません。

本研究では、肥満における性差の違いについて2つの側面を調査した。 まず、ボクセルベースの形態計測法(VBM)を使用して、我々は細身と肥満の男性と女性の脳構造の違いを評価した。 第二に、アイオワギャンブルタスクの修正版を用いて、摂食行動に対する認知制御における性差の可能性の違いを調べた(Bechara et al。、 1994).

機能的MRIを用いた最近の研究では、性別による違いが アドリブで 6日の真正栄養摂取後および正常体重の被験者の食物関連脳活性化におけるエネルギー摂取(Cornier et al。、 2010) この研究では、背外側前頭前野(DLPFC)の活性化はエネルギー摂取量と負の相関があったが、男性と比較して女性の活性化レベルの増加と相関していた。 著者らは、女性におけるこれらのより大きな前頭前野神経反応は、食事行動の指導や評価などの実行機能に関連する認知処理の増加を反映していることを示唆した。 しかしながら、肥満症においては、これらの制御機構の障害は過剰なエネルギー摂取に寄与し得る。

肥満における摂食行動に対する認知制御における可能性のある性差を調査するために、我々はIGTの修正版を使用した。 この課題は、即時の報酬と長期的な結果の両方の評価を必要とし、したがって、食事からの即時の報酬と過食が体重に与える長期的な影響との間のトレードオフを反映しています。 肥満者は長期の否定的な結果に直面しても高い即時報酬を好むと仮定して、我々は調査をカードデッキBに集中させた。このデッキでは即時の高い報酬はまれではあるが高い罰を伴う長期的な負の結果につながる。 他の各デッキとデッキBを個別に比較するために、いつでも4つの代わりのカードデッキを2つだけ提示しました。 肥満は男性と女性の行動に対する認知制御に異なる影響を及ぼすと仮定して、我々はIGTにおいて行動尺度に対する性別と肥満の両方の影響を見出すことを期待した。

ボクセルベースの形態計測は、疾患だけでなくタスクのパフォーマンスにも関連する脳の灰白質(GM)構造の違いを特定するための貴重なツールです(Sluming et al。、 2002; Horstmannら、 2010) さらに、白質のGM密度および構造パラメータは、新しいスキルを習得するなどの行動の変化に応答して急速に変化することが最近示されています - 言い換えれば、脳は形成器官であることを示しています(Draganski et al。、 2004; Scholzら、 2009; Taubertら、 2010)。 したがって、持続的な過食などの行動の変化による機能回路の適応は、脳のGM構造に反映される可能性があります。

肥満における脳の構造を調査した最初の先駆的研究は、様々な脳系における肥満に関連した差異を示した(Pannacciulli et al。、 2006, 2007; タキ他、 2008; Rajiら、 2010; シェーファーら、 2010; Waltherら、 2010; Stanekら、 2011肥満の異なる脳構造を識別することにおいて非常に洞察力があるが、それらの研究は可能性のある性関連の影響を調査しませんでした。 ある研究では、白質の拡散特性に対する性別と肥満の両方の影響が報告されている(Mueller et al。、 2011).

男女ともBMI分布にマッチした健常サンプルの男女ともに、VBMを用いて、脳構造と肥満の関係(肥満度指数(BMI)およびレプチンで測定)を調べた。 食物関連情報の処理における上記の性差を考慮して、我々は、性別に依存しない脳構造の肥満の相関に加えて、性に依存することを見いだすという仮説を立てた。

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材料と方法

科目

122の健康な白人の被験者を含めました。 我々は年齢と同様にBMIの分布と範囲に従って男性と女性を一致させた[61女性(閉経前)、BMI(f)= 26.15 kg / m]。2 (SD 6.64、X NUMX - X NUM X)、BMI(m)= X NUM X kg / m2 (SD 6.13、19 - 43)、χ2 = 35.66(25)、 p = 0.077; 年齢(f)= 25.11歳(SD 4.43、19–41)、年齢(m)= 25.46歳(SD 4.25、20–41)、χ2 = 11.02(17)、 p = 0.856; 図を参照してください Figure11 両方のグループ内のBMIと年齢の分布について]。 選択基準は18歳から45歳の間でした。除外基準は、高血圧、脂質異常症、メタボリックシンドローム、うつ病(ベックのうつ病目録、カットオフ値18)、神経精神病の病歴、喫煙、真性糖尿病、MR-の禁忌である状態でした。 T1強調MRスキャンの画像と異常。 この研究はヘルシンキ宣言に従って実施され、ライプツィヒ大学の地域倫理委員会によって承認されました。 すべての被験者は、研究に参加する前に書面によるインフォームドコンセントを与えた。

図1

図1

ボディマスインデックスの分布[kg / m2 女性と男性の参加者の(A)]と年齢[(B)歳].

MRI取得

TXNUMX加重画像は、MPRAGEシーケンス[TI = XNUMXms; TI = XNUMX ms; TI = XNUMX ms。 TR = XNUMXミリ秒。 スナップショットFLASH、TRA = 1ミリ秒。 TE = XNUMXミリ秒。 アルファ= XNUMX°。 帯域幅= XNUMX Hz /ピクセル(すなわち、合計XNUMX kHz)。 画像マトリックス= XNUMX×XNUMX。 FOV = XNUMX mm×XNUMX mm。 厚板の厚さ= 3 mm。 12パーティション 650%スライス解像度。 矢状方向。 空間分解能= XNUMXmm×XNUMXmm×XNUMXmm。 1300の買収]。

画像処理

SPM5(ウェルカムトラストセンターニューロイメージング用、UCL、ロンドン、イギリス; http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm)をT1加重画像前処理および統計分析に使用した。 MR画像はDARTELアプローチ(Ashburner、 2007)MatLab 7.7(Mathworks、Sherborn、MA、USA)で実行されているVBMの標準パラメータを使用します。 すべての分析は、バイアス補正された、セグメント化された、位置合わせされた(剛体変換)、補間された等方性(XNUMX mm×XNUMX mm×XNUMX mm)、および平滑化(FWHM XNUMX mm)画像に対して行われた。 モントリオール神経研究所(MNI)の標準的な定位空間を満たすために、SPMXNUMXによって提供されたGM事前画像への群特異的DARTELテンプレートの変換に基づいて、すべての画像がワープされた。 GMセグメントは、変換中の局所的な圧縮および伸張を考慮するために正規化によって導入された変形のヤコビアン行列式によって変調された(すなわちスケーリングされた)。

統計分析

以下の統計モデルが評価された:1因子(性別)および2レベル(女性および男性)を有する全因子計画、相互作用なしの因子平均を中心とする共変量としてのBMIを含む。 追加のモデルには、BMIまたは中枢性レプチン濃度と性別の間の相互作用が含まれ、両グループ内でこれらの共変量の異なる影響が調べられました。 すべての統計モデルは、年齢および脳の大きさの交絡効果を説明するために、年齢および総白質および白質量の共変量を含んでいた。 ボクセル単位の閾値で、結果は有意と見なされた。 p <0.001、追加のクラスターレベルのしきい値 p  <0.05(FWE補正済み、脳全体)。 事実上、このボクセルレベルとクラスターレベルの統計の組み合わせは、ボクセルのみで構成される特定のサイズのクラスターが p <0.001は、指定された滑らかさのデータで偶然に発生します。 結果は、非等方性の滑らかさについてさらに修正されました(Hayasaka et al。、 2004).

分析手順

脂肪細胞由来のホルモンであるレプチンは、体脂肪率と相関することがよく知られています(Considine et al。、 1996; Marshallら、 2000) レプチンの中枢作用は広く記載されている(Fulton et al。、 2006; Hommelら、 2006; Farooqiら、 2007; ジレオネ、 2009) したがって、本発明者らは、推定中央レプチンレベル(すなわち、末梢レプチンの自然対数、Schwartz et al。、 1996)肥満の尺度としてのBMIに加えて)。 サブサンプルについて、血清レプチン濃度(酵素結合免疫吸着測定法、Mediagnost、ロイトリンゲン、ドイツ)を決定した。n = 56(24人の女性)、BMI(f)= 27.29 kg / m2 (SD XNUMX、X NUMX −X NUMX)、BMI(m)= X NUMX(SD X NUMX、X NUMX − X NUMX)。 年齢(f)= 6.67年(SD 19、44 - 30.13)、年齢(m)= 6.28年(SD 20、43 - 25.33)]。

修正アイオワギャンブルタスク

一般

65人の健康な参加者を修正アイオワギャンブルタスク[34女性、15リーン(平均BMI 21.9 kg / m)で試験した。2 ±2.2; 平均年齢24.1歳±2.8)および19肥満(平均BMI 35.4 kg / m2 ±3.9; 平均年齢25.4歳±3.4); 男性31人、痩せ型16人(平均BMI 23.8 kg / m2 ±3.2; 平均年齢25.2歳±3.8)および15肥満(平均BMI 33.5 kg / m2 ±2.4; 平均年齢26.7歳±4.0)]。 BMIが30kg / m以上の被験者2 肥満として分類された。 4つのサブグループは彼らの学歴に応じてマッチングされました。 1人の肥満女性対象は甲状腺機能低下のため分析から除外された。

実験手順

修正されたIGTバージョンおよび行動データ取得は、Presentation 14.1(Neurobehavioral Systems Inc.、米国カリフォルニア州アルバニー)で実施された。 私たちの修正されたタスクバージョンは、その一般的なデッキ構成においてオリジナルのIGTと似ていました(Bechara et al。、 1994) デッキAとデッキBは不利であり、長期的な損失を招き、デッキCとデッキは長期的なプラスの結果をもたらしました。 タスクの修正は、同時に提示された異なるカードデッキの数と、各デッキの利得/損失の頻度と利得/損失のサイズにのみ関係していました。 参加者は各ブロック(例えばデッキB + C)で2つの代替カードデッキから選ぶ必要がありました。 デッキAおよびCは、+ XNUMXの即時利得(それぞれ+ XNUMX)および−XNUMXの即時損失(それぞれ−XNUMX)を伴うXNUMX:XNUMXの利得/損失周波数を有していた。 デッキBおよびDは、XNUMX:XNUMXの利得/損失頻度を有し、+ XNUMX(それぞれ+ XNUMX)の即時の報酬および−XNUMXの量の損失(それぞれ−XNUMX)をもたらした。 したがって、デッキAとBは全体的な純損失をもたらし、デッキCとDは純利益をもたらしました。

すべての試行で、間に疑問符があるカードデッキが2枚表示され、被験者はカードを1枚選択しなければならないことを示しました。 参加者が選択した後、疑問符は白い十字に置き換えられました。 各試験において、参加者は3以内に決定を下さなければなりませんでした。 被験者がこの範囲内でカードを選択できなかった場合、疑問符のついた口のついたスマイリーが現れ、次の試験が始まりました。 これらの裁判は破棄されました。

参加者はそれぞれ90試験の3無作為化ブロック(AB / BC / BD)に細分された30試験を完了した。 各ブロックの後、30の中断が導入されました。そこでは、提示されたカードデッキは次のブロックでは異なるであろうと被験者に知らされました。 元のIGTと同様に、被験者は有利なデッキの選択によって結果を最大化するように言われました。

やる気を起こさせる問題については、参加者はタスクのパフォーマンスに応じてベースラインの支払いに加えて最大6€のボーナスを支払いました。

データ分析

全ての結果は、PASW統計XNUMX(IBM社、米国ニューヨーク州ソマーズ)を用いて計算した。 一般線形モデルにおける共変量として、デッキBから引き出されたカードの数を、肥満および年齢を含む性差に関して分析した。 さらに、反復測定ANOVAを用いて学習曲線を調べた。 肥満に関して両性について別々の群効果を得るためのさらなるANOVAを実施した。 BMIとデッキBの嗜好の相関関係は、線形モデルを使用して計算されました。

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灰白質構造

脳構造における肥満の相関関係を探求するために、我々は全脳のVBMにDARTELを用いた(Ashburner、 2007)TXNUMX強調MRIに基づく。 詳細な結果は図に示されています Figure22 と表 Table1.1。 内側後方眼窩前頭皮質(OFC)、側坐核(NAcc)、視床下部、および左被殻(すなわち、背側線条体、ピークボクセル)において、BMIと灰白質体積(GMV)との間に正の相関があることを見出した。 p <0.05、男性と女性の両方が分析に含まれている場合、FWE-ボクセルレベルでの多重比較のために修正)(図を参照) 図2).2) 同じサイズのグループ内で同じ分析を実行する(n  = 61)女性と男性を別々に、男性ではなく女性で同等の結果が得られました。特に、OFC / NAccのGMVと両方のグループのBMIの間に有意な正の相関が見られました(図 (図33 一番上の行、女性 r = 0.48、 p <0.001、男性 r = 0.48、 p <0.001)しかし、被殻のGMVと女性のみのBMIの間には有意な相関関係があります(図 (図33 中段女性 r = 0.51、 p <0.001; 男性 r = 0.003、 p = 0.979)。

図2

図2

肥満は、脳の灰白質構造の構造変化に関連しています。 結果はグループ全体について詳細に表示されます(n = 122)、男性と女性の両方を含みます。 上段:冠状スライス、数字はスライスの位置を示します ...

テーブル1

テーブル1

灰白質と肥満度の間の相関.

図3

図3

報酬処理、認知および恒常性制御に関与する脳領域内の肥満と性差依存性の深い構造変化との関連。 後内側眼窩前頭皮質(OFC)、側坐核(NAcc)の体積、 ...

肥満対象は、体脂肪量と強く相関する循環脂肪細胞由来ホルモンである末梢レプチン濃度の上昇を示すことが知られている(Marshall et al。、 2000; Parkら、 2004) したがって、レプチン濃度の上昇は過剰な体脂肪の量を反映しています。 上昇したBMIは必ずしも過剰な体脂肪を反映していないので、我々のサンプル中の高いBMIが確かに過剰な除脂肪量ではなく過剰な体脂肪を反映することを確認するために肥満の程度の追加の尺度としてレプチンを使用した。 我々は、女性が男性と比較してより高い絶対血清レプチン濃度を有することを見出した[女性30.92 ng / ml(SD 26.07)、男性9.65 ng / ml(SD 8.66)、 p <0.0001]。 ANCOVAは、BMI(2レベル:正常体重≤25;肥満≥30)、性別、および血清レプチン濃度(XNUMXレベル)の間の有意な相互作用を明らかにしました。F1,41 = 16.92、 p <0.0001)。

男性と女性の両方について、NAccと腹側線条体の両側でレプチンとGMVの間に正の相関があることを見出した(女性)。 r = 0.56、 p = 0.008; 男性 r = 0.51、 p = 0.005)および視床下部(図 (図33 3行目)。 女性のみが、左被殻と円蓋に追加のレプチン関連構造の違いを示しています(図)。 (図3,33行目に赤で表示されている領域) NAccと被殻の中のクラスターは、BMIとGMVを相関させることによって同定された領域とかなりの重なりを示しています(図3)。 (図33 1行目から3行目まで) さらに、女性だけのために私達は見つけました 逆の 正しいDLPFCにおけるレプチンレベルとGMVの間の(すなわち、負の)相関r = −0.62、 p <0.001; 図 Figure3,3、 最終行)。

ギャンブル行動、性別、および肥満の関係

IGTでは、デッキBは各カードで高い即時報酬をもたらしますが、低い頻度で高い損失をもたらし、最終的には長期にわたるマイナスの結果となります。 したがって、デッキBの選択肢は、非常に顕著な即時報酬と長期目標の達成との対立を反映しています。 アイオワギャンブルタスクの現在のバージョンでは、肥満女性は、各有利なデッキ(すなわち、CまたはD)と対比すると、すべての試験にわたって無駄のない女性よりもかなり多くのカードを選びました。F1,32 = 8.68、 p  = 0.006)。 XNUMXつの不利なデッキ(つまり、AとB)を対比すると、痩せた女性と肥満の女性の間に違いは見つかりませんでした。 さらに、BMIと女性用のデッキBから選択されたカードの総数の間には有意な相関関係がありました(図 (図4A).4A) 細身の肥満の男性と比較すると、デッキBから選択されたカードの総数に有意差は見られませんでした(F1,29 = 0.51、 p = 0.48)、またはBMIとの有意な相関もありません。

図4

図4

長期目標に合わせて選択行動を調整する能力におけるやせ型と肥満型女性の違い. () すべての試験におけるデッキBの好みは、女性グループ内のBMIと相関しています。 灰色の線:線形回帰 (B) リーンの違い ...

無駄のない参加者と肥満の参加者の間の学習行動の違いをテストするために、我々は時間の経過とともにデッキBの選択を分析した。 学習の過程で、肥満女性は選択行動の調整を示さなかった。 それとは対照的に、やせた女性の場合、デッキBからのカードに対する嗜好性が徐々に低下することが観察されました(図を参照)。 図4B).4B)。 したがって、肥満女性は、正常体重血糖女性と比較して全体的に有利な結果に向けて行動を適応させなかった。 学習行動の分析は、女性の肥満に対する有意な効果を明らかにしました。F1,30 = 6.61、 p = 0.015)しかし、男性ではそうではありません。

この性別の影響は、学習の最後の段階(すなわち、試験25〜30)で特に顕著であり、そこで我々はデッキBでの選択行動に対する性別と肥満の間の有意な相互作用を観察した(F1,59 = 6.10; p = 0.02)。 ここで、肥満の女性は、デッキBから痩せた女性のXNUMX倍以上のカードを選びました(F1,33 = 17.97、 p <0.0001)。 男性の被験者では、有意差は観察されませんでした(図 (図4C、4C, F1,29 = 0.13、 p = 0.72)。 さらに、相関分析は強い相関を示しました(r = 0.57、 p  <0.0001)BMIと、女性の最後のブロックのデッキBから選択されたカードの数の間。 繰り返しますが、男性では有意な相関関係は観察されませんでした(r = 0.17、 p = 0.35)。

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議論

男性と女性の両方について、後部内側OFC(mOFC)および腹側線条体(すなわちNAcc)内でのGMVと肥満の測定値との間の相関を示し、これは以前に報告されたGMの集団差と痩せを比較した場合と一致する。肥満している人への影響(Pannacciulli et al。、 2006) これら2つの地域間の相互作用は、意欲的に際立った刺激(食品など)を評価し、意思決定を目的としてこの情報を伝達するために非常に重要です。 機能的には、これらの領域は刺激の顕著性と主観的価値をコード化している(Plassmann et al。、 2010) 過食症(BN)、ただしBMIではなく摂食行動が正常と異なる状態では、同じ構造のGMVは、対照群よりも患者群の方が高い(Schäferet al。、 2010) これは、これらの領域の構造が、体脂肪の割合によって生理学的に決定されるのではなく、摂食行動の変化による影響を受けるか、またはそれが素因であることを示唆している。

mOFCおよびNAccに加えて、両方の性別が視床下部内で脳構造と肥満との間の相関関係を示した。 視床下部は、空腹感、満腹感、摂食行動、ならびにエネルギー消費を制御する重要な領域であり、報酬システムと直接関連している(Philpot et al。、 2005) ヘドニックとホメオスタシスの両方の制御システムにおける細身者と肥満者の間のこれらの違いは、肥満の1つの重要な特徴、すなわちエネルギー摂取量が実際の恒常性需要を上回るヘドニックな食事の選択への偏りを反映していると仮定する。

女性のみで、さらにGMVと背側線条体(すなわち左被殻)および右DLPFCにおける肥満度(BMIおよび中心レプチン濃度)の間の相関関係を示しています。 興味深いことに、これらの構造は、動機付けの文脈における行動の習慣的(自動)および目標指向(認知)制御において重要で補完的な役割を果たす:mOFCおよびNAccは、報酬に対する嗜好および期待される価値を示唆している。特定の報酬を得るために行動の偶然性を(他の多くの機能の中でも)コード化することを考え、DLPFCは行動に対する目標指向の認知制御を提供する(Jimura et al。、 2010) 目標指向の行動は、反応の可能性と予想される結果との間の強い依存性によって特徴付けられる(例えば、Dawら、 2005) これとは対照的に、習慣的な(または自動的な)行動は、刺激(たとえば食物)と反応(たとえばその消費)との間の強い関連性を特徴としています。 この場合、反応の確率は、短期間(満腹)であろうと長期(肥満)であろうと、行動自体の結果にはほとんど影響されません。

最近、Tricomi等。 (2009ヒトにおける習慣的行動の出現の神経基盤を調査した。 彼らは動物の習慣的な行動を引き出すことでよく知られているパラダイムを適用して、そして大脳基底核活性化(特に背部被殻において、YinとKnowltonも見てください)を示しました、 2006)トレーニング全体で増加し、プログレッシブ強化学習プロセスにおける役割を示唆している。 これに関連した被殻の機能的役割は、手がかりに駆動される感覚運動ループを確立すること、したがって過度に学習された行動を自動化するのを助けることであり得る。 さらに、mOFCにおける行動 - 成果の表明もまた、すべてのセッションを通して報酬を見越して増加し続けた。 これらの結果は、習慣的な反応が学習を通しての報酬の結果の予想の減少からではなく、刺激 - 反応リンクの強化から生じることを示している(Daw et al。、 2005; フランクとクロース、 2006; フランク、 2009) 肥満の文脈では、Rothemund等。 (2007fMRIパラダイムを使用して、BMIが女性の高カロリー食品の閲覧中に被殻内の活性化を予測することを以前に実証した。 さらに、Wang et al。 (2007女性のストレスは主に腹側線条体や被殻を含む辺縁系を活性化した。

大脳基底核はPFCと強く相互に関連している(Alexander et al。、 1986報酬ベースの学習、動機付けの文脈および目標指向の行動を結びつける統合的な皮質 - 線条 - 皮質経路を確立する(例えば、Draganski et al。、 2008) ミラーとコーエン(2001行動に対する認知制御は主にPFCによって提供されると述べた。 彼らは、PFCにおける活動は、より強い(例えば、より自動化された、または習慣的な、または望ましい)代替案に直面したとしても、与えられた状況において適切である応答の選択を後押しすると結論付けている。 最近、DLPFCが、ワーキングメモリ内での行動的目標の予想される実行を、やりがいのある動機付けの文脈で導くことが実証されています(Jimura et al。、 2010) 食物および摂食行動の制御の文脈におけるこの地域の活動の性差は、最近Cornier et al。によっても実証されています。 (2010) 彼らは、快楽食に反応した正しいDLPFCの活性化は女性でのみ明らかであるのに対し、男性は失活を示したことを発見した。 DLPFCでの活性化はその後の活性化と負の相関があった アドリブで エネルギー摂取量、摂食行動の認知制御におけるこの皮質領域の特定の役割を示唆しています。 変化した脳構造の機能的関連性を仮定すると、右DLPFCのGMVと本研究で見られる肥満との間の負の関係は、現在の行動を長期目標に適応させる能力の障害、または言い換えれば、痩身の女性と比較した場合の肥満における摂食行動に対する認知制御の喪失。

アイオワギャンブルタスクの単純化されたバージョン、長期目標の達成と矛盾する非常に顕著な即時報酬を持つ学習タスクを適用すると、肥満女性はそうではないが、無駄のない女性は時間の経過とともにデッキBの選択を減らした。 この知見は、報酬のある状況で脳構造の観察された違いの機能的な関連性をサポートするかもしれません。 病的肥満と健康体重の被験者の間の古典的なIGTの違いが最近示されました(Brogan et al。、 2011) しかしながら、前述の研究の結果は、性別の影響について分析されていない。 本発明者らの知見は、痩せた女性よりも肥満における即時の報酬に対するより高い感受性を指し示しており、それには抑制的目標指向制御の欠如の可能性が伴う。 肥満が意思決定に与える影響についてのさらなる証拠は、Weller et al。によって提供されています。 (2008肥満の女性は細身の女性よりも大幅な遅延割引を示していることがわかりました。 興味深いことに、肥満男性と痩身男性の間で遅延割引行動に違いが見られなかったことから、性別別の結果が裏付けられています。 女性のみを対象とした別の研究では、反応抑制の有効性に対する肥満の影響を試験したところ、肥満の女性は、やめられた女性よりも効果的な反応抑制の効果が見られないことがわかった(Nederkoorn et al。、 2006) 摂食行動の文脈において、即時報酬に対するより高い感受性と組み合わせたより効果的でない行動阻害は、特に高度に美味しい食物の絶え間ない供給に直面したとき、食べ過ぎを促進するかもしれない。

Koob and Volkow(2010最近、先入観/予想段階および依存症における阻害された抑制制御における線条体、OFC、およびPFCの重要な役割を示唆している。 彼らは、嗜癖への移行(すなわち、強制的な服薬)がいくつかの中心的構造における神経可塑性を含むことを観察し、そしてこれらの神経順応は中毒性行動を発達させ維持するための脆弱性に対する重要な要因であると結論する。 それゆえ、我々の調査結果は肥満が中毒の一形態に似ているという仮説を支持するかもしれない(Volkow and Wise、 2005しかし、女性と男性の間に著しい違いがあります。

脳構造における我々の発見から機能的な違いを推論することはできないが、構造的な違いも機能的な関連性を持つと考えられる。 これは、グレリン、PYY、およびレプチンなどの中枢作用性腸ホルモンのこれらの領域に対する調節効果を示す実験によってさらに裏付けられている(Batterham et al。、 2007; Farooqiら、 2007; Malikら、 2008) 脳構造の動的変化は、最近、並行した学習過程および萎縮などの有害な進行を伴うことが示されている(Draganski et al。、 2004; Horstmannら、 2010; Taubertら、 2010) 横断的であるが、我々の研究は健康な若い被験者のセットを含んでいたので、我々は、加齢のような混乱を招く可能性のある影響を最小限に抑え、そして興味の肥満特有の影響を最大限にした。 私たちの知る限りでは、私たちはGMと肥満のマーカーの間の正の相関関係を説明した最初の人です。 これまでに脳構造と肥満について発表された結果と我々の発見との間の食い違いは、サンプル組成と研究デザインの違いによって説明されるかもしれません。 肥満と脳構造との間の負の相関関係を報告する研究は、我々のサンプル中の対象よりかなり年上の対象を含んでいるか、または全体的に大きな年齢層を持つ対象を含んでいた。 2008; Rajiら、 2010; Waltherら、 2010) 肥満の有害な影響は、人生の後半で明らかになるかもしれないので、我々の調査結果は肥満に関連する脳構造の変化の初期段階を説明するかもしれません。 また、これらの研究は性差を調査するようには設計されていなかったので、痩身グループと肥満グループにまたがる性別の分布は明らかにバランスがとれておらず、結果に影響を与える可能性がある(Pannacciulli et al。、 2006, 2007).

我々の研究は横断的なものであったので、我々の知見が肥満の原因または影響を反映しているかどうかについて推論することはできません。 脳の構造が肥満の発症を予測するか、または摂食行動の変化を伴う肥満が脳の構造を変化させる可能性があります。 将来的には、縦断的研究がこの未解決の問題に答えるかもしれません。

要約すると、我々は両方の性別において、快楽および恒常性制御システムの両方の違いが摂食行動の偏りを反映しているかもしれないことを示唆する。 女性だけで、我々は肥満が否定的な長期的な結果に直面して顕著な即時の報酬のための行動の好みを調節することを示す。 行動実験と構造的MRIは異なるサンプルで行われたので 材料と方法)これらの行動の違いを構造の変化に直接関連付けることはできませんでした。 ただし、肥満女性に見られる追加の構造の違いは肥満に平行行動の反映として解釈することができる、すなわち行動制御は目標指向の行動とは対照的に習慣のような行動によって優位を占めているということができます。 さらに、我々の調査結果は、中毒の一形態としての肥満の認識にとって重要かもしれません。 行動管理における性差のさらなる研究は、摂食障害および体重障害の病因を調査するため、そして性に適した治療法を設計するために重要であろう(Raji et al。、 2010).

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利益相反に関する声明

著者らは、潜在的な利益相反として解釈される可能性がある商業的または金銭的関係がない状態で研究が行われたと宣言しています。

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謝辞

この作品は、連邦教育研究省[BMBF:Annette Horstmann氏、Michael Stumvoll氏、Arno Villringer氏、Burkhard Pleger氏の肥満に起因するNeurocircuits; IFB AdiposityDiseases(FKZ:01EO1001)からAnnette Horstmann、Jane Neumann、David Mathar、Arno Villringer、Michael Stumvoll]、そして欧州連合(GIPIO to Michael Stumvoll)。 原稿を校正してくれたRosie Wallisに感謝します。

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