뇌, 비만 및 중독 : EEG 신경 영상 연구 (2016)

추상

비만은 세계 인구의 20 %가 고통받는 의료 시스템이 직면 한 가장 큰 도전 중 하나입니다. 비만이 중독성 장애로 간주 될 수 있는지 여부와 관련하여 큰 논란이 있습니다. 최근에 Yale Food Addiction Scale 질문서는 음식에 대한 중독의 특성을 가진 개인을 식별하는 도구로 개발되었습니다. 임상 및 소스 국부적 인 뇌파 데이터를 사용하여 우리는 비만을 분화합니다. 음식 중독 및 비 음식 중독 뚱뚱한 사람의 뇌 활동은 알코올 중독 및 비 중독 린 (lean) 대조군과 비교됩니다.

우리는 음식 중독이 알코올 중독과 함께 일반적인 신경 뇌 활동을 공유 함을 보여줍니다. 이 '중독 신경 뇌 활동'은 지느러미와 전치부 전 대장 피질, 해마 상 구역 및 프리 큐 네스로 구성됩니다. 또한, 일반적인 신경 비만 신경 뇌 활동도 존재합니다. '비만 신경 뇌 활동'은 지느러미와 pregenual 전 대뇌 피질, precuneus / cuneus뿐만 아니라 parahippocampal 및 열등 정수리 영역으로 확장 후부 cingulate로 구성되어 있습니다. 그러나 음식 중독자는 음식물이 들어 있지 않은 비만인과 전치부 대뇌 피질에서 반대 작용을한다. 이 음식 중독과 비 음식 중독 비만 이분법은 네트워크 활동이 겹치는 2 다른 유형의 비만이 있지만 전방 대뇌 피질 활동이 다르다는 것을 보여줍니다.

비만과 그와 관련된 합병증은 현대 사회가 직면 한 주요 공중 보건 문제입니다. 과체중과 비만의 대략적인 전세계 유병률은 각각 50 %와 20 %입니다. 이것은 미국에서 연간 $ 215 억을 초과하는 것으로 계산 된 엄청난 의료 관련 비용과 관련이 있습니다. 지금까지 공중 보건 전략은 비만 율의 급격한 증가를 막는 데 실패했습니다이는 인구 및 개인 수준 모두에서 효과적인 개입을 개발해야하는 시급한 필요성을 나타냅니다.

비만은 유전 적, 생리 학적, 심리적 및 환경 적 요인 모두가 상호 작용하여 뚱뚱한 표현형을 생성하는 복잡한 장애로 간주됩니다. 그러나 비만 인구의 병리 생리 학적 소집단은 확인하기가 어려웠다. 또한 효과적인 치료법은 특정 병리학 적 이상을 목표로하는 맞춤 치료법으로 만 실현 될 수 있습니다. 뇌의 항상성 센터가 체중 조절에 중추적 인 역할을한다는 것은 오랫동안 인식되어 왔지만, 최근에는 마약 중독과 관련된 뇌 영역과 유사한 뇌의 영역이 음식 섭취와 관련되어있다.

식중독의 개념이 그럴듯한 지, 호의와 반대의 논쟁이 있는지에 관한 중요한 논쟁이 존재한다.,. 1 개의 전망은 음식 탐닉의 결과로 비만을 고려합니다, 이는 특정 음식 (지방, 소금 및 설탕이 많은 사람들)이 뇌 체계를 유지하고 학대 약물에 의해 발생되는 것과 유사한 행동 적응을 생산하는 한 중독성 물질과 유사하다고 제안합니다,. 두 번째 견해는 음식물 중독은 비만인과 마약 중독과 유사한 사람들의 소그룹에서 나타나는 행동 적 표현형이라는 것입니다,. 이 견해는 물질 의존 증후군에 대한 DSM-IV 기준과 폭식시 과식과 같은 관찰 된 패턴 사이의 유사점을 나타낸다. 임상 적 유사성으로 인해 비만과 알코올 중독은 공통적 인 분자, 세포 및 시스템 수준의 기전을 공유 할 수 있다는 생각이 들게되었습니다. 음식 중독 - 알콜 중독 연결에 찬성하여 논쟁은 이전에 토론되었습니다,. 비만과 약물 중독 사이에 (1) 임상 적 중복이 존재하며 (2) 비만과 약물 중독 모두에 공통적 인 취약점이 있습니다. Taq도파민 수용체 D1의 1A minor (A2) alleleDRD2) 유전자는 알코올 중독과 관련이있다. 코카인, 흡연 및 오피오이드 의존 및 비만 (3)을 비롯한 물질 오용 장애 비만 및 중독 된 인간의 선조체 도파민 수용체의 저수준뿐만 아니라 (4) 다양한 뇌 반응이 식품 관련 물질에 존재한다고 유사한 신경 전달 물질의 변화가 기술되어있다. 기능적 영상 연구에서 비만 대조군과 비교하여 비만인에서의 관련 자극.

이러한 모든 주장은 비만인의 대다수가 중독과 유사한 설득력있는 행동 또는 신경 생리학 적 특성을 나타내지 않았으며, 신경 영상 문헌을 검토 한 결과 엄청난 불일치는 비만이 매우 이질적인 장애임을 시사한다는 비판을 받아왔다.

따라서 질문은 실제로 중독 된 비만 사람들의 부분 집합이 있는지 여부에 따라 달라집니다. 이러한 이해로 인해 비만 환자의 하위 집단에 대한 뇌 기반 병리 생리학 특이 적 치료법이 개발 될 수 있습니다. 식품 중독에 대한 정량적이고 검증 된 정신 측정 측정법이 최근 개발되어 Yale Food Addiction Scale (YFAS). 예일 식품 중독 척도 (Yale Food Addiction Scale, YFAS)의 내용은 DSM-IV-TR의 물질 의존 기준과 도박, 운동 및 성관계와 같은 행동 중독을 평가하는 데 사용되는 척도 (South Oaks Gambling Screen , 운동 의존도 척도 및 Carnes의 성적 중독 선별 도구. 물질 의존의 진단과 유사한 음식 중독의 진단을 위해, 참가자가 DSM-IV-R의 7 가지 기준 중 3 가지 이상을 승인 한 경우뿐만 아니라 두 가지 임상 적 중요성 항목 중 하나 이상 (손상 또는 고통). 이 기준은 (1) 의도 한 것보다 많은 양으로 장기간 복용 된 물질 (2) 영구적 인 욕망 또는 반복적으로 실패한 시도 (3) 획득, 사용, 회복 (4) 중요한 사회적, (5) 부작용에 대한 지식 (예 : 역할 의무 이행 실패, 신체적 위험이있는 경우 사용, (6) 허용치 (금액 인상), 효과가 현저히 감소한 경우 사용)에도 불구하고 사용은 계속됩니다. (7) 특징적인 금단 증상; 금단 증상을 완화하기 위해 취해진 물질.

YFAS 기준에 근거한 음식 중독에 대한 신경 상관 관계는 fMRI를 통해 유발 된 설정에서 조사되었으며, 음식 중독자 인 비만인 사람의 뇌가 음식 자극 (초콜릿 밀크 셰이크)에 대한 반응에서의 린 컨트롤과 어떻게 다른지,. 음식 중독 점수가 높았던 참가자는 음식의 수령에 대한 반응으로 앞쪽 외측 외측 피질과 꼬리 사지에서 더 큰 활성화를 보였으 나 식량 수령에 대한 외측 외측 두피 피질에서의 활성화는 더 적었다. 또한, 상관 관계 분석에서, 음식 중독 점수는 음식의 예상되는 수령에 대한 응답으로 전과부 피질, 내측 안와 상피 피질 및 편도체에서보다 큰 활성화와 상관 관계가있다. 이 연구는 비슷한 패턴의 신경 활성화가 중독성의 식습관과 물질 의존과 관련되어 있음을 제시했다. 사실 음식 섭취에 반응하여보다 많은 보상 회로 활성화와 음식 섭취에 대한 억제 영역의 활성화가 확인되었습니다.

뇌의 갈망 관련 변화는 fMRI와 마찬가지로 큐 유도 기술에 의해 조사되었습니다. 갈망 관련 활동은 해마, insula 및 caudate에서 확인되었는데, 3 개 영역은 약물 갈망에도 관여한다고보고되어 식품 및 약물 탐욕에 대한 공통 기질 가설을지지했다.

최근의 한 연구에서 초콜렛 밀크 쉐이크를 한 번 맛보고 5 분 후에 소스에 의한 뇌파로 휴식 중 식품 중독의 신경계를 관찰 한 결과 세 개 이상의 음식 중독 증상을 가진 환자는 오른쪽 중간에 델타 파워가 증가한 것으로 나타났습니다 (BA8)와 우측 전두엽 (BA9)에서의 세타 동력과 우측 insula (BA13) 및 우측 하전 정면 회선 (BA47)에서의 세타 동력을 포함한다. 또한, 대조군과 비교하여, 3 가지 이상의 중독 증후 증상을 갖는 환자는 세타 및 알파 밴드 모두에서 전두엽 영역에서 기능적 연결성의 증가를 보였다. 기능적 연결성의 증가는 또한 식품 중독 증상의 수와 긍정적 인 관련이 있었다. 이 연구는 식품 중독이 다른 형태의 물질 - 관련 및 중독성 장애와 유사한 신경 생리 학적 상관성을 가지고있어서 유사한 정신 병리 기전을 제안했다..

이 연구의 목적은 음식 중독이 있거나없는 비만인이 공통적 인 '비만 신경 두뇌 활동 ' 이전의 문헌에 기초하여 알코올 중독자와 음식 중독자 사이에 공통적 인 '중독 신경 뇌 활동'이 있는지 여부를 확인할 수있었습니다.

행동 양식

연구 주제

20 명의 건강한 정상 체중 성인과 46 비만 참가자가 연구에 포함되었습니다. 모든 참가자는 신문 광고를 통해 커뮤니티에서 모집되었습니다. 또한, 우리는 알코올 중독의 기준을 충족 한 14 개인으로부터 데이터를 수집했습니다.

절차

모든 잠재적 참가자는 심사 방문을위한 연구 시설에 참석하고 정보에 입각 한 동의를 제공했습니다. 연구 프로토콜은 Otago 대학의 남부 건강 및 장애 윤리위원회 (LRS / 11 / 09 / 141 / AM01)의 승인을 받았으며 승인 된 지침에 따라 수행되었습니다. 모든 참가자가 동의를 얻었다. 포함 기준은 20와 65 년 사이의 남성 또는 여성 참가자 및 BMI 19-25 kg / m2 (린 그룹) 또는> 30kg / m2 (비만 그룹). 참여자는 당뇨병, 악성 종양, 심장 질환, 통제되지 않는 고혈압, 정신과 적 질환 (이전에 정신병으로 진단 받았 었는지 여부에 의문을 가지고 있음), 이전의 두부 손상 또는 기타 중대한 의학적 상태를 비롯한 다른 중요한 합병증이있는 경우 제외되었습니다. 비만 참가자는 데이터 수집 당시 비만에 대한 개입을받지 못했습니다. 모든 참가자는 신체 측정, 신체 검사, 휴식 에너지 ​​소비 및 신체 조성 분석을 받았다. 결과적으로 EEG 분석, 혈액 수집 및 설문 조사 평가를 위해 밤새 단골에 올랐다. 알코올 중독 환자에 대한 포함 기준은 20와 65 년 사이의 남성과 여성 참가자로 정신과 의사의 평가에 근거한 DSM-IVr에 따른 알코올 의존 기준의 기준을 충족했습니다. 또한, 강박 적 욕구 점수를 높이 평가하고, 주거 치료 기간이 적어도 1 회, 항 경련제를 1 회 이상 처방 한 후, 전문 외래 진료를 1 회 이상 받았다. 정신병 또는 조울증, 이전의 두부 손상 또는 기타 심각한 의학적 증상이있는 정신 장애가있는 환자는 제외되었습니다. 이것은 이전에 정신병으로 진단 받았는지 묻는 것으로 이루어졌습니다.

EEG 분석, 채혈 및 설문 조사 평가를 위해 밤새 알코올 금욕을 한 후 참여 기준을 충족 한 참가자들에게 참석했습니다.

행동 및 실험실 조치

설문 조사

예일 식품 중독 척도

각 참가자는 Yale Food Addiction Scale을 작성했는데 이는 신체 의존성 기준에 대한 DSM-IV 코드에 기초한 자체보고 표준 설문지로 체중에 상관없이 식품 중독 위험이 높은 개인을 식별합니다,,. 현재 "식품 중독"에 대한 공식적인 진단은 없지만 YFAS는 특정 식품에 대한 의존성 증상을 보인 사람을 확인하기 위해 작성되었습니다. 가장 중독성이있는 식품은 지방과 설탕이 많은 식품을 포함합니다. YFAS는 정신 분석법으로 검증 된 도구로, 고전적인 중독 영역 (27)에서 나타나는 행동과 유사한 먹는 패턴을 식별하는 2 질문으로 구성됩니다. 연속 스코어 시스템을 사용하여 각 참가자 (7)의 2에서 YFAS 점수를 계산했습니다. 비만군을 구분하기 위해 YFAS에 중앙 분리를 적용했다. 중간 값 (= 3)과 동일한 점수를 가진 참가자는 분석에서 제외되었습니다. 중앙값보다 낮은 점수를 가진 참가자는 낮은 YFAS 그룹, 즉 비 음식 중독 비만 그룹 (NFAO)에 배정되었지만 중앙값보다 높은 점수를 가진 사람들은 높은 YFAS 그룹, 즉 식품 중독성 그룹에 배정되었다 비만 그룹 (FAO).

숫자 평가 척도 (NRS) 0에서 10 (기아는 얼마나 느끼고 있습니까?); 만족감 (얼마나 만족하십니까?); 충만 함 (얼마나 충만합니까?); 감사 (얼마를 당신은 지금 먹을 수 있다고 생각하니?); 음식 욕망 / 갈망 (지금 뭔가 먹고 싶니?).

BIS / BAS

행동 저해 시스템 / 행동 접근 시스템 (behavioral inhibition system / behavioral approach system, BIS / BAS) 척도는 행동의 기초가되는 두 가지 일반적인 동기 시스템의 감도의 개인차를 평가하기 위해 개발되었다. BIS는 혐오적인 동기를 규제한다고 말하며, 목표는 불쾌한 것을 벗어나려는 것입니다. BAS는 탐욕적인 동기를 조절하는 것으로 믿어 지는데, 목표는 원하는 것을 향해 움직이는 것입니다.

DEBQ

참가자들은 네덜란드 식습 행동 설문지 (DEBQ)의 사본을 작성하여 감정적 인 이유, 외부 이유 및 구속의 정도를 표시했습니다.

BES

과음 먹는 척도 (Binge)는 섭식 장애를 나타내는 특정 폭식 행동의 존재를 평가하는 설문지입니다.

식품 인식

음식 인식은주의 깊게 먹는 설문지의 하위 메뉴로 계량화됩니다. 내부 상태의 감정적 민감성과 관능적 인식 (즉 감각 각각에 대한 음식의 영향에 대한 의식적인 평가)을 측정한다.

실험실 및 방문 측정

정맥혈 샘플을 표준 방법으로 포도당, 지질 및 간 기능을 측정하기 위해 더니든 공립 병원 실험실에 보냈습니다. 신체 조성은 생체 전기 임피던스 분석 (BIA) (Tanita MC-780 다중 주파수 세그먼트 신체 조성 분석기)을 사용하여 측정되었습니다. 휴식 에너지 ​​소비는 간접 열량 측정법 (Fitmate, COSMED)에 의해 측정되었다.

그룹 비교

비만군을 구분하기 위해 YFAS에 중앙 분리를 적용했다. 8 명의 참가자는 중앙값 (= 3)과 동일한 점수를 가지며 분석에서 제외되었습니다. 중앙값보다 낮은 점수를 가진 참가자는 낮은 YFAS 그룹, 즉 비 음식 중독 비만 그룹 (NFAO)에 배정되었지만 중앙값보다 높은 점수를 가진 사람들은 높은 YFAS 그룹, 즉 식품 중독성 그룹에 배정되었다 비만 그룹 (FAO). 기술적으로 말하면 3만이 음식 중독의 기준, DSM-IV-R의 7 가지 기준 중 3 가지 이상, 2 가지 임상 적 중요성 항목 중 하나 이상 (손상 또는 조난)을 실제로 만났습니다 (Gearhardt, Corbin et al.).

MANOVA를 사용하여 각기 다른 설문지에 대해 낮은 YFAS와 높은 YFAS 그룹을 비교했습니다. 종속 변수로서 모든 설문지는 아래에 열거 된 하나의 단일 모델에 포함되었다. 표 1. 독립 변수는 그룹 (희박, 낮은 YFAS 및 높은 YFAS)이었습니다. Bonferroni 보정 (p <0.05)을 사용하여 다중 비교에 대한 보정을 적용하여 세 가지 다른 그룹을 비교했습니다. 연령에 대한 결과를 제어하기 위해 가변 연령을 공변량으로 포함했습니다.

표 1  

마른 체형과 비만 체형에 대한 인구 통계, 인체 측정 및 실험실 측정.

우리는 생화학 및 임상 데이터뿐만 아니라 음식 및 비만 관련 설문지를 분석하는 연구를 수행했다 ( 1 테이블and2) 2) 비만 그룹에서 휴식 상태의 뇌 EEG 활동으로 보완 (BMI> 30kg / m2) 사람들 (n = 38)과 낮은 (n = 18) YFAS 점수가 높고 희박한 비 중독 컨트롤 그룹 (n = 20)과 소스 지역화 된 EEG 기록을 사용하여 비교했습니다.

표 2  

설문 분석 : 평균 점수와 표준 편차.

또한 높은 YFAS 점수가 실제로 중독성 표현형을 반영하는지 확인하기 위해 우리는 고가 및 저 YFAS 그룹을 일반적인 신경 중독 네트워크와 신경을 찾는 난치성 알코올 중독자 그룹 (n = 13) 그룹과 비교했습니다. 음식과 알코올 갈망의 기질.

식중독과 폭식증의 상관 관계

음식 중독과 폭식 사이의 알려진 상관 관계를 고려할 때 (BES> 17), YFAS와 BES 사이의 상관 관계 분석이 수행되었습니다. 또한 BES 그룹은 높은 BES (> 17)와 낮은 BES 그룹으로 나뉘 었으며 이는 YFAS 그룹 (높은 YFAS 대 낮은 YFAS)과 관련이 있습니다.

전기 신경 영상

뇌파 데이터 수집

EEG 데이터는 표준 절차로 획득되었습니다. 각 참가자는 작지만 편안한 의자에 똑바로 앉아서 완전히 조명이 된 방에서 녹음을 받았다. 실제 녹음은 약 5 분간 지속되었습니다. EEG는 Mitsar-201 증폭기 (NovaTech http://www.novatecheeg.com/) 표준 19-10 국제 배치 (Fp20, Fp1, F2, F7, FZ, F3, F4, T8, C7, CZ, C3, T4, P8, P7, PZ, P3, P4, O8 , O1). 참가자들은 EEG 기록 이전에 음주 시간 2 시간 및 음주 일에 카페인 함유 음료 섭취를 중단하여 술에 의한 뇌파 변화를 막았다. 또는 카페인 유발 알파 파워 감소,. 참여자의 조심성은 알파 리듬의 둔화 또는 졸음이 향상된 세타 파워에 반영되면서 스핀들의 출현과 같은 EEG 파라미터에 의해 모니터링되었습니다. 임피던스는 5 kΩ 이하로 유지되는지 점검했습니다. 데이터는 눈을 감았을 때 수집되었다 (샘플링 속도 = 500 Hz, 밴드 통과 0.15-200 Hz). 오프라인 데이터는 128 Hz로 리샘플링되고, 2-44 Hz 범위에서 대역 통과 필터링 된 다음 나중에 Eureka로 바뀝니다! 소프트웨어수동 artifact-rejection을 위해 플롯되고 조심스럽게 검사됩니다. 눈 깜박임, 안구 운동, 치아를 움켜 쥐고, 신체 움직임, 또는 ECG 인공물을 포함한 모든 일회성 인공물이 뇌파의 흐름에서 제거되었습니다. 또한, 모든 구성 요소가 제외되었는지 여부를 확인하기 위해 ICA (Independent Component Analysis)가 수행되었습니다. 가능한 ICA 성분 제거의 영향을 조사하기 위해, 우리는 파워 스펙트럼을 시각적 인공물 제거 이후의 (1) 및 추가 ICA 성분 제거 후의 (2)의 두 가지 접근법과 비교했다. 델타 (2-3.5 Hz), 세타 (4-7.5 Hz), 알파 1 (8-10 Hz), 알파 2 (10-12 Hz), 베타 1 (13-18 Hz), 베타 2 (18.5- ), β21 (3-21.5Hz) 및 감마 (30-30.5Hz) 밴드,, 두 가지 접근법간에 통계적으로 유의 한 차이는 보이지 않았다. 따라서 우리는 2 단계 인공물 보정 데이터의 결과, 즉 시각적 인공물 제거 및 추가 독립 부품 거부에 대한보고에 확신을 가졌습니다. 평균 푸리에 크로스 스펙트럼 매트릭스는 8 개 밴드 모두에 대해 계산되었습니다.

소스 현지화

표준화 된 저해상도 뇌 전자기 단층 촬영 (sLORETA,)는 7 개의 그룹 BSS 구성 요소를 생성 한 뇌내 전원을 추정하는 데 사용되었습니다. 표준 절차로서 일반적인 평균 참조 변환 sLORETA 알고리즘을 적용하기 전에 수행됩니다. sLORETA는 미리 정의 된 수의 활성 소스를 가정하지 않고 전류 밀도 (A / m2)로서 전기적 연결 활동을 계산합니다. 이 연구에서 사용 된 솔루션 공간과 관련 연계 기는 LORETA-Key 소프트웨어 (무료로 사용 가능)에서 구현 된 솔루션 공간입니다. http://www.uzh.ch/keyinst/loreta.htm). 이 소프트웨어는 재 방문 된 실제 전극 좌표를 구현합니다 (Jurcak et al. 2007)와 Fuchs가 만든 리드 필드 et al. Mazziotta의 MNI-152 (몬트리올 신경 연구소, 캐나다) 템플릿에 경계 요소 방법을 적용 et al.,. sLORETA 키 해부 템플릿은 차원 152 mm의 6,239 복셀에서 신피질 (해마 및 앞쪽 cingulate 피질 포함) MNI - 5 볼륨을 나누어 레이블3Demon Atlas가 반환 한 확률을 기반으로,. 공동 등록은 MNI-152 공간에서 Talairach와 Tournoux로 올바른 번역을 사용합니다 공간.

상관 분석

sLORETA 상관 관계 분석에 사용 된 방법론은 비모수 적입니다. 그것은 귀무 가설 비교 하에서 max-statistic에 대한 경험적 확률 분포를 무작위 화를 통해 추정하는 것에 기반합니다. 이 방법론은 여러 검사 (즉, 모든 복셀에 대해 수행 된 검사 모음 및 모든 주파수 대역 검사)를 수정합니다. 이 방법의 매개 변수가 아닌 특성으로 인해, 그 타당성은 가우시안의 가정에 의존하지 않습니다. sLORETA 통계 대비지도는 여러 복셀 별 복셀 비교를 통해 계산되었습니다. 중요도 임계 값은 5000 순열을 사용하는 순열 테스트를 기반으로합니다. 갈망, 기아, 충만 및 인식 척도가있는 알코올, 낮은 YFAS 및 높은 YFAS 그룹에 대한 상관 관계가 계산됩니다.

결합 분석

낮은 YFAS와 높은 YFAS, 높은 YFAS와 알코올 중독 된 참가자들 사이의 집단 비교에 덧붙여,,,,. 결합 분석은 독립적 인 감산으로 활성화 된 영역을 찾아서 두 개 이상의 작업 / 상황에 대한 '공통 처리 구성 요소'를 식별합니다,,,. 프리스톤 et al. 또한 그룹 내 조건에서 일반 결합 분석이 사용 되더라도 그룹간에 적용될 수 있으며 최근의 일부 논문,. 우리는 낮은 YFAS 및 높은 YFAS, 높은 YFAS 및 알코올 중독 그룹에서 희박 그룹의 이미지를 빼서 낮은 YFAS 및 높은 YFAS, 높은 YFAS 및 알코올 중독에서만 병리학 적 활동 (건강한 대상에서 벗어난 활동)이 남아 있도록 선택했습니다. 그룹별로 낮은 YFAS와 높은 YFAS, 높은 YFAS 및 알코올 중독의 이미지를 바탕으로 우리는 공통적으로 병리학 적 활동을 파악하기 위해 결합 분석을 실시했습니다.

결과

행동 척도

YFAS

희박, 저, 고 YFAS의 비교는 유의 한 차이가 있음을 보여줍니다 (F = 104.18, p <0.001)은 린 그룹과 낮은 YFAS가 서로 다르지 않지만 두 그룹이 높은 YFAS 그룹과 다르다는 것을 나타냅니다 (표 3). 우리가 YFAS의 여러 하부 척도를 볼 때, 음식 과다, 음식에 소비 된 시간, 사회적 철수, 금단 증상 및 음식과 관련된 것은 YFAS가 낮은 과목에서 높은 YFAS를 차별하는 하부 구조입니다. 그러나, 높은 YFAS 그룹은 역경과 내성에도 불구하고 지속적으로 사용하는 하위 그룹의 낮은 YFAS 및 린 그룹과 다르지 않습니다. 하위 계급 중 어느 누구도 낮은 YFAS 과목은 마른 과목과 다릅니다. 표 3 자세한 개요를 제공합니다.

표 3  

YFAS는 마른 체형과 비만 체형을 가정합니다.

식중독과 폭식증의 상관 관계

전체 그룹의 YFAS 점수는 BES 점수와 상관 관계가 있습니다 (r = 0.50, p <0.01) (표 4). 낮은 YFAS 그룹의 경우 유의 한 상관 관계가 발견되지 않았습니다 (r = 0.18, p <0.05) (표 4), 높은 YFAS 그룹의 경우 유의 한 상관 관계가 발견되었습니다 (r = 0.56, p <0.05) (표 4).

표 4  

피어슨 서로 다른 설문지 간의 상관 관계.

인구 통계, 인체 측정 및 실험실 측정

낮은 YFAS 그룹과 높은 YFAS 그룹의 비교는 공통적 인 표현형을 보여줍니다. 두 그룹 모두 생화학 적 분석을 기준으로 분리 할 수 ​​없습니다 (F = 0.89, p = 0.572), 활력 징후 (F = 0.75, p = 0.532), 체중 및 기타 인체 측정치 (F = 1.17, p = 0.342) 체지방 성분 포함 (F = 0.66, p = 0.684), 휴식 에너지 ​​소비 (F = 0.77, p = 0.387). 두 비만 그룹은 마른 그룹과 크게 달랐습니다. 알코올 중독 환자는 체중, 키 및 BMI가 정상입니다. 그들의 갈망 점수는 8.32 / 10이었고 알코올 사용 장애 식별 테스트 (감사) 점수는 36.21 점 (정상 <20)이었습니다. 보다 표 2 개요.

설문 조사

낮은 YFAS 그룹과 높은 YFAS 그룹 모두가 마른 그룹보다 기아가 덜하다고보고합니다. 높은 YFAS 그룹은 낮은 YFAS 및 린 그룹보다 더 완벽하다고 느낍니다. 만족도, 감사 및 음식 욕구에 유의 한 차이는 없었습니다. BIS / BAS 설문지에서 높은 YFAS 그룹은 BIS의 낮은 YFAS 및 린 그룹보다 높은 점수를 나타내지 만 BAS는 그렇지 않습니다. DEBQ의 3 가지 하부 척도에서 유의미한 효과가 얻어졌다. 저체 계의 경우 YFAS가 낮고 YFAS가 높은 그룹은 린 그룹에 비해 점수가 높았지만 서로 다르지 않았다. 서브 스케일 '외부'는 높은 YFAS 피험자가 낮은 YFAS 및 린 피험자보다 높은 점수를 가지지 만 낮은 YFAS 그룹은 희박하고 높은 YFAS 그룹보다 점수가 낮다는 것을 나타냅니다. '감정적'하위 척도는 높은 YFAS 집단과 낮은 YFAS 집단과 희박한 집단의 차이점을 보여줍니다. 또한 높은 YFAS 그룹은 낮은 YFAS 및 린 그룹과 비교하여 폭식 및 음식 인식에 대한 점수가 높습니다. 식이 인식을 위해서는 저 YFAS 그룹과 린 그룹간에 유의 한 차이가 있었다. 표 3 결과의 요약을 보여줍니다. 게다가 표 4 비만 그룹 전체에 대한 다양한 설문지 사이의 상관 관계를 낮은 YFAS와 높은 YFAS로 구분하여 보여줍니다.

전기 신경 영상

상관 관계 분석

전체 그룹

전체 뇌 상관 관계 분석과 YFAS는 theta (r = 0.23, r = 0)에 대한 사지 앞쪽 대뇌 피질 (rstrostral anterior cingulate cortex, rACC) p = 0.041) 및 beta3 (r = 0.22, p = 0.041) 주파수 대역 (Fig. 1).

그림 1  

전체 뇌 상관 관계 분석과 YFAS는 theta (r = 0.23, RNX)에 대한 (A) 입 앞쪽 대머절 피질 (racc) p = 0.041) 및 (B) 베타 3 (r = 0.22, ...
낮은 YFAS 그룹

뇌 전체와 뇌의 상관 분석 굶주림 점수 theta와 beta1 및 beta2 주파수 대역 모두에 상당한 영향을 미쳤다. Hunger 점수는 후방 뇌척수액뿐만 아니라 후방 insula의 theta resting state 뇌파 활동과 양의 상관 관계가있다 (r = 0.69, p = 0.0007) (2A), dorsal anterior cingulate cortex (dACC)에서의 beta1 휴식 상태 뇌파 활동과 음의 상관 관계가있다 (r = -0.49, p = 0.019) (그림 2B). 사지 앞쪽 대뇌 피질 (racc)과 왼쪽 insula (r = -2, r = 2)에서 β0.48 휴식 상태 뇌파 활동에 대한 음성 상관 관계 p = 0.022)도 있습니다 (2C). 델타, alpha1, alpha2, beta3 및 감마 주파수 대역에는 유의 한 영향이 없었습니다. 양의 상관 관계가 충만감 및 후부 대뇌 피질 (PCC)에서의 베타 3 활성은, 선구세 및 체세포 감각 피질 (r = 0.52, p = 0.013) (참조 2D)과 전 대뇌 피질 (pgACC)에서 감마 활성을 보였다 (r = 0.61, p = 0.004) (2E). 사이에 양의 상관 관계가 얻어졌다. 음식 인식 및 rACC 및 체세포 감각 피질 (r = 0.44, p = 0.034) (그림 2F). pgACC (r = -1, p <0.90)에서 베타 0.00001 활성과 음의 상관 관계가 얻어졌습니다 (그림 2G). 또한, dACC 및 편도 전두엽 피질 (sgACC)에서 편도 내로 연장되는 β2 활성 (r = -0.73, p = 0.0003) (2H). 또한, dACC와 PCC에서 감마선 활성도 (r = -0.61, p = 0.004) (2I). 다른 중요한 영향은 없었다. 낮은 YFAS 그룹의 뇌 활동과 기아 척도 사이에는 아무런 영향이 없었다.

그림 2  

(A비 음식 중독자 비만 사람들의 상관 분석. Hunger 점수는 후방 insula뿐만 아니라 왼쪽 somatosensory cortex (r = 0.69, p = 0.0007)에서 theta resting state EEG activity와 양의 상관 관계가있다. (B) 상관 관계 ...
높은 YFAS 그룹

사이의 유의 한 상관 관계가 확인되었다. 굶주림 점수 (dmPFC)로 연장되는 rACC에서의 감마 밴드 전류 밀도 (r = 0.56, p = 0.005) (그림 2J). Delta, theta, alpha1, alpha2, beta1, beta2 및 beta3 주파수 대역에 대한 중요한 영향은 확인되지 않았습니다. 뇌 활동과 기아, 충만 및인지 척도 간에는 유의 한 상관 관계가 없었습니다.

알코올 중독 그룹

dmPFC로 확장 된 rACC에 대한 알코올 갈망 점수와 감마 밴드 전류 밀도간에 유의 한 상관 관계가 확인되었다 (r = 0.72, p = 0.002) (Fig. 3).

그림 3  

알코올 갈망 점수와 감마 밴드 전류 밀도 간의 상관 분석 (r = 0.72, p = 0.002).

결합 분석

높은 YFAS 그룹과 낮은 YFAS 그룹 사이의 휴식 상태 활동의 결합 분석은 sgACC, pgACC, parahippocampal 지역, 우 하벽 및 중간시기 영역에서의 베타 xNUMX 활성을 나타낸다 (Z = 2, p = 0.023) (4A) 및 감마선 활성 (PCC)에서 precuneus와 cuneus (Z = 1.99, p = 0.023) (그림 4B). beta2 빈도의 반 상관 활동은 높은 YFAS와 낮은 YFAS 그룹 사이의 rACC / dmPFC 영역에서 확인되었다 (Z = -2.03, p = 0.021) (4A).

그림 4  

(A) 음식 중독 된 비만인 (높은 YFAS)과 비 음식 중독 된 비만인 (낮은 YFAS) 사이의 상태 활동을 유지하는 beta2 밴드의 결합 분석. 빨간색은 두 가지 비만에 공통적 인 마른 건강한 중독되지 않은 대조군에서 유의미한 편차를 나타낸다 ...

높은 YFAS 비만군과 알코올 중독 군 사이의 연관성 분석은 ACC / dmPFC와 Precuneus에서 alpha1 주파수 대역에 유의 한 영향을 보였다 (Z = 2.24, p = 0.013) (4C) 및 측두엽 (fusiform / parahippocampal area)뿐만 아니라 sgACC 및 orbitofrontal cortex (OFC)에서의 alpha2 활성에 대한 영향 (Z = 2.78, p = 0.003) (4D). 저 YFAS 군과 알코올 중독 군간에 유의 한 효과는 보이지 않았다.

토론

이 결과는 높은 YFAS 점수가 중독성있는 상태임을 나타냅니다. 결합 분석 결과, 높은 YFAS 그룹과 알코올 중독 그룹은 공통적 인 병리학 적 뇌 활동을 공유하지만 낮은 YFAS 그룹에는 존재하지 않는다는 것이 입증되었습니다. 시각화 된 신경 기질은 고농도의 YFAS 및 알콜 중독 그룹 모두에서 약한 비 중독 건강 대조군의 뇌 활동을 감안하여 병리학 적으로 간주됩니다. 이 병리학적인 '중독 뇌 활동'은 전두부 피질 / 배측 내측 전두엽 피질, 내측 orbitofrontal cortex (mOFC), parahippocampal area 및 precuneus로 확장되는 pregenual 전방 대뇌 피질, 약리학 적 또는인지 기반 중독 치료로 조절 될 수있는 뇌 영역을 포함한다. 이전의 fMRI 연구에 따르면 YFAS 점수는 rACC 및 mOFC에서 신호 유발 활동과 상관 관계가 있음이 나타났습니다 이 두뇌 영역이 음식 단서에 반응한다는 것을 암시합니다. 우리의 결과는 이전의 LORETA EEG 휴식 상태 연구와 달리 휴식 상태에서도 더 활동적임을 나타냅니다. 따라서 알코올 및 음식 중독은 세포, 유전 및 행동 측면을 제외하고는또한 거시적 인 두뇌 활동 수준에서 일반적인 신경 생리 학적 기질을 공유합니다.

그러나 YFAS 그룹 모두 공통된 표현형, 비만을 가지고 있으며 생화학 분석, 생체 신호, 체중 및 기타 체지방 측정, 에너지 소비 정지, 충만감을 제외한 음식 관련 평가 점수를 기준으로 분리 할 수 ​​없습니다 (표 2). 티그의 임상 적 유사성은 낮은 YFAS 그룹과 높은 YFAS 그룹이 공유하는 일반적인 신경 생물학적 '비만 뇌 활동'에 반영됩니다. 결합 분석 (희박 (lean)에 대해 통제 됨)은 하위 조직과 pgACC에서 공통적 인 병리학 적 베타 활성을 나타내 었으며, PCC에서 감마선 활성이 precuneus와 cuneus로 확장되었으며 parahippocampal 영역과 우하 하벽 및 중간시기 영역에서 베타 활성이 결합되었습니다. 이 영역은 본질적으로 자체 참조 및 신체 감각 정보를 처리하는 기본 모드 네트워크를 구성합니다. 그러나 기본 모드 네트워크의 여러 부분이 서로 다른 주파수에서 정보를 처리한다는 것은 흥미 롭습니다. 기본 모드 네트워크는 3 서브 네트워크로 구성되는 것이 좋습니다.. 한 부분은 pgACC / vmPFC로 구성되며 외부 세계와 신체로부터 감각 정보를 수신하는 영역의 네트워크에서 중요한 요소이며 사회적 행동, 기분 조절 및 동기 유발과 관련된 감각 기관의 링크 역할을합니다. 뚱뚱한 사람들의이 부분은 감각적 예측과 관련된 베타 활동을 진동시킵니다. 현상 처리. 이것을 최근에 개발 된 행동 변화 개념으로 통합 할 때 pgACC가 현재 행동의 신뢰도를 계산할 때, 이것은 비만인에서 pgACC가 비만 상태가 수용 기준임을 계산할 수 있다고 가정 할 수 있습니다. PCC / Precuneus는 감마 활동에서 진동합니다. 감마 활동은 예측 오류 또는 다른 말로 변경과 관련이 있으며 PCC / precuneus는 자체 참조의 주요 허브입니다., 기본 모드 네트워크. PCC / Precuneus가 참조를 다시 설정한다고 가정 할 수 있습니다. 즉 제어 allostasis, 예측 참조 재설정을 통해. allostasis는 중독에 연루되었다, 비만 (음식 중독). parahippocampal 부위와 우뇌의 하벽과 중간 부위의 베타와 감마 진동이 존재합니다. parahippocampal은 문맥 처리에 관여합니다.,, 우측 하류의 정수리 부위는 다봉 감각 통합 센터에 관여한다. 베타 / 감마 커플 링은 생략 된 자극과 연결되어 있습니다.. 이 영역에서의 베타 및 감마 활동은 복합적인 감각 영역에서 처리하지 않는 것 (음식에서 유도 된 자극을 생략 함)과 맥락을 같이하지 않는 것과 관련이 있다고 추측 할 수 있습니다. 따라서 뚱뚱한 사람들은 음식 자극이 가상적으로 탈핵화 된 틀에서 처리 될 수있다. 즉, 상황에 관계없이 식욕을 자극 할 수 있습니다. 반면에, 저조한 YFAS 집단과 높은 YFAS 집단 간에는 유의미한 차이가 확인되었다. 낮은 YFAS와 높은 YFAS 그룹 사이의 결합 분석은 rACC / dmPFC에서 병리학적인 항 - 상관 휴식 상태 베타 활성을 나타냈다. 이 차이는 기아와의 상관 관계 분석에서 더욱 두드러집니다. 기아 증가는 알코올 중독에서의 갈망 증가와 관련이있는 rACC 영역과 유사하게 높은 YFAS 그룹에서 rACC / dmPFC에서 감마 활성을 증가시키는 것과 관련이 있습니다 (Fig. 1 중간, S1C-D). 동일한 영역은 fMRI 연구에서 YFAS 점수가 높은 사람들에게서 음식물 신호, 즉 추정적으로 갈망을 유발함으로써 활성화됩니다. 대조적으로, 저 YFAS 그룹에서는 기아가 동일한 rACC 영역에서 활동과 부의 상관 관계를 보였다. 이전 연구에 따르면 rACC가 알코올 갈망에 연루되어 있음이 나타났습니다., 법적 및 불법 마약 갈망 모두. 우리의 발견은 그것이 음식 갈망에도 관련되어 있음을 시사합니다. 식중독 증상이 더 높은 (> 3) 대 더 낮은 (≤2) 비만 개인 간의 ACC 활동의 차이는 중요하지는 않지만 이전에보고되었습니다.. 이 연구 결과는 이전의 비만 연구에서 왜 상반되는 결과를 가져 왔는지 설명 할 수 있습니다.

ACC는 뇌의 가장 흥미로운 부분을 만들어 냈습니다. 그것의 많은 제안 된 기능 때문에, 이것들은 돌출 특권을 포함한다., 베이지안 예측 오차 처리항상성 균형 유지에 필요한 요구 사항의 표현, 적절한 행동 반응 유도. 이 연구는 높은 YFAS 그룹에서 음식에 붙은 돌출이 증가하고 먹을 충동을 자극한다고 제안합니다.

NFAO 그룹의 굶주림은 somatosensory 및 visceral 감각 입력을 처리하는 영역 인 좌측 후부 insula와 맛과 복부 감각 정보를 처리하는 somatosensory cortex의 왼쪽 꼬리 부분에서 증가하는 theta activity와 긍정적으로 관련이있다,. 대조적으로, 굶주림은 자치 신경계를 통해 후부 insula에서 정서적 정보의 처리에 관여하는 왼쪽 앞 부도 insulin에 베타 활동과 부정적 상관 관계가있다. 이것은 insula에서 내장 정보의 감각적이고 정서적 인 처리가이 그룹에서 분리되었음을 시사한다. 항상성 신호에 대한 내성이이 효과의 원인 일 수 있다고 추측하는 것은 유혹스러운 일이다. 이 가능성을 조사하기 위해서는 더 많은 연구가 필요합니다.

어떻게 dACC의 병적 인 휴식 상태 활동이 동일한 비만 표현형을 초래할 수 있습니까? 아직 설명이 없지만이 영역은 베이지안 학습 및 예측 오류 처리와 관련되어 있으므로 베이지안 두뇌 메커니즘이 관련 될 수 있다고 추측하는 것은 유혹적입니다.,. 높은 YFAS 그룹에서는 예측 오류 계산 문제로 인해식이 섭취가 비만으로 이끄는 경향이 있습니다, 알코올 및 기타 중독에 대해 제안 된 것과 유사합니다. 그러나 낮은 YFAS 그룹에서는 부적절한 내장 신호가 잘못된 예측 계산을 초래한다고 가정합니다.

음식 중독과 폭식은 매우 상관 관계가있는 것으로 알려져 있습니다 (r = 0.78) (Imperatori, Innamorati et al. 2014)과 식품 중독과 정신 병리학 사이의 연관성은 임상 인구에서 폭식에 의해 매개된다 (Imperatori, Innamorati et al. 2014). 그리고 실제로 우리는 YFAS와 BES 점수 사이의 상관 관계를 봅니다. 그러나 실제 식품에 중독 된 사람들 (n = 3)과 실제 폭식 환자 (n = 2)의 수가 적기 때문에이 연구는 추가 분석시이 사실을 확인할 수 없습니다. 실제로 뇌 활동이 기아, 만족도, 충만감, 감상 및 음식 욕구 점수와 관련이있을 때, 저 YFAS 그룹과 고 YFAS 그룹 모두에서이 점수는 BES 점수와 상관 관계가 없었습니다. 이것은 본 연구의 약점이다. 그러나 진단 된 정신 병리학이없는 그룹에서는 중간 그룹에서 확인되지 않은 저 YFAS와 고 YFAS 사이에서 신경 생리 학적 차이가 발견 될 수 있다는 것이 중요합니다. 이것은 높은 YFAS를 지닌이 그룹이 정신 병리학 적으로 중독 된 사람들의 대표 표본이 아닐 수도 있지만, 정신과 질환이없는 그룹에서는 여전히 낮은 YFAS와 높은 YFAS간에 차이가 있으며 여전히 정신 병리학이없는 그룹이 있다는 사실을 시사합니다 전형적인 중독,이 경우에는 알코올 중독과 공통된 전기 생리 학적 특징을 가지고 있습니다.

이 연구의 약점은 뇌파 소견이 단순한 상관 관계 일 수 있다는 것입니다. 그러나 알코올 중독과 중독 사이에 중독 된 '중독 신경 활동'에 대한 갈망에서 dACC의 역할은 인과 관계가있을 수 있다는 예비 증거가 있습니다. 사실, dACC를 목표로하는 이중 콘 TMS를 ​​사용한 사례 보고서에서 rTMS가 알코올 갈망에서 일시적인 (2-3 주) 감소를 유도 할 수 있음이 나타났습니다. 또한, 알코올 중독 환자의 dACC에 전극을 삽입하여 알코올 중독에 대한보다 영구적 인 해결책을 제시하여보다 영구적 인 긍정적 결과를 얻을 수있었습니다. 이것은 dACC가 다른 학대의 물질에 대한 갈망의 신경 상관을 보는 이전의 메타 분석에 의해 제안 된 바와 같이 일반적으로 일반적으로 갈망을 암호화하는 데 실제로 관여 할 수 있음을 제시합니다.

이 연구의 또 다른 약점은 특정 음식 갈망에 대한 간접적 인 측정 만 사용되었다는 것, 즉 음식 욕망 (지금 당장 뭔가를 먹고 싶습니까?)입니다. 음식 갈망은 음식을 얻고 소비하려는 강렬한 욕망이지만 일반적으로 음식 갈망은 특정 음식 (예 : 매우 일반적으로 초콜릿)을 섭취하려는 강렬한 욕구이며 정상적인 배고픔과는 다릅니다.

이 연구의 세 번째 한계는 제한된 수의 센서 (19 전극)와 대상 특정 해부학 적 전진 모델의 부족으로 인해 본질적으로 소스 국부 화의 낮은 해상도입니다. 이것은 근원 재구성을 위해서는 충분하지만 근원 국소화와 해부학 적 정확도의 불확실성이 더 커지므로 본 연구의 공간 정밀도는 기능적 MRI보다 훨씬 낮습니다. 그럼에도 불구하고, 단층 촬영 sLORETA는 LORETA와 기능적 자기 공명 영상 (fMRI),, 구조적 자기 공명 영상, 양전자 방출 단층 촬영 (PET),, 예를 들어 청각 피질에서의 활성을 검출하기위한 이전의 연구에서 사용되었다,,. 추가 sLORETA 밸리데이션은 침윤성 이식 깊이 전극에서 얻은 국소화 결과를 근거 진실로 받아들이는 데 기반을두고 있으며이 경우 간질에 대한 여러 연구가 있습니다, 인지 ERP. 전치부 대뇌 피질과 같은 깊은 구조, 근심 측두엽 이러한 방법으로 정확하게 현지화 될 수 있습니다. 그러나 고밀도 뇌파 (예 : 128 또는 256 전극)와 대상 특유의 머리 모형 및 MEG 녹음을 사용하여 공간적 정확성과 정확성을 향상시킬 수 있습니다.

결론적으로, 우리는 비만 한 개체에서 동일한 표현형 특성에도 불구하고 적어도 두 가지 신경 생물학적 기전이 병리 생리학 적. 이 두 비만 그룹의 가장 현저한 차이점은 dACC의 반대 활동과 관련이 있습니다. 음식과 알콜 중독 그룹 사이에는 또한 높은 YFAS 점수가 음식과 관련이 있고 알콜 중독과 유사한 신경 생물학적 과정과 관련된 중독성 장애를 나타냄을 시사하는 유사한 유사점이 있습니다. 우리의 연구 결과는 또한 약물이나 신경 조절과 같은 비만 치료가 근본적인 신경 생물학적 병태 생리학에 기초하여 개별화되어야한다고 제안했다.

추가 정보

이 기사를 인용하는 법: 드 리 더, 디 et al. 뇌, 비만 및 중독 : EEG 신경 영상 연구. Sci. 대표. 6, 34122; doi : 10.1038 / srep34122 (2016).

각주

 

작성자 기여 DDR : 연구 디자인, 원고 작문. PM : 연구 디자인, 필사본. SLL : 자료 수집, 사본 위문. SR : 데이터 수집, 사전 처리. WS : 데이터 수집, 사전 처리. CH : 연구 설계, 설문지. SV : 분석, 원고 작성.

 

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