Front Nutr. 2016; 3: 6.
Verëffentlecht online 2016 Feb 15. doi: 10.3389 / fnut.2016.00006
PMCID: PMC4753312
Aféierung
Mat der globaler Adipositas Kris weider hir Maut ze huelen, ass d'Demande no Léisungen eropgaang. D'Diskussioun iwwer d'Natur vs. Ëmweltfaktoren an genetesch Prädisposition, anstatt perséinlech Verantwortung sinn Schold, wéi fir all aner Krankheet. Dës Vue implizéiert datt déi biologesch Prozesser, déi Kierpergewiicht reguléieren, am Wesentlechen am onbewosste Räich funktionnéieren. Och wann dëst laang fir déi sougenannt homeostatesch Reguléierung vum Energiebalance akzeptéiert gouf, ass et manner kloer fir déi hedonesch Kontrollen. Hei bewäerte mir déi wichteg Fro kritesch wéi Nagermodeller hëllefe kënnen de Bäitrag vun hedonesche neurale Prozesser zu Kierpergewiichtreguléierung ze verstoen. Wann Dir d'Konzepter vu Belounung, Verstäerkung, Motivatioun, Genosssucht an hir neurale Mechanismen kuckt, am Kontext vum Iessen an der Ausübung, entsteet déi nei Vue datt homeostatesch an hedonesch Kontrollen enk matenee verbonne sinn an dacks an Unison um onbewosst Niveau handelen. biologesch adaptiv Äntwerten erreechen. Och wann d'Diskussioun iwwer e Kierpergewiicht-Setpunkt an de leschte Joeren vernoléissegt gouf, gëtt dëst Thema méi dréngend als e wichtegen Aspekt fir effektiv Behandlung vun Adipositas.
Hedonesch Mechanismen iwwerwannen Homeostatesch Regulatioun
Wann d'Kierpergewiicht vun Déieren a Mënschen duerch Perioden vun entweder Ënner- oder Iwwerfütterung gestéiert gëtt, geet et prompt zréck op d'Perturbatiounsniveauen duerch e Prozess genannt homeostatesch Reguléierung, déi d'Kontrollen vu béid Energieaufnahme an Energieausgaben involvéiert (1, 2). D'Basis hypothalamesch Circuit, déi dës Reguléierung ënnersträicht ass laang bekannt (3) a war vill raffinéiert, besonnesch an de leschten 20 Joer no der Entdeckung vum Leptin. Kuerz gesot, zwou verschidde neural Populatiounen am mediobasalen Hypothalamus handelen als primär Energiesensoren an engagéieren e komplext Netzwierk vun Effektorkreesser, déi souwuel d'Energie-an an d'Energie-Out op eng biologesch adaptiv Manéier kontrolléieren [fir Iwwerpréiwung, kuckt Ref. (4-7)].
Wéi och ëmmer, wärend déi meescht mat sou enger Basis homeostatescher Reguléierung averstane sinn, gouf et vill Diskussioun iwwer de genauen Niveau vum verteidegt Kierpergewiicht an d'Mechanismen involvéiert (8-13). Et ass kloer datt et kee fixe Setpunkt ass ronderëm deen Mamendéierenaarten hiert Kierpergewiicht reguléieren. Villméi ass et flexibel, ofhängeg vu béiden internen an externen Bedéngungen, dorënner genetesch an epigenetesch Prädisposition, Liewensmëttelverfügbarkeet, Iessen Geschmaach, an aner Ëmweltfaktoren (10). Dëst ass am beschten illustréiert duerch de saisonal variabelen an homeostatesch verteidegt Kierpergewiicht Setpunkt vu Wanterschlof (14).
Ee Faktor dee wäit gegleeft ass ganz wichteg ze sinn fir den individuellen Kierpergewiicht Setpunkt ze beaflossen ass Liewensmëttelhedonics, besonnesch d'Verréckelung op méi héicht Kierpergewiicht duerch héich schmaacht, kaloriendichte Liewensmëttel (Bild (Figure1A) .1A). Dat kloerste Beispill vun dëser Verréckelung am verteidegt Kierpergewiicht ass d'Cafeteria Diät-induzéiert fettleibeg Rat a Maus (15). Och wann et verdächtegt gëtt datt déi verstäerkte Verfügbarkeet vun héich schmackhaften, energiedichte Liewensmëttel och meeschtens verantwortlech ass fir déi aktuell Adipositas-Epidemie, ass et vill méi schwéier ze beweisen, wéinst Schwieregkeeten d'Energiebalance an d'Ëmweltbedéngungen bei Mënschen iwwer verlängert Perioden strikt ze kontrolléieren. Zäit wéi et méiglech ass an Déieremodeller. Eng wäit akzeptéiert Meenung ass datt bei genetesch an/oder epigenetesch empfindlechen Individuen d'obesogen Liewensmëttelëmfeld fäeg ass en neien, méi héije Kierpergewiicht Setpoint ze etabléieren, deen ähnlech géint forcéiert Fasten an Iwwerfütterung verteidegt ass wéi an normal Gewiicht Individuen (11). Dofir ass ee vun de Schlësselprobleemer beim Verständnis vu Kierpergewiichtreguléierung déi neurologesch Erklärung fir dës Verréckelung vum verteidegt Kierpergewiicht. Wat sinn d'neurale Mechanismen, déi d'Disponibilitéit an d'Geschmackbarkeet vun energiedichte Liewensmëttel erlaben de Basis homeostatesche Verteidegungssystem ze iwwerwannen? Dës Mechanismen ze verstoen kéint zu der Entwécklung vu méi spezifesche Medikamenter oder Verhalensinterventiounen am Kampf géint Adipositas féieren.
Hedonesch Veraarbechtung ass en integralen Deel vum Homeostatesche Reguléierungssystem
D'Vue datt déi hedonesch an homeostatesch neural Circuit keng separat Entitéite sinn, awer Deel vum selwechte Reguléierungssystem sinn, gewënnt séier Traktioun. Dëst baséiert op Beweiser fir bidirektional Modulatioun vu corticolimbesche Gehirgebidder duerch interoceptive Signaler, a vum Hypothalamus duerch exteroceptive Signaler an hir kognitiv an emotional Korrelate (Figure). (Figure11B).
Bottom-up Modulatioun vu Corticolimbic Circuits of Cognition and Motivation by Interoceptive Signals of Nutrient Disponibilitéit
D'bottom-up Kontroll vun hedoneschen a kognitiven Prozesser duerch intern Signaler ass keen neien Abléck. Wéinst der entscheedender Wichtegkeet vun Nährstoffer fir d'Iwwerliewe, ass et e fundamentalt Attribut vum Ausdrock vum Honger a geet zréck op den Ufank vun der Evolutioun vum Nervensystem. Speziell ass den hongereg Staat duerch eng verstäerkt Ureiz Salience Attributioun charakteriséiert (de Mechanismus, duerch deen en Zilobjekt wéi Liewensmëttel héich gewënscht a gewënscht gëtt - e Verhalensmagnet), deen neurologesch manifestéiert ass duerch erhéicht Aktivitéit vum mesolimbesche Dopaminsystem (16-18). Wat nei ass, sinn e puer vun de Messenger an neurale Mechanismen, déi gewisen sinn involvéiert ze sinn. Zum Beispill ass et elo kloer datt ee vun den eminentste homeostatesche Reguléierer vum Kierpergewiicht - Leptin - den Appetit moduléiert andeems se net nëmmen op den Hypothalamus handelen, awer och op Komponenten vum mesolimbesche Dopaminsystem (19-22) an op olfaktoresch a Goût sensoresch Veraarbechtung (23-25). Ähnlech, vill aner intern Signaler vun Nährstoffverfügbarkeet, wéi Ghrelin, intestinal GLP-1 a PYY, an Insulin, souwéi Glukos a Fett, handelen och deelweis op corticolimbic Strukturen, déi an de kognitiven a belounende Aspekter vun der Nahrungsaufnahmekontroll involvéiert sinn.26-36). Effekter op kognitiv Funktiounen vun dësen Hormonen sinn interessant am Kontext vu mënschleche Studien, déi Behënnerungen vu kognitiven a metabolesche Funktiounen bei fettleibeg Patienten weisen (37-39). Och wann de gemeinsame Link nach net bekannt ass, suggeréiert eng féierend Hypothese datt intestinal Dysbiose entstinn aus enger Interaktioun tëscht suboptimaler Ernärung, Darmmikrobiota, an dem gebiertege Immunsystem mat spéider Ännerungen am Darm-zu-Gehir Signaliséierung a Blutt-Gehir Barrière Integritéit si wichteg (40-43).
Top-down Modulatioun vum klassesche Hypothalamic Regulator duerch sensoresch, kognitiv a motivational Signaler
Deen anere Chauffeur vun dëser integréierter Vue ass nei Abléck an d'Top-Down Modulatioun vu klassesche homeostatesche Circuiten duerch kognitiv an emotional Veraarbechtung a corticolimbesche Systemer (44). Cue-induzéiert, bedingt Nahrungsaufnahme gëtt ugeholl datt et e wichtege Mechanismus ass fir d'Iwwernuechtung vu Mënschen an engem obesogenen Ëmfeld (45, 46) a gouf an Nager fir eng laang Zäit studéiert (47). E puer vun de relevante Weeër, déi an dëser kognition-ofhängeger Nahrungsaufnahme involvéiert sinn, goufen an der Rat identifizéiert andeems d'Ofhängegkeet vun der Amygdala a prefrontaler Cortex-zu-lateral Hypothalamus Projektioune demonstréiert (48, 49). Zënter kuerzem goufen Beweiser fir Top-Down Modulatioun vun AGRP Neuronen am mediobasalen Hypothalamus, den Epizenter vun der klassescher homeostatescher Reguléierung, presentéiert. Dës mächteg Neuronen goufen ugeholl datt se haaptsächlech kontrolléiert ginn duerch zirkuléierend Hormonen a Metaboliten an enger relativ lues wuessender a verschwannener Manéier entspriechend dem fasten a gefidderte Staaten. Mat moderner, genetesch baséiert Neuron-spezifesch Technologie gouf bewisen datt d'Aktivitéit vun AGRP Neuronen och op zweeter-vun-Sekonn Basis kontrolléiert gëtt duerch déi bedingt Erwaardung vun bevirsteet Nahrungsergänzung (50, 51). Dës akut extern sensoresch a kognitiv Kontroll iwwer AGRP Neuron Feierrate gëtt méiglecherweis duerch direkten oder indirekten Input vun enger Zuel vu kortikalen an subkortikale Beräicher erreecht wéi bewisen duerch neuronspezifesch retrograd viral Tracing (52).
Kontroll vun der Nahrungsaufnahme a Regulatioun vum Energiebalance ass haaptsächlech Ënnerbewosstsinn
Et ass kloer datt déi klassesch hypothalamesch neural Circuit verantwortlech fir déi homeostatesch Reguléierung vun Energiebalance a Kierpergewiicht, ähnlech wéi homeostatesch Reguléierung vun anere Kierperfunktiounen, wéi Bluttzocker oder Blutdrock, haaptsächlech iwwer d'Bewosstsinn funktionnéiert, um onbewosst Niveau. Zousätzlech a wéi uewen diskutéiert, ass den Incentive Sensibiliséierungsmechanismus, duerch deen interoceptive Signaler vun der Energieverschmotzung wéi niddereg Leptin fueren "wëllen" duerch de mesolimbesche Dopaminsystem (16, 18, 53) funktionnéiert och gréisstendeels ausserhalb Bewosstsinn wéi et a mënschlechen Neuroimaging Studien bewisen ass (54-56). Och an der Verontreiung vu metaboleschen Honger an assoziéierten interoceptive Sensibiliséierungssignaler, bewosst Bewosstsinn vum Cue schéngt net néideg ze sinn. Dëst gouf bei Ratten gewisen mat cue-induzéiert bedingte Nahrungsaufnahme (47, 48). Ausserdeem kann de mënschleche Gehir de Wäert vu monetäre Belounungen léieren an et fir Entscheedungen benotzen ouni bewosst Veraarbechtung vu kontextuellen Hiweiser (57). Och wann optimal Entscheedungsprozess Selbstkontrolle erfuerdert, representéiert an der dorsolateraler prefrontaler Cortex (58, 59), ass d'Transformatioun vu belount-gedriwwen Verhalensaktioun net ënner obligatorescher Kontroll vun dësem Gehirgebitt a beschränkt dacks de fräie Wëllen ze handelen (60). Schlussendlech kann neural Aktivitéit a bestëmmte Gehirerberäicher e puer Mol daueren ier d'Mënsche sech vun hirer eegener Entscheedung bewosst ginn (61, 62), suggeréiert datt vill vun de Prozesser, déi zu enger Entscheedung féieren, um onbewosst Niveau stattfannen.
Ingestive Verhalen souwuel bei Mënschen wéi och bei Nager schéngt besonnesch resistent géint kognitiv Kontrollen ze ginn wann et héich gewéinlech ass (63, 64). Ënner normalen Bedéngungen ass Informatioun iwwer méiglech Resultater wichteg fir cue-induzéiert Zilgeriicht Aktiounen, déi esou Aktiounen sensibel fir Devaluatioun maachen. Wéi och ëmmer, Gewunnecht Verhalen hänkt net méi vun geléierte Belounungserwaardungen of an ass also gréisstendeels onsensibel géint Mechanismen vun der Belounungsdevaluatioun (64, 65). D'neurale Circuiten, déi net-gewéinlech Verhalen regéieren, sinn anescht organiséiert wéi déi fir gewéinlech oder automatesch Verhalen. Net-Gewunnecht Verhalen hänkt staark vum ventralen Striatum (Nukleus accumbens) an dem ventromedialen prefrontale Cortex of, wärend gewéinlech Verhalen méi vum dorsolaterale Striatum ofhänken (65, 66). D'Erënnerungsspäicherung an d'Erënnerungsmechanismen sinn och ënnerschiddlech fir Gewunnecht vs Net-Gewunnecht Handlungen a Verhalen. Am Ënnerscheed zu deklarativ Erënnerungen déi e bewosst Geescht erfuerderen, funktionnéieren prozedural Erënnerungen gréisstendeels ënner dem Niveau vu bewosst Bewosstsinn a Lagerung ass méi verdeelt (67-69). Als Konsequenz, prozedural Erënnerungen an déi gewéinlech ingestive Behuelen si guidéieren relativ resistent géint inhibitory kognitiv Kontroll an exekutiv Funktiounen.
Konklusioun
Déiermodeller ware entscheedend fir déi komplex Mechanismen ze dissektéieren, déi d'Predisposition zu Adipositas ënnerleien. Gitt datt déi iwwerwältegend Majoritéit vun genetesche Loci verbonne mat mënschlecher Adipositas mat neurale Funktiounen assoziéiert sinn (70), ass et net iwwerraschend datt d'neural Kontrollen vun der Nahrungsaufnahme an der Reguléierung vum Energiebalance en Haaptkomponent vun dëse Mechanismen sinn. Och wann funktionell Neuroimaging bei Mënschen och wichteg Bäiträg ufänkt ze maachen, sinn nëmmen déi méi invasiv Approche bei Nager fäeg mechanesch Erklärungen ze bidden. Als Resultat ass d'traditionell Dichotomie tëscht homeostateschen an net-homeostateschen / hedonesche Systemer verantwortlech fir d'Kontroll vum Appetit a Regulatioun vum Kierpergewiicht, obwuel heuristesch nach ëmmer nëtzlech ass, net méi adequat beschreift déi extensiv anatomesch a funktionell Interaktiounen tëscht deenen zwee Systemer. Zousätzlech ass vill vun der Ausgab vun dësem gréisseren interaktiven System d'Bewosstsinn ëmgoen. D'Implikatioune vun dësen neien Abléck si wäit erreechend well se net nëmmen zukünfteg Fuerschung guidéieren, awer och den Design vun pharmakologeschen a Verhalenstherapien fir Adipositas an Iessstéierungen.
Autor Contributeuren
HM an CM hunn gehollef d'Meenung ze begéinen, d'Literatur iwwerschafft, Deeler vum Manuskript geschriwwen an d'pre-final Versioun vum Manuskript geännert. EQ-C an SY waren an Diskussiounen vun der ursprénglecher Iddi involvéiert, hunn Deeler vun der Literatur iwwerpréift, Deeler vum Manuskript geschriwwen an de pre-final Manuskript geännert. H-RB konzipéiert déi ursprénglech Iddi fir d'Meenung, diskutéiert verschidde Entworfversioune vum Manuskript mat all Coauthoren, huet d'Literatur recherchéiert an d'Finale Manuskript geschriwwen.
Konflikt vun der Zënssazéierung
D'Auteuren deklaréieren datt d'Fuerschung an der Verôffentlechung vu kommerziellen oder finanzielle Bezéiungen, déi als potenzielle Konflikt vun Interesse entwéckelt ginn kënne gemaach ginn.
Finanzéiere
Dës Aarbecht gouf ënnerstëtzt vun National Instituter fir Gesondheet Grant DK047348 (H-RB), DK092587 (HM), an DK081563 (CM).
Referenze