Užsikrėtusių paauglių mitybos sutrikimas siejamas su orbitofrontaliniu mažėjimu ir vykdomosios funkcijos sutrikimu (2011).

L Maayan,^{2,4 *} C Hoogendoorn,^1* V prakaitas,¹ ir A. Convit^1,3,4

SUSIJUSIOS SU VISUOMENĖS STUDIJU

Nutukimas (sidabro pavasaris). 2011 liepa; 19 (7): 1382 – 1387.

¹ Niujorko universiteto Medicinos mokyklos psichiatrijos katedra, 550 First Avenue, Niujorkas, NY 10016, JAV.

² Vaikų psichiatrijos katedra, Niujorko universiteto Medicinos mokykla, 550 First Avenue, Niujorkas, NY 10016, JAV.

³ Niujorko universiteto Medicinos mokyklos medicinos katedra, 550 First Avenue, Niujorkas, NY 10016, JAV.

⁴ Nathan Kline psichiatrinių tyrimų institutas, 140 Old Orangeburg Rd. Orangeburg NY 10962, JAV

Suaugusiesiems nutukimas siejamas su slopinimu, sumažėjusiu žievės žievės kiekiu ir mažesniu pažintinių verčių įvertinimu. Daug mažiau žinoma apie šiuos santykius paauglystėje ir nėra tyrimų, vertinančių elgesio, pažinimo ir neurostruktūrines priemones toje pačioje tyrimo dalyvių grupėje. Šiame tyrime buvo nagrinėjamas santykis tarp nutukimo, vykdomosios funkcijos, dezinfekcijos ir smegenų kiekio santykinai sveikame jaunystėje. Dalyviai buvo 54 nutukę ir 37 liesieji paaugliai. Dalyviai gavo pažintinį akumuliatorių, valgymo elgesio klausimynus ir magnetinio rezonanso vaizdą (MRI). Neuropsihologiniai vertinimai apėmė užduotis, skirtas frontalinės skilties funkcijai. Maitinimo veiksmai buvo nustatyti naudojant trijų faktorių valgymo klausimyną (TFEQ), o struktūriniai MRI buvo atlikti 1.5 T Siemens Avanto MRI sistemoje („Siemens“, „Erlangen“, Vokietija), siekiant nustatyti smegenų pilkosios medžiagos kiekius. Lean ir nutukę paaugliai buvo suderinti su amžiumi, išsilavinimo metais, lytimi ir socialine bei ekonomine padėtimi. Palyginti su liesais paaugliais, nutukę dalyviai turėjo gerokai didesnį neigiamą poveikį TFEQ, mažesnius pažinimo testų rezultatus ir mažesnį orbitofrontalinį žievės tūrį. Disinhibicija reikšmingai koreliavo su kūno masės indeksu, Stroop Color-Word balu ir orbitofrontaliniu žievės tūriu. Tai pirmoji šių asociacijų ataskaita paaugliams ir pabrėžia, kad svarbu geriau suprasti neurostruktūrinio deficito ir nutukimo ryšius.

Raktiniai žodžiai: Nutukimas, paaugliai, slopinimas, MRT, priekinė skiltelė, pažinimas, orbitofrontalinė žievė

Įvadas

Vaikų ir paauglių nutukimo paplitimas JAV nuo 1970 viršijo tris kartus. Nors naujausi duomenys rodo, kad vaikų nutukimas gali būti išlygintas, dabartiniai aukšti rodikliai prognozuoja artėjančią visuomenės sveikatos problemą, susijusią su širdies ir kraujagyslių bei endokrinine liga (1).

Valgomojo elgesio slopinimas, kurį iš dalies apibūdina kaip polinkį valgyti oportunistiškai, reaguojant į aplinkos apsaugos požymius, jau seniai siejamas su nutukimu jaunimo ir suaugusiųjų tarpe (2). Susijęs kalorijų suvartojimo kontrolinis nepakankamumas, dėl kurio gali atsirasti nutukimas, gali pasireikšti keliose smegenų, įskaitant hipotalamiją, lygiuose.3) ir, remiantis naujausiu darbu, smegenų žievėje (4). Įvairių funkcinių neuromedualinių tyrimų, susijusių su raumeningais ir nutukusiais žmonėmis, ištikusios ir maitinančios valstybės, parodė kelis žievės regionus, įskaitant anteriorinę cingulę, medialinę prefrontalę (5), insulos, užpakalinės cingulios, laikinės ir orbitofrontalinės žievės (6) būti diferencijuotai aktyvuojamas priklausomai nuo sotumo ir KMI lygio, nurodant jų dalyvavimą reguliuojant kalorijų kiekį. OFC suvokimas, kaip pagrindinė elgesio slopinimo sritis, tęsiasi Phineas Gage, nesėkmingo 19 atveju.^th šimtmečio geležinkelio darbuotojas, kuris išgyveno nelaimingą atsitikimą, kuris gali pakenkti jo orbitofrontalinei žievei, ir dėl to pasikeitė asmenybė ir padidėjo impulsyvumas (7).

Neurostruktūriniai rezultatai taip pat buvo koreliuojami su kūno masės indeksu (KMI). Mažame 55 ir vyresnio amžiaus moterų tyrime, kuriame buvo naudojamas vokselio pagrindu sukurtas morfometrija (VBM), KMI neigiamai koreliavo su pilkosios medžiagos kiekiais keliose priekinėse vietose, įskaitant kairiąją orbitofrontalę, dešinę žemesnę priekinę ir dešinę centrinę girą. į kitus regionus, įskaitant dešinįjį smegenis, taip pat didelį dešinįjį užpakalinį regioną, apimantį parahipokampinį, fusiforminį ir lingvinį gyrią (8). Didesnis 1,428 suaugusiųjų tyrimas nustatė neigiamą koreliaciją tarp vyrų tarp KMI ir bendros pilkosios medžiagos, taip pat specifinius smegenų regionus, tokius kaip dvišaliai vidiniai laikiniai skilčiai, pakaušio skilčiai, priekinės skilties, precuneus, vidurinės smegenų ir priekinės skilties dalelės (9). Kitas VBM tyrimas parodė, kad nutukę suaugusieji turi mažesnį pilkosios medžiagos tankį tokiose srityse kaip priekinis operas, vidurinis frontinis gyrus, po centrinio gyrus, taip pat putamen (10). Mūsų grupė apibūdino neurostruktūrinius anomalijas tarp 2 tipo diabeto (T2DM) nutukusių paauglių.26), tačiau, mūsų žiniomis, tokių nutekėjimų nebuvo aprašyti tarp nutukusių jaunuolių be T2DM.

Be struktūrinių atradimų, pažintiniai vertinimai parodė, kad tiek suaugusiųjų, tiek paauglių nutukę asmenys gali pažeisti vykdomąjį veikimą ir atsako slopinimą. Vienas tyrimas, kuriame buvo panaudota pozronų emisijos tomografija (PET) ir pažinimo testai, nustatė, kad nutukę suaugusieji turėjo sumažėjusį pirminio gliukozės metabolizmo metabolizmą, taip pat sumažėjo Stroop užduoties veikimas, ty atrankinio dėmesio ir vykdomosios funkcijos tyrimas (11). Kiti suaugusiųjų vykdomosios funkcijos ir atsako slopinimo tyrimai parodė, kad šie kintamieji susieti su KMI (12-14). Be to, labai nutukę paaugliai, palyginti su norminiais duomenimis, mažina vykdomųjų užduočių veikimą (15).

Mes manėme, kad, atsižvelgiant į ankstesnius rezultatus naudojant trijų faktorių valgymo klausimyną (TFEQ), nutukusiems paaugliams būtų suteikta didesnė savarankiškai pranešta apie mitybos elgesio sutrikimą. Be to, mes įtarėme, kad nutukę paaugliai turėtų mažesnį balų skaičių vertinant vykdomąją funkciją ir sumažėjusį priekinės skilties neurostruktūrinių matavimų vientisumą (MRI pagrįstos pilkosios medžiagos kiekiai ir regioniniai smegenų tūriai). Be to, mes teigėme, kad TFEQ slopinimas bus neigiamai susijęs su kognityviniais rezultatais atitinkamose srityse, taip pat su MRI pagrįstais smegenų zonų matavimais, susijusiais su atsako slopinimu ir vykdoma kontrole.

Metodai

Dalyviai ir procedūros

Devyniasdešimt vienas jaunimas (14–21 m. / O), 37 liesas (KMI <25 kg / m² arba juosmens ir ūgio santykis <0.5) ir 54 nutukę (KMI ≥30 kg / m² arba> 95 procentilis pagal KMI pagal amžių ir lytį) dalyvavo tyrime. Aštuoniasdešimt vienam iš jų (36 liesiems, 45 nutukusiems) buvo atlikta MRT. Dešimt paauglių negavo MRT dėl šių priežasčių: du nesilaikė paskyrimų, vienas buvo nėščia, o mes nusprendėme klysti dėl saugumo, vienas negalėjo pakęsti MRT (klaustrofobija), o šešių KMI buvo> 50 kg / m² ir viršijo kūno dydį, kurį galėtų pritaikyti skaitytuvas.

Lean dalyvių vidutinis amžius 17.3 ± 1.6 metai ir nutukę 17.5 metai ± 1.6 metai. Abi grupės buvo suderintos ir su išsilavinimo, lyties, socialinės ir ekonominės padėties metais, ir visos buvo kognityviai normalios. Neurologinių, medicininių (išskyrus dislipidemiją, atsparumą insulinui trumpas T2DM, policistinių kiaušidžių liga ar hipertenzija) ar psichikos (įskaitant depresiją ir alkoholio ar kitų medžiagų piktnaudžiavimo) ligų įrodymai pašalino asmenis nuo dalyvavimo tyrime. T2DM taip pat pašalino asmenis nuo dalyvavimo. Dalyviai ir jų tėvai davė raštišką informuotą sutikimą ir buvo kompensuoti už laiką ir nepatogumus. Tyrimo protokolą patvirtino Niujorko universiteto Medicinos mokyklos instituto peržiūros taryba.

Visiems tyrimo dalyviams kraujo mėginys paimtas po 10 valandos per naktį, kad būtų galima įvertinti gliukozės, insulino, lipidų ir uždegiminių žymenų (didelio jautrumo C-reaktyvaus baltymo, hs-CRP) lygį. Gliukozė buvo išmatuota naudojant gliukozės oksidazės metodą (VITROS 950 AT, Amersham, Anglija), insuliną chemiluminescencija (Advia Centaur, Bayer Corporation) ir CRP buvo matuojamas plazmoje naudojant fermentinį imunologinį tyrimą (Vitros CRP skaidrė, Ortho klinikinė diagnostika). Insulino jautrumas buvo įvertintas naudojant homeostazės atsparumo insulino modeliui (HOMA-IR).

Vertinimai

Neuropsichologinis vertinimas

Mes atlikome platų neurokognityvinių funkcijų vertinimą, įskaitant intelektinius pasiekimus, naujausią atmintį, darbinę atmintį, dėmesį ir vykdomąją funkciją. Mes iškėlėme hipotezę, kad tarp liesų ir nutukusių paauglių bus priekinės skilties funkcijų skirtumų, todėl analizę apsiribojome neurokognityviniais testais, kurie atspindi priekinės skilties vientisumą ir nepažeistas vykdomąsias funkcijas, būtent kontroliuojamo žodinio žodžio asociacijos testą (COWAT), tako bandymo A & B, „Stroop“ užduotis, plataus spektro mokymosi ir atminties vertinimo (WRAML) dėmesio ir koncentracijos indeksas ir WRAML darbinės atminties indeksas. Išskyrus „WRAML“ ir „Stroop“, kurie pateikia pagal amžių pakoreguotus standartinius balus, pateikiami neapdoroti balai. Visi atlikti tyrimai yra standartiniai neuropsichologiniai instrumentai, išsamiai aprašyti kitur (16).

Trys faktoriai valgantys klausimynai (TFEQ)

Valgymo elgsenos ypatumai buvo įvertinti naudojant TFEQ. TFEQ yra 51 elemento priemonė, susidedanti iš trijų poskyrių, matuojančių suvaržymą (ty pažinimo kontrolę dėl valgymo elgesio; 21 elementų), dezinfekciją (ty valgyti jautrumą reaguojant į emocinius veiksnius ir jutimo ženklus; 16 elementus), ir badas (ty valgyti jautrumą alkio jausmams; 14 elementai). TFEQ buvo skiriama maždaug po valandos po to, kai pacientai buvo pietūs.

MRI įsigijimas ir vaizdo analizė

Visi tiriamieji buvo tiriami tame pačiame 1.5 T Siemens Avanto MRI sistemoje, kurioje yra 65 colio skersmens kiaurymė ir lentelė, tinkanti iki 400 svaro individo. Mes įsigijome T1 svertinius magnetizacijos būdu paruoštus greito gavimo gradiento aido vaizdus (MPRAGE; TR 1300 ms; TE 4.38 ms; TI 800 ms; FOV 250 × 250; pjūvio storis 1.2 mm; NEX 1; Flip kampas 15 °; matricos dydis 256 × 256; 192 koroniniai griežinėliai).

WM / GM tūrio analizė

MPRAGE vaizdų erdvinis normalizavimas ir segmentavimas naudojo automatizuotas procedūras, kaip aprašyta (17) statistinė parametrinė žemėlapių sudarymo programinė įranga (SPM5). MPRAGE atvaizdai pirmą kartą buvo koreguoti pagal signalo nevienodumą ir erdviškai normalizuoti standartinį T1 Monrealio neurologijos instituto šabloną. Naudojant SPM5 audinio klasifikavimo algoritmą, mes suskirstėme normalizuotus MPRAGE vaizdus į jų pilkosios medžiagos (GM), baltos medžiagos (WM) ir smegenų stuburo skysčio (CSF) skaidinius, kurie yra žemėlapiai, rodantys tikimybę, kad kiekvienas vokselis yra klasifikuojamas kaip GM, WM arba CSF. Šios segmentuotos pertvaros vėliau buvo normalizuotos pagal atitinkamus jų standartinius šablonus. Be viso smegenų vertinimo ir atsižvelgiant į tai, kad paauglystės metu priekinės skilties mielinizacija vis dar vyksta, mes naudojome du skirtingus šablonus, kad gautume dominuojančius regionus (ROI) priekinėje skiltyje. Tai buvo SPM automatinis anatominis ženklinimas (AAL) (18) šablonas ir mūsų paskelbtas patikimas priekinės skilties sklypų siuntimo metodas (19). AAL šablonas buvo naudojamas visai priekinei skilčiai, priekiniam cinguliniam regionui ir orbitofrontiniam regionui nustatyti. Mūsų pačių sklypų metodas buvo naudojamas prefrontaliniam regionui nustatyti (priekinis skilimas, atėmus papildomą motorinį regioną). Mes kiekybiškai įvertinome WM, GM, CSF apimčių proporcijas visuose smegenų ir priekinių regionų lygiu, pirmiausia kartojant regionus kiekvienam segmentuotam skaidiniui, o po to kiekvienam iš dviejų grupių vidurkius išreiškiant objektų vertėms.

Statistinė analizė

Mes atlikome dviejų uodegų nepriklausomus pavyzdinius t-tyrimus, nagrinėdami grupinius demografijos, endokrininių duomenų, kognityvinių duomenų ir smegenų apimčių skirtumus, taip pat Pearsono koreliacijas tarp TFEQ disinhibition balo ir KMI, Stroop spalvų žodžių balo ir orbitofrontalinės žievės pilkosios medžiagos tūrio. Duomenys, kurie buvo didesni nei 2 standartiniai nuokrypiai nuo to kintamojo grupės vidurkio, nebuvo įtraukti. Atsižvelgiant į tai, kad regioninis smegenų tūris priklauso nuo bendro galvos dydžio, kinta individualiai, mes išmatavome kiekvieno individo intra-kaukolės skliauto (ICV) dydį ir panaudojome ICV reikšmes, kad pakoreguotume regioninį smegenų tūrį. Todėl, kad būtų galima palyginti kitus tyrimus ir skaitytojas galėtų suprasti tiriamų smegenų regionų dydį, lentelėje, kurioje aprašomi regioniniai smegenų tūriai, parodomi neapdoroti (nelikę) tūriai. Tačiau statistiniam palyginimui ir visų pateiktų vaizdų reikšmingumui ir efekto dydžiui panaudoti pakoreguoti (likę) smegenų tūriai.

rezultatai

Demografiniai duomenys ir endokrininiai duomenys

Dalyko grupės buvo suderintos su amžiumi, lytimi, mokyklų klasėmis ir Hollingshead socialiniu ir ekonominiu statusu (SES). Nutukę dalyviai iš esmės buvo didesni KMI, ir, kaip ir tikėtasi, taip pat turėjo didesnį sistolinį ir diastolinį kraujospūdį, nevalgiusio insulino ir gliukozės kiekį (bet visi normoglikemijos diapazone), taip pat homeostatinį insulino atsparumo modelį (HOMA-IR). ), trigliceridų, mažo tankio lipoproteinų (MTL) cholesterolio ir didelio jautrumo C reaktyvaus baltymo (CRP). Nutukę pacientai taip pat turėjo gerokai mažesnį aukšto tankio lipoproteino (HDL) lygį. Prašome kreiptis į Lentelė 1.

Trys faktorių turintys klausimynai

Nutukę paaugliai įvertino trijų faktorių valgymo klausimyno disinhibicijos faktorių (6.85 ± 3.55 prieš 3.91 ± 1.96, p <0.000, koheno d (d) = 1.07), taip pat alkio faktorių (6.60 ± 3.37 ir 4.68 ± 2.84, p = 0.008, d = 0.81) ir kognityvinio sulaikymo faktoriaus (9.19 ± 4.30 prieš 6.78 ± 4.11, p = 0.012, d = 0.57). Atkreipkite dėmesį, kad mes pakartojome šias 81 dalyvių, turinčių MRT, pogrupio analizę, o rezultatai iš esmės nepakito (duomenys neskelbtini).

Pažinimo priemonės

Palyginti su liesais paaugliais, nutukę paaugliai kiekvienoje frontalinės skilties užduotyje turėjo blogesnį pažinimo efektyvumą, labiausiai pastebimą „Stroop“ (slopinimo matas), ir WRAML darbo atminties indeksą, netgi tada, kai kontrolavome numatomą IQ. Prašome kreiptis į Lentelė 2.

Kadangi 10 tiriamiesiems nebuvo atliktas MRT įvertinimas (išsamesnės informacijos ieškokite dalyvių ir procedūrų skyriuose), pakartojome analizę 81 paauglių, kuriems buvo MRT, pogrupiui, o kognityvinių rezultatų kryptis ir reikšmė nepasikeitė (duomenys neparodytas).

Smegenų vaizdavimas

Priekinės skilties pilkosios medžiagos tūris (kubiniais centimetrais) sumažėjo, nors ir ne statistiškai reikšmingai, tarp nutukusių paauglių (265.3 ± 29.5 vs 269.6 ± 26.7; likučio 0.00369 ± 0.018312 vs −0.00609 ± 0.014076, p = 0.139, d = 0.35). Atkreipkite dėmesį, kad nors absoliutūs skirtumai tarp šių tūrių buvo nedideli, analizės buvo atliktos po liekamojo poveikio ICV ir reikšmės vertės bei poveikio dydžiai atspindi šias analizes. Be to, norint kontroliuoti galimą amžiaus poveikį smegenų ir smegenų tūriui, mes dar kartą analizavome, atsižvelgiant į amžių. Mes nustatėme gerokai mažesnius pilkosios medžiagos kiekius nutukusiems jaunuoliams orbitofrontalinėje žievėje (32.3 ± 3.68 vs. 33.3 ± 3.99; likučio 0.00781 ± 0.024944 vs −0.01227 ± 0.018947, p = 0.005, d = 0.66). Kontroliuojant sistolinį kraujospūdį arba HOMA-IR, OFC tūrio grupės skirtumai nepakito. Kiti vertinami smegenų regionai, įskaitant prefrontalinę žievę ir priekinę cingulinę žievę, nebuvo labai skirtingi tarp nutukusių ir liesų dalyvių. Keičiantis amžiui, nė vienas iš šių santykių nepasikeitė.

Asociacijos

Mes nustatėme reikšmingą sąsają tarp TFEQ ir kognityvinių, KMI ir MR apimties matų. Konkrečiai, disinhibicijos faktoriaus balas TFEQ parodė reikšmingą koreliaciją su KMI (r (81) = 0.406, p <0.001), Stroop Color-Word balu (r (77) = −0.272, p = 0.017) ir OFC pilka spalva materijos tūris (r (71) = −0.273, p = 0.021). Norėdami geriau suprasti OFC apimties ir disinhibicijos ryšį, mes tyrėme asociaciją atskirai dviem grupėms. Mes nustatėme, kad nutukusiems asmenims nebuvo ryšio tarp disinhibicijos ir OFC tūrio (r (40) = −0.028, p = 0.864), o liesajai grupei buvo stiprus ryšys (r (31) = −0.460, p = 0.009). Ryšys tarp disinhibicijos faktoriaus balo ir KMI bei Stroop išliko reikšmingas MRT turinčių asmenų pogrupiui (duomenys neskelbtini).

Diskusija

Kaip ir tikėtasi, nutukusiems paaugliams TFEQ buvo gerokai didesni neigiamo, alkio ir pažinimo suvaržymai. Nors padidėjęs kognityvinio suvaržymo lygis tarp nutukusių paauglių pirmojo patikrinimo metu atrodo priešingas, jis atitinka aprašytą „standaus suvaržymo“ modelį, kuriame asmuo, turintis neveiksmingą mitybą ir pažinimo suvaržymą, tam tikrose situacijose gali linkti apriboti maistą, tačiau kitaip (20).

Mūsų nauji neurostruktūriniai rezultatai tarp nutukusių paauglių atitinka suaugusiųjų literatūros rezultatus (8, 9), rodantys pilkosios medžiagos kiekį. Mūsų paauglystės mėginyje šie sumažėjimai buvo labiausiai pažymėti orbitofrontalinės žievės, smegenų srities, svarbios impulsų kontrolei, atžvilgiu, bet taip pat parodė silpną viso priekinės skilties tendenciją. Mes spėliojame, kad subtilesni kiekio sumažinimai, esantys kituose smegenų regionuose tarp nutukusių paauglių, iš tiesų gali pasiekti statistinę reikšmę išplėstiniame mėginyje.

Svarbu, kad šioje ataskaitoje būtų nustatyta, kad grupė, kurios svoris yra per didelis, ne tik turi didesnį disfikcijos balą TFEQ, bet ir mažesnius pažintinių testų rezultatus, atspindinčius smegenų funkcijas, manoma, kad jie yra pagrindiniai elgesio slopinimo veiksniai, netgi kontroliuojant IQ. Iš priekinių skilčių regionų ir funkcijų, kurias mes matavome, buvome ypač suinteresuoti nustatyti TFEQ ir OFC, kuris yra labai svarbus elgsenos slopinimui (impulsų kontrolei), dezinfekcijos faktoriaus santykį. Mes pasirinkome „Stroop“, nes tai yra vienintelė mūsų frontalinės skilties užduotis (įskaitant tuos, kurie liečia vykdomąsias funkcijas), kurie konkrečiai išbando galimybę slopinti automatinius atsakymus. Tai yra tiesioginis TFEQ elgesio (dezinfekcijos faktoriaus) ir smegenų srities (OFC) kognityvinis lygiagretis, taip pat susijęs su automatinių atsakų slopinimu. Mūsų interesas buvo išsiaiškinti funkcinius (Stroop prieš kitus frontalinius uždavinius, kurie neriboja atsako slopinimo) ir anatominę (OFC) specifiškumą mūsų išvadose ir jų sąsają su TFEQ dezinfekcijos veiksniu.

Mes taip pat nustatėme reikšmingus ryšius tarp disinhibicijos faktoriaus balų ir BMI bei OFC tūrio. Kai santykis tarp disinhibicijos ir OFC apimties buvo nagrinėjamas atskirai liesos ir nutukę dalyviai, mes radome stiprią neigiamą asociaciją tik raumeningai grupei. Gali būti, kad nutukę asmenys jau patyrė kritinį disinhibicijos lygį (kuris, kaip parodėme, yra susijęs su KMI), kai papildomas disinhibavimas nėra taip aiškiai atspindėtas tolesniuose OFC pokyčiuose, bet galbūt skirtinguose smegenų regionuose ar tinkluose, kurie nėra įvertinti kaip šio tyrimo dalis. Kita galimybė, kad kiekviena iš dviejų svorio grupių gautų skirtingas išvadas, yra ta, kad, atsižvelgiant į tai, kad nutukusioms grupėms būdingas didesnis elementų patvirtinimas, jie gali būti labiau linkę į socialinio pageidaujamo klausimo klausimus, todėl gali būti mažiau tikėtina, kad bus visiškai pranešta apie jų elgesio sutrikimas valgant, slopinant šios grupės asociaciją. Galiausiai, taip pat įmanoma, kad diapazono apribojimas, ty koreliacijos reiškinių mažėjimas, kai dispersija yra mažesnė, kaip ir tada, kai mes padalijame mėginį dviejuose, gali turėti įtakos mūsų rezultatams.

Mūsų tyrime nustatyta, kad maitinimo elgesio slopinimas susijęs su vykdomosios veiklos ir priekinės pilkosios medžiagos kiekio sumažėjimu, o mūsų dizaino skerspjūvio pobūdis neleidžia spręsti krypties ar priežastingumo problemos. Tuo sakant, yra keletas patikimų teorijų, susijusių su šių asociacijų vadovavimu.

Viena iš galimybių yra tai, kad pirminis struktūrinis ar funkcinis smegenų trūkumas sukelia slopinamą mitybą ir neurokognityvinės funkcijos sumažėjimą. Šį argumentavimą iš dalies palaiko darbas, rodantis, kad valgymo elgsenos trukdymas yra didesnis už kalorijų suvartojimą (21) ir nutukimas (22). Tai taip pat atitinka funkcinį vaizdavimo darbą, parodantį, kad asmenys, kurie, reaguodami į vizualizuotą skanių maisto produktų suvartojimą, rodo silpnesnį smegenų atlyginimų grandinių aktyvavimą, turi didesnę riziką dėl būsimo svorio padidėjimo (23); galbūt jiems reikia didesnio stimulo (daugiau maisto), kad gautų tą patį atlygį.

Kitas galimas paaiškinimas yra tas, kad smegenų struktūriniai trūkumai, panašūs į tuos, kurie buvo parodyti šiame tyrime, atsirado dėl nutukimo ir su juo susijusio atsparumo insulinui. Šią galimybę patvirtina 24 metų išilginis tyrimas, rodantis, kad padidėjęs KMI, prasidedantis viduriniame amžiuje, siejasi su sumažėjusiu laiko skilties tūriu vėlesniame gyvenime (24). Taip pat palaikant šį efektą, mes dirbame suaugusiems, kai pastebime, kad hipokampo tūris buvo susijęs su gliukozės tolerancijos sutrikimu (25), taip pat ir paaugliams, sergantiems T2DM, kur randame kognityvinių sutrikimų ir priekinės skilties apimčių sumažėjimą bei baltos medžiagos mikrostruktūrinį vientisumą (26). Mes teigiame, kad nutukimu susijęs insulino atsparumas, kurį parodo mūsų paauglių grupė, turinti per didelį svorį, gali prisidėti prie vykdomosios funkcijos ir struktūrinio deficito sumažėjimo. Mes aprašėme galimą šių efektų modelį (27), kuriame hipotezė, kad atsparumas insulinui yra susijęs su sumažėjusiu smegenų kraujagyslių reaktyvumu, susijusiu su endotelio disfunkcija. Mes žinome, kad smegenų aktyvavimo metu, pvz., Vykstant pažintinei užduočiai, padidėja sintetinis aktyvumas susijusiame smegenų regione. Normaliose smegenyse tai sukelia regioninį vazodilataciją ir tokiu būdu padidina gliukozės prieinamumą šiam regionui, kad palaikytų padidėjusį kognityvinį poreikį (28). Todėl kraujagyslių reaktyvumas, kuris yra neatsiejamas nuo gerai reguliuojamo smegenų kraujotakos, yra labai svarbus siekiant išlaikyti optimalią neuronų aplinką smegenų aktyvavimo metu (29). Tyrimai rodo, kad nutukusių vaikų endotelio disfunkcija pasireiškė net prieš diabetą (30), toliau remia šią prielaidą. Be to, mūsų nutukusiems paaugliams padidėjo uždegiminis C-reaktyvus baltymas (CRP). Tyrimuose, tiriančiuose dideles suaugusiųjų grupes, tyrėjai nustatė, kad padidėjęs uždegiminių citokinų kiekis yra tariamas kognityvinio nuosmukio mediatoriai, turintys metabolinio sindromo (31-34). Galimas šių kognityvinių pasekmių mechanizmas pateikiamas duomenimis apie gyvulius, įrodančius, kad pernelyg dideli uždegiminiai citokinai gali sumažinti ilgalaikį potencialą (LTP), o procesas suprantamas kaip būtinas atminties įtvirtinimui hipokampe. Uždegiminiai citokinai taip pat gali sutrikdyti neurogenezę ir neuroplastiką, procesus, kurie yra svarbūs prisiminimų formavimui ir struktūrinio nervinio vientisumo palaikymui.

Trečioji galimybė yra ta, kad šie efektai yra dvikrypčiai, kai elgesio disinfekcija skatina nutukimą, kuris gali neigiamai paveikti smegenų sritis, atsakingas už vykdomąją funkciją ir kalorijų suvartojimo slopinimą, tokiu būdu sukeldamas užburto disfunkcijos ciklą. Ši trečioji galimybė galėtų padėti paaiškinti, kodėl individams taip sunku prarasti svorį, kai tik tai bus gauta.

Mes skatiname tai, kad tarp nedaugelio smegenų regionų, kuriuos įvertinome, OFC, smegenų sritis, kuri buvo įrodyta kaip svarbi elgsenos slopinimui gyvūnų ir žmonių tyrimuose, turėjo didžiausią sumažėjimą tarp nutukusių paauglių. Mūsų išvados, įskaitant mažesnius pažintinių testų rezultatus, kurie, kaip manoma, reikalauja nepažeisto OFC, kartu su sumažėjimu šiame rajone, susijusiu su elgesio sutrikimu, rodo jo svarbą svorio padidėjimui.

Šis tyrimas turi keletą aiškių apribojimų. Pirma, tai yra skerspjūvio požiūris, kuris neleidžia komentuoti aiškaus priežastingumo. Antra, atsižvelgiant į palyginti nedidelį imties dydį, matavimus atlikome tik smegenų regionuose, kurie ankstesniuose tyrimuose buvo arba siejami su nutukimu ar disinhibicija, arba tie, kurie, mūsų manymu, turėjo rimtų teorinių priežasčių. Todėl gali būti, kad yra ir kitų smegenų sričių, kurių mes neįvertinome. Trečias mūsų tyrimo apribojimas yra tas, kad dalyviai turi tik esamą svorį ir negalime komentuoti nutukimo trukmės; mūsų ištirtas mėginys gali labai skirtis dėl nutukimo trukmės ir su juo susijusio atsparumo insulinui. Nepaisant to, mūsų tyrimas turi reikšmingų stipriųjų pusių, įskaitant kruopštų derinimą tarp grupių, atliktus daugialypius vertinimus ir nešališkus MRT metodus, naudojamus analizuojant MRT duomenis.

Siekiant geriau suprasti čia aprašytus klausimus, ateityje darbas turėtų būti vertinamas išilgai, stebint nutukimo raidą laikui bėgant, tuo pat metu matuojant kognityvinius, elgesio ir neurostruktūrinius pokyčius. Be to, mūsų supratimas taip pat galėtų būti pagerintas atliekant tyrimą, skirtą sėkmingo nutukimo gydymo pasekmėms (pvz., Bariatrinei chirurgijai) ištirti, ir taip nustatyti, ar kai kurie iš šių trūkumų yra grįžtami. Be to, būsimas darbas turėtų įvertinti kitus galimus susijusius veiksnius, tokius kaip pro- ir priešuždegiminiai citokinai, taip pat panaudoti jautresnius MRT metodus, tokius kaip difuzijos tenzorinis vaizdavimas (DTI).

Padėka

Tyrimas buvo paremtas Nacionalinių sveikatos apsaugos įstaigų R21 DK070985 ir RO1 DK083537 dotacijomis, ir iš dalies remia Nacionalinio tyrimų išteklių centro dotaciją1UL1RR029893. Autoriai nori pripažinti šiame tyrime dalyvavusius vaikus ir šeimas, taip pat Po Lai Yau ir Valentin Polyakov, renkant ir apdorojant Allison Larr pagalbą rengiant šį rankraštį.

Išnašos

Finansiniai atskleidimai:

Nė vienas iš kitų autorių neturi finansinių ar prieštaringų interesų atskleisti

Nuorodos

1. Ogden CL, Carroll MD, Flegal KM. Didelis kūno masės indeksas amžių tarp JAV vaikų ir paauglių, 2003-2006. JAMA. 2008; 299: 2401 – 5. [PubMed]

2. Stunkard AJ, Messick S. Trijų veiksnių valgymo klausimynas, skirtas mitybos suvaržymui, slopinimui ir alkiui įvertinti. J Psychosom Res. 1985; 29: 71 – 83. [PubMed]

3. Schwartz MW, Woods SC, Porte D, Jr., Seeley RJ, Baskin DG. Centrinės nervų sistemos maisto vartojimo kontrolė. Gamta. 2000; 404: 661 – 71. [PubMed]

4. Korneris J, Leibelis RL. Valgyti ar nevalgyti - kaip žarnynas kalba su smegenimis. N Engl J Med. 2003; 349: 926–8. [PubMed]

5. Martin LE, Holsen LM, Chambers RJ ir kt. Neuriniai mechanizmai, susiję su maisto motyvacija nutukusiems ir sveikiems suaugusiems. Nutukimas (sidabro pavasaris) 2010, 18: 254 – 60.PubMed]

6. Del Parigi A, Gautier JF, Chen K, et al. Neurofotografavimas ir nutukimas: smegenų reakcijų į alkį ir sotumo nustatymas žmonėms, naudojant pozronų emisijos tomografiją. Ann NY Acad Sci. 2002; 967: 389 – 97. [PubMed]

7. Damasio H, Grabowski T, Frank R, Galaburda AM, Damasio AR. Phineas Gage sugrįžimas: clues apie smegenis iš garsaus paciento kaukolės. Mokslas. 1994; 264: 1102 – 5. [PubMed]

8. Walther K, Birdsill AC, Glisky EL, Ryan L. Struktūriniai smegenų skirtumai ir kognityvinis veikimas, susijęs su kūno masės indeksu vyresnėms moterims. Hum Brain Mapp. 2010; 31: 1052 – 64. [PubMed]

9. Taki Y, Kinomura S, Sato K, et al. 1,428 sveikų asmenų kūno masės indekso ir pilkosios medžiagos kiekio santykis. Nutukimas (sidabro pavasaris) 2008, 16: 119 – 24.PubMed]

10. Pannacciulli N, Del Parigi A, Chen K, Le DS, Reiman EM, Tataranni PA. Smegenų anomalijos žmogaus nutukime: vokselio pagrindu atliktas morfometrinis tyrimas. Neuroimage. 2006; 31: 1419 – 25. [PubMed]

11. Volkow ND, Wang GJ, Telang F et al. Atvirkštinis ryšys tarp KMI ir pirminio metabolinio aktyvumo sveikiems suaugusiesiems. Nutukimas (sidabro pavasaris) 2009, 17: 60 – 5. [PMC nemokamas straipsnis][PubMed]

12. Eliasas MF, Eliasas PK, Sullivanas LM, Wolfas PA, D'Agostino RB. Žemesnė kognityvinė funkcija esant nutukimui ir hipertenzijai: širdies tyrimas „Framingham“. Int J Obes Relat Metab Disord. 2003; 27: 260–8. [PubMed]

13. Gunstad J, Paul RH, Cohen RA, Tate DF, Spitznagel MB, Gordon E. Padidėjęs kūno masės indeksas yra susijęs su vykdomų disfunkcijų kitaip sveiku suaugusiuoju. Kompr. Psichiatrija. 2007; 48: 57 – 61. [PubMed]

14. Waldstein SR, Katzel LI. Interaktyvūs centrinio ir bendrojo nutukimo ir kraujo spaudimo santykiai su pažinimo funkcija. Int J Obes (Lond) 2006: 30: 201 – 7.PubMed]

15. Lokken KL, Boeka AG, Austin HM, Gunstad J, Harmon CM. Įrodymai apie vykdomą disfunkciją itin nutukusiems paaugliams: bandomasis tyrimas. Surg Obes Relat Dis. 2009; 5: 547 – 52. [PubMed]

16. Lezak MD, Howleson DB, Loring DW, Hannay HJ, Fischer JS. Neuropsichologinis vertinimas. „Oxford University Press“; Niujorkas: 2004.

17. Geras CD, Scahill RI, Fox NC ir kt. Automatinis anatominių modelių diferencijavimas žmogaus smegenyse: patvirtinimas su degeneracinių demencijų tyrimais. Neuroimage. 2002; 17: 29 – 46. [PubMed]

18. Tzourio-Mazoyer N, Landeau B, Papathanassiou D, et al. Automatinis aktyvavimo anatominis žymėjimas SPM, naudojant makroskopinį anatominį MNI MRI vieno subjekto smegenų suskaidymą. Neuroimage. 2002; 15: 273 – 89. [PubMed]

19. Convit A, Wolf OT, de Leon MJ ir kt. Prieš frontalinių regionų tūrinė analizė: senėjimo ir šizofrenijos rezultatai. Psychiatry Res. 2001; 107: 61 – 73. [PubMed]

20. Westenhoefer J, Broeckmann P, Munch AK, Pudel V. Kognityvinė mitybos elgesio kontrolė ir dezinfekcijos poveikis. Apetitas. 1994; 23: 27 – 41. [PubMed]

21. Yeomans MR, Leitch M, Mobini S. Impulsyvumas siejamas su trijų faktorių valgymo klausimynu, bet ne su sulaikymo veiksniu. Apetitas. 2008; 50: 469 – 76. [PubMed]

22. Hays NP, Bathalon GP, ​​McCrory MA, Roubenoff R, Lipman R, Roberts SB. Sveikos moterys, sergančios 55-65 y, sieja suaugusiųjų svorio padidėjimą ir nutukimą. Am J Clin Nutr. 2002; 75: 476 – 83. [PubMed]

23. „Stice E“, „Yokum S“, „Bohon C“, „Marti N“, „Smolen“ A. Apdorojimo grandinės reakcija į maistą numato būsimą kūno masės padidėjimą: DRD2 ir DRD4 moderuojančius efektus. Neuroimage. 2010; 50: 1618 – 25. [PubMed]

24. Gustafson D, Lissner L, Bengtsson C, Bjorkelund C, Skoog I. 24 metų kūno masės indekso ir smegenų atrofijos stebėjimas. Neurologija. 2004; 63: 1876 – 81. [PubMed]

25. Convit A, Wolf OT, Tarshish C, de Leon MJ. Sumažėjusi gliukozės tolerancija yra susijusi su prastu atminties efektyvumu ir hipokampo atrofija tarp įprastų pagyvenusių žmonių. Proc Natl Acad Sci US A. 2003, 100: 2019 – 22. [PMC nemokamas straipsnis][PubMed]

26. Yau PL, Javier DC, Ryan CM ir kt. 2 tipo cukriniu diabetu sergančių nutukusių paauglių smegenų komplikacijų preliminarūs įrodymai. Diabetologia. 2010

27. Convit A. Sąsajos tarp kognityvinio insulino atsparumo sutrikimo: aiškinamasis modelis. Neurobiol senėjimas. 2005; 26 (Suppl 1): 31 – 5.PubMed]

28. Benton D, Parker PY, Donohoe RT. Gliukozės tiekimas smegenims ir pažintinis veikimas. J Biosoc Sci. 1996; 28: 463 – 79. [PubMed]

29. Drake CT, Iadecola C. Neuroninių signalų vaidmuo kontroliuojant smegenų kraujotaką. Brain Lang. 2007; 102: 141 – 52. [PubMed]

30. Karpoff L, Vinet A, Schuster I, et al. Nenormalus kraujagyslių reaktyvumas poilsio metu ir pratybų metu nutukusiems berniukams. Eur J Clin Invest. 2009; 39: 94 – 102. [PubMed]

31. Dik MG, Jonker C, Comijs HC ir kt. Metabolinio sindromo komponentų indėlis į vyresnio amžiaus žmonių pažinimą. Diabeto priežiūra. 2007; 30: 2655 – 60. [PubMed]

32. Roberts RO, Geda YE, Knopman DS ir kt. Metabolinis sindromas, uždegimas ir nepageidaujamas lengvas kognityvinis sutrikimas vyresnio amžiaus žmonėms: tyrimas. Alzheimerio Dis Assoc disord. 2009

33. Prakaitas V, Starr V, Bruehl H, et al. C-reaktyvus baltymas yra susijęs su mažesniu antsvorio ir nutukusių moterų pažintiniu veikimu. Uždegimas. 2008: 31: 198 – 207. [PMC nemokamas straipsnis][PubMed]

34. Yaffe K, Kanaya A, Lindquist K, et al. Metabolinis sindromas, uždegimas ir pažinimo sumažėjimo rizika. JAMA. 2004; 292: 2237 – 42. [PubMed]