Tendences Cogn Sci. 2011 Jan; 15 (1): 37-46. doi: 10.1016 / j.tics.2010.11.001. Epub 2010 Nov 24.
avots
Nacionālais narkomānijas institūts, Nacionālie veselības institūti, Bethesda, MD 20892, ASV. [e-pasts aizsargāts]
Anotācija
Spēja pretoties ēstgribai prasa pareizu neironu ķēžu darbību, kas iesaistītas kontrolē no augšas uz leju, lai iebilstu pret nosacītajām reakcijām, kas paredz atlīdzību no ēdiena ēšanas un vēlmes ēst pārtiku. IPētījumi liecina, ka aptaukošanās pacientiem var būt traucējumi dopamīnerģiskos ceļos, kas regulē neironu sistēmas, kas saistītas ar jutīguma jutīgumu, kondicionēšanu un kontroli. Ir zināms, ka neiropeptīdi, kas regulē enerģijas līdzsvaru (homeostatiskie procesi), izmantojot hipotalāmu, arī modulē dopamīna šūnu aktivitāti un to projekcijas uz reģioniem, kas iesaistīti pārtikas ieplūdes procesos.. Tiek apgalvots, ka tas varētu būt arī mehānisms, ar kuru pārēšanās un no tā izrietošā pretestība pret homeopātiskajiem signāliem mazina jutekļu jutīguma, kondicionēšanas un kognitīvās kontroles ķēžu darbību.
Ievads
Viena trešdaļa ASV pieaugušo iedzīvotāju ir aptaukošanās (ķermeņa masas indekss (ĶMI) ≥30 kg m-2] [1]. Šim faktam ir tālejošas un dārgas sekas, jo aptaukošanās ir cieši saistīta ar nopietnām medicīniskām komplikācijām (piemēram, diabētu, sirds slimībām, taukainām aknām un dažiem vēža veidiem) [2]. Nav pārsteidzoši, ka veselības aprūpes izmaksas tikai aptaukošanās dēļ ASV ir lēstas tuvu USD 150 miljardiem [3].
Sociālās un kultūras faktori neapšaubāmi veicina šo epidēmiju. Konkrētāk, tiek uzskatīts, ka videi, kas veicina neveselīgus ēšanas paradumus (visuresoša piekļuve augsti apstrādātiem un nevēlamiem pārtikas produktiem) un fiziskai neaktivitātei, ir būtiska nozīme izplatītajā aptaukošanās problēmu (Slimību kontroles un profilakses centru liekā svara un aptaukošanās tīmekļa vietnē); http://www.cdc.gov/obesity/index.html). Tomēr individuālie faktori arī palīdz noteikt, kurš (vai nebūs) aptaukošanās šajās vidēs. Pamatojoties uz iedzimtības pētījumiem, tiek lēsts, ka ģenētiskie faktori veicina 45% un 85% no BMI variabilitātes [4,5]. Lai gan ģenētiskie pētījumi atklāja punktu mutācijas, kas ir pārmērīgi pārstāvētas starp aptaukošanās indivīdiem [4] lielākoties tiek uzskatīts, ka aptaukošanās ir poligēnā kontrolē [6,7]. Patiešām, jaunākā visa genoma mēroga asociācijas analīzes izpēte (GWAS), ko veica 249,796 indivīdiem no Eiropas izcelsmes, identificēja 32 lokus, kas saistīti ar ĶMI. Tomēr šie loki izskaidroja tikai 1.5% no BMI dispersijas [8]. Turklāt tika lēsts, ka GWAS pētījumiem ar lielākiem paraugiem vajadzētu būt iespējai identificēt 250 papildu lokus ar ietekmi uz ĶMI. Tomēr, pat ar neatklātajiem variantiem, tika lēsts, ka signāli no kopējā lokiļa varianta veidotu tikai 6 – 11% no BMI ģenētiskās variācijas (pamatojoties uz 40 – 70% iedzimtību). Ierobežots izskaidrojums par atšķirībām no šiem ģenētiskajiem pētījumiem, visticamāk, atspoguļo sarežģīto mijiedarbību starp atsevišķiem faktoriem (ko nosaka ģenētika) un veidu, kādā indivīdi ir saistīti ar vidi, kur pārtika ir plaši pieejama ne tikai kā uztura avots, bet arī arī kā spēcīga atlīdzība, kas pati par sevi veicina ēšanu [9].
Hipotalāmu [caur regulējošiem neiropeptīdiem, tādiem kā leptīns, holecistokinīns (CCK), ghelīns, oreksīns, insulīns, Y neopeptīds (NPY) un uztura vielu, piemēram, glikozes, aminoskābju un taukskābju, uztveršana ir atzīta par galveno smadzeņu reģionu, kas regulē pārtikas patēriņu, jo tas attiecas uz kaloriju un uztura prasībām [10-13]. Konkrētāk, kaulu kodols caur savienojumiem ar citiem hipotalāmu kodoliem un ārpuses hipotalāmu smadzeņu reģioniem, tostarp kodolu trakta solitāriju, regulē pārtikas homeostatisko devu [12] un ir saistīta ar aptaukošanos [14-16] (1a attēls, kreisais panelis). Tomēr tiek iegūti pierādījumi, ka smadzeņu ķēdes, kas nav bada un sāta sajūtas regulēšana, ir saistītas ar pārtikas patēriņu un aptaukošanos.y [17]. Konkrētāk, vairāki limbiskie [kodoli accumbens (NAc), amigdala un hipokamps] un kortikālo smadzeņu reģioni [orbitofrontālā garoza (OFC), cingulē gyrus (ACC) un insula] un neirotransmiteru sistēmas (dopamīns, serotonīns, opioīdi un kannabinoīdi), kā arī hipotalāma ir saistīta ar pārtikas apbalvošanas ietekmi [18] (1a attēls, labais panelis). Turpretī, šķiet, ka hipotalāmu uztura regulēšana balstās uz atalgojuma un motivācijas neirocirktu, lai modificētu ēšanas paradumus [19-21].
Pamatojoties uz attēlveidošanas pētījumu rezultātiem, nesen tika ierosināts aptaukošanās modelis, kurā pārēšanās atspoguļo nelīdzsvarotību starp ķēdēm, kas motivē uzvedību (jo tās piedalās atalgojumā un kondicionēšanā).) un ķēdēm, kas kontrolē un kavē spēcīgas reakcijas [22]. Šis modelis identificē četras galvenās ķēdes: (i) atalgojuma līmeni; (ii) motivācija; iii) mācīšanās-kondicionēšana; un (iv) kontroles un emocionālā regulējuma inhibīcija - izpildfunkcija. Jo īpaši šis modelis ir piemērojams arī narkomānijai.
In neaizsargātām personām, lielā daudzumā garšīgu ēdienu \ tvai narkotikas atkarībā) var izjaukt līdzsvarotu mijiedarbību starp šīm ķēdēm, kā rezultātā palielinās pārtikas produktu vērtības palielināšanās \ tvai narkotikas atkarībā) un kontroles ķēžu vājināšanā. Šis traucējums ir nosacītas mācīšanās sekas un atalgojuma sliekšņu atiestatīšana pēc lielu kaloriju pārtikas produktu patēriņa (vai narkotikas atkarībā) riska grupām. Kortikālo augšupvērsto tīklu graušana, kas regulē spēcīgu reakciju, izraisa impulsivitāti un kompulsīvu uzturu (vai atkarīga narkotiku lietošana).
Šajā rakstā aplūkoti pierādījumi, kas sasaista neironu ķēdes, kas saistītas ar augšupvērstu kontroli, ar tiem, kas iesaistīti atalgojumā un motivācijā, un to mijiedarbību ar perifēro signāliem, kas regulē homeostatisko uzturu.
Pārtika ir spēcīgs dabisks atalgojums un kondicionēšanas stimuls
Daži pārtikas produkti, īpaši tie, kas bagāti ar cukuru un taukiem, ir spēcīgi ieguvumi [23], kas veicina ēšanu (pat ja nav enerģētiskas prasības) un rosina apgūt saikni starp stimulu un atalgojumu (kondicionēšanu). Evolūcijas ziņā šis garšīgo ēdienu īpašums agrāk bija izdevīgs, jo tas nodrošināja, ka pārtika ir ēdama, kad tā ir pieejama, ļaujot enerģijai uzglabāt organismā (kā taukos) nākotnes vajadzībām vidēs, kur pārtikas avoti bija ierobežoti un / vai neuzticami. Tomēr mūsdienu sabiedrībās, kur pārtika ir plaši pieejama, šī pielāgošana ir kļuvusi par atbildību.
Vairāki neirotransmiteri, tostarp dopamīns (DA), kanabinoīdi, opioīdi un serotonīns, kā arī neiropetīdi, kas iesaistīti pārtikas uzņemšanas homeostatiskajā regulēšanā, piemēram, oreksīns, leptīns un ghrelīns, ir saistīti ar pārtikas pozitīvo ietekmi [24-26]. DA ir rūpīgāk izpētīta un vislabāk raksturota. Tas ir galvenais neirotransmitera modulējošais atalgojums (dabas un narkotiku atlīdzība), ko tā galvenokārt veic, izmantojot savas ventrālās tegmentālās zonas (VTA) prognozes NAc [27]. Ir iesaistītas arī citas DA projekcijas, tostarp muguras striatums (caudāts un putamen), kortikālā (OFC un ACC) un limbiskie reģioni (hipokamps un amigdala) un sānu hipotalāma. Patiešām, cilvēkiem pierādīts, ka garšīgas pārtikas norīšana atbrīvo DA mugurā, proporcionāli paša ziņotajam prieka līmenim, kas iegūts, ēdot pārtiku [28]. Tomēr DA iesaistīšana atalgojumā ir sarežģītāka nekā tikai hedoniskas vērtības kodēšana. Pēc pirmās saskares ar pārtikas atlīdzību (vai negaidītu atlīdzību) DA neironu aizdedzināšana VTA palielinās, palielinoties DA izdalījumam NAc [29]. Tomēr, atkārtoti saskaroties ar pārtikas apbalvojumu, DA atbildes paradits un pakāpeniski tiek pārcelts uz stimuliem, kas saistīti ar pārtikas atlīdzību (piemēram, pārtikas smaržu), kas pēc tam tiek apstrādāts kā atlīdzības prognozētājs (kļūstot par tādu, kas ir atkarīgs no apstākļiem). uz atlīdzību) [30,31]; DA signāls, reaģējot uz dūrienu, kalpo, lai nodotu “atalgojuma prognozēšanas kļūdu” [31]. Plaši glutamatergiskie afferenti DA neironiem no reģioniem, kas saistīti ar sensoro (insula vai primāro garšas garozu), homeostatisko (hipotalāmu), atalgojumu (NAc), emocionālo (amygdala un hippocampus) un multimodālo (OFC, lai piešķirtu īpašībām) modulē to darbību, reaģējot uz atlīdzības un kondicionēti cues [32]. Konkrētāk, prognozes no amygdala un OFC uz DA neironiem un NAc ir iesaistītas kondicionētās reakcijās uz pārtiku [33]. Tiešām, attēlveidošanas pētījumi parādīja, ka tad, ja vīriešiem, kas nav aptaukošanās, tika lūgts kavēt viņu vēlmi pēc pārtikas, kamēr tie ir pakļauti pārtikas produktu norādēm, tie samazināja vielmaiņas aktivitāti amygdala un OFC [kā arī hipokampā (skatīt arī Kaste 1), insula un striatum]; OFC samazināšanās bija saistīta ar pārtikas vēlēšanās samazinājumu [34].
Kondicionēti norādījumi var izraisīt barošanu pat žurkām, kurām ir radusies [30] un cilvēkam attēlveidošanas pētījumi ir parādījuši, ka iedarbība uz pārtikas produktiem izraisa DA palielināšanos striatumā, kas saistīts ar vēlmi ēst pārtiku [35]. Papildus tam, ka DA iesaistās kondicionēšanā, tā ir iesaistīta arī motivācijā veikt uzvedību, kas nepieciešama, lai iepirktu un patērētu pārtiku. Patiešām, DA iesaistīšana pārtikas atlīdzībā ir saistīta ar pārtikas produktu motivāciju un „nevēlēšanos”, nevis pārtikas “patika” [36] (Kaste 2), ietekme, kas varētu ietvert muguras striatumu un, iespējams, arī NAc [37]. Šajā kontekstā DA ir tik būtiska loma, ka transgēnas peles, kas nesintēzē DA mirst no bada, jo nav motivācijas ēst [37]. DA neirotransmisijas atjaunošana muguras striatumā izglāba šos dzīvniekus, bet to atjaunošana NAc nav.
Šķiet, ka pārtikas produktu hedoniskās (“patika”) īpašības ir atkarīgas, cita starpā, opioīdiem, kaņabinoīdiem un GABA neirotransmisijai [36]. Šīs pārtikas produktu „patikas” īpašības tiek apstrādātas atalgojuma reģionos, ieskaitot sānu hipotalāmu, NAc, ventral pallidum, OFC [9,27,38] un insula (primārā garšas zona smadzenēs) [39].
Šķiet, ka opioīdu signalizācija NAc (čaumalās) un ventrālā palliduma vidū ir pārtikas “patika” [40]. Turpretī opioīdu signalizācija basolaterālajā amygdalā ir saistīta ar pārtikas afektīvo īpašību nodošanu, kas savukārt modulē pārtikas stimulējošo vērtību un atalgojuma meklējumus, tādējādi veicinot arī pārtikas "gribu" [41]. Interesanti, ka grauzējiem, kuri ir pakļauti cukura bagātinātājiem, farmakoloģisks izaicinājums ar naloksonu (opiātu antagonistu medikamentiem, kam nav ietekmes kontroles žurkām) izraisa līdzīgu opiātu atcelšanas sindromu, kas novērots dzīvniekiem, kas ir hroniski pakļauti opioīdu zālēm [42]. Turklāt cilvēku vai laboratorijas dzīvnieku pakļaušana cukuram izraisa pretsāpju reakciju [43], kas liecina, ka cukuram (un, iespējams, citiem garšīgiem pārtikas produktiem) ir tieša spēja palielināt endogēno opioīdu līmeni. Pētījuma jautājums, kas izriet no šiem datiem, ir tas, vai cilvēkiem uzturs izraisa vieglu atcelšanas sindromu, kas varētu veicināt recidīvu.
Endokannabinoīdi, galvenokārt ar kanibinoīdu CB1 receptoru signalizāciju (atšķirībā no CB2 receptoriem), ir iesaistīti gan homeostatiskā, gan atalgojuma un enerģijas patēriņa mehānismos [44-46]. Homeostatisko regulējumu daļēji veic caur loka un paraventriculāriem kodoliem hipotalāmā un caur vientuļa trakta kodolu smadzeņu stadijā, un atalgojuma procesu regulēšana daļēji ir atkarīga no sekām NAc, hipotalāmā un smadzenēs. Tādēļ kanabinoīdu sistēma ir svarīgs mērķis medikamentu izstrādē, lai ārstētu aptaukošanos un metabolisko sindromu. Līdzīgi, barošanas uzvedības modulācija ar serotonīnu ietver gan atalgojuma, gan homeostatisko regulējumu, un tā ir bijusi arī mērķis pretaptaukošanās zāļu attīstībai [47-50].
Līdztekus arvien vairāk pierādījumu liecina, ka perifērijas homeostatiskie enerģijas bilances regulatori, piemēram, leptīns, insulīns, oreksīns, ghrelīns un PYY, arī regulē uzvedību, kas nav homeostatiska, un modulē pārtikas atalgojuma īpašības [50]. Šie neiropeptīdi varētu būt saistīti arī ar uztura uzņemšanas kognitīvo kontroli un ar uztura stimulēšanu [51]. Konkrētāk, viņi var mijiedarboties ar radniecīgiem receptoriem vidus smadzeņu VTA DA neironiem, kas ne tikai projicē NAc, bet arī prefrontālos un limbiskos reģionos; patiesībā daudzi no viņiem izpaužas arī receptoros frontālajos reģionos un hipokampā un amigdalā [50].
Ir pierādīts, ka insulīns, kas ir viens no galvenajiem hormoniem, kas iesaistīti glikozes vielmaiņas regulēšanā, mazina limbisko (ieskaitot smadzeņu atlīdzības reģionu) un cilvēka smadzeņu kortikālo reģionu reakciju uz pārtikas stimuliem. Piemēram, veselīgas kontroles gadījumā insulīns vājināja hippokampusa, frontālās un vizuālās spalvas aktivizēšanos, reaģējot uz pārtikas attēliem [52]. Pretēji tam, insulīna rezistentiem pacientiem (pacientiem ar 2 tipa diabētu) bija vērojama lielāka aktivitāte limbiskajos reģionos (amygdala, striatum, OFC un insula), ja tie ir pakļauti pārtikas stimuliem, nekā pacientiem ar cukura diabētu [53].
In cilvēka smadzenes - no adipocītu iegūta hormona leptīns, kas daļēji darbojas leptīna receptoros hipotalāmā (loka kodols), lai samazinātu uztura patēriņu; ir arī pierādīts, ka tas mazina smadzeņu atalgojuma reģionu reakciju uz pārtikas stimuliem. Konkrētāk, pacienti ar iedzimtu leptīna deficītu parādīja DA mesolimbisko mērķu (NAc un caudate) aktivizēšanos vizuāliem pārtikas stimuliem, kas bija saistīti ar pārtiku, pat tad, ja subjekts bija tikko barots. Turpretī pēc 1 nedēļas ilga leptīna terapijas mesolimbiskā aktivācija nenotika.2a attēls, b). Tas tika interpretēts, liekot domāt, ka leptīns mazināja atalgojuma atbildes uz pārtiku [19]. Vēl viens fMRI pētījums, kas tika veikts arī ar pacientiem ar iedzimtu leptīna deficītu, parādīja, ka ārstēšana ar leptīnu samazināja badu ietekmējošo reģionu aktivāciju (insula, parietālā un laika cortices), turklāt tā uzlaboja kognitīvā inhibīcijā iesaistīto reģionu aktivāciju [prefrontālā garoza (PFC)] iedarbojoties uz pārtikas stimuliem [20]. Tādējādi šie divi pētījumi liecina, ka cilvēka smadzenēs leptīns modulē smadzeņu reģionu aktivitāti, kas saistīta ne tikai ar homeostatiskiem procesiem, bet arī ar atalgojuma reakcijām un ar inhibējošu kontroli.
Šķiet, ka zarnu hormoni modulē arī smadzeņu atalgojuma reģionu reakciju uz pārtikas stimuliem cilvēka smadzenēs. Piemēram, peptīds YY3-36 (PYY), kas tiek atbrīvots no zarnu šūnām pēc prandialitātes un samazina uztura patēriņu, tika pierādīts, ka tas modulē pārtikas patēriņa regulēšanas pāreju no homeostatiskām ķēdēm (ti, hipotalāmu) uz tās regulējumu, izmantojot atlīdzības shēmas pārejā no bada uz sāta sajūtu . Konkrētāk, ja PYY koncentrācija plazmā bija augsta (tāpat kā piesātināta), OFC aktivizēšana ar pārtikas stimuliem negatīvi prognozēja pārtikas uzņemšanu; tā kā, ja PYY līmenis plazmā bija zems (kā tad, kad pārtika nav bijusi), hipotalāma aktivācija pozitīvi prognozēja uztura uzņemšanu [54]. Tas tika interpretēts tā, lai atspoguļotu, ka PYY samazina atalgojuma aspektus pārtikā, pateicoties OFC modulācijai. Turpretī tika pierādīts, ka ghrelīns (no kuņģa iegūts hormons, kas palielinās tukšā dūšā un stimulē uzturu) palielina aktivāciju, reaģējot uz pārtikas stimuliem smadzeņu atlīdzības reģionos (amygdala, OFC, priekšējā insula un striatum), un to aktivizēšana bija saistīti ar pašnovērtējumiem par badu (2c attēls, d). Tas tika interpretēts tā, lai atspoguļotu hedonisku un stimulējošu reakciju uz pārtikas produktiem, kas saistīti ar ghrelin [55]. Kopumā šie konstatējumi atbilst arī diferencētajai reģionālajai smadzeņu aktivācijai, reaģējot uz pārtikas stimuliem satiesās un tukšā dūšā; atalgojuma reģionu aktivizēšana, reaģējot uz pārtikas stimuliem, tiek samazināta, salīdzinot ar tukšā dūša stāvokli [15].
Šie novērojumi norāda uz neirocirkulācijas pārklāšanos, kas regulē atlīdzību un / vai pastiprināšanu, un to, kas regulē enerģijas metabolismu. (Attēls 1b). Perifērijas signāli, kas regulē homeostatiskos signālus pārtikai, palielina limbisko smadzeņu reģionu jutīgumu pret pārtikas stimuliem, ja tie ir oreksigēni (ghrelīns) un samazina jutību pret aktivāciju, kad tie ir anoreksija (leptīns un insulīns). Tāpat palielinās smadzeņu atalgojuma reģionu jutīgums pret pārtikas stimuliem pārtikas trūkuma laikā, bet sātīguma laikā tas samazinās. Tādējādi, homeostatiskās un atalgojuma shēmas darbojas saskaņoti, lai veicinātu ēšanas paradumus atņemšanas apstākļos un kavētu pārtikas uzņemšanu sāta apstākļos. Mijiedarbības pārtraukšana starp homeostatisko un atalgojuma shēmu varētu veicināt pārēšanās un veicināt aptaukošanos (Skaitlis 1). Kaut arī citi peptīdi [glikagonam līdzīgi peptīdi-1 (GLP-1), CKK, bombesīns un amilīns] arī regulē pārtikas uzņemšanu ar hipotalāmu iedarbību, to extrahypothalamic iedarbība ir mazāka uzmanība [12]. Tādējādi vēl ir daudz jāgūst, tostarp mijiedarbība starp homeostatiskajiem un nealostatiskajiem mehānismiem, kas regulē uzturu un to iesaistīšanos aptaukošanās.
Paaugstināta svara un aptaukošanās cilvēkiem atalgojuma un kondicionēšanas traucējumi pārtikai
Preklīniskie un klīniskie pētījumi liecina par DA signālu samazinājumu striatālajos reģionos [DAD2 (D2R) receptoru samazināšanās un DA izdalīšanā], kas ir saistīti ar atalgojumu (NAc), bet arī ar paradumiem un rutīniem (dorsal striatum) aptaukošanās gadījumā [56-58]. Svarīgi, ka striatāla D2R samazināšanās ir saistīta ar kompulsīvu uzturu aptaukošanās grauzējiem [59] un ar samazinātu metabolisko aktivitāti OFC un ACC aptaukošanās cilvēkiem [60] (3a – c attēls). Ņemot vērā, ka OFC un ACC disfunkcija rada kompulsivitāti [pārskatīts 61] tas varētu būt mehānisms, ar kura palīdzību zemas striatālas D2R signalizācija veicina hiperfagiju [62]. Ar D2R saistītā signalizācijas samazināšanās var arī samazināt jutīgumu pret dabiskiem atlīdzības veidiem, deficītu, ko aptaukošanās indivīdi varētu censties īslaicīgi kompensēt, pārliekot pārēšanās [63]. Šī hipotēze saskan ar preklīniskiem pierādījumiem, kas liecina, ka samazināta DA aktivitāte VTA rezultātā ievērojami palielina augstu tauku satura pārtikas produktu patēriņu [64].
Patiešām, salīdzinot ar indivīdiem ar normālu svaru, aptaukošanās indivīdiem, kuri tika iepazīstināti ar augstas kalorijas pārtikas attēliem (stimuliem, kuriem tie ir pakļauti), parādījās paaugstināts neironu aktivācija reģionos, kas ir daļa no atlīdzības un motivācijas shēmām (NAc, dorsal striatum, OFC , ACC, amygdala, hipokamps un insula) [65]. Turpretī normālā svara kontrolē tika konstatēts, ka ACC un OFC (reģioni, kas iesaistīti īpašību piešķiršanā, kas projektē NAc) aktivācija augsta kaloriju līmeņa pārtikas produktu prezentācijas laikā.66]. Tas liecina par dinamisku mijiedarbību starp ēdiena daudzumu, ko ēd (daļēji atspoguļo ĶMI) un atalgojuma reģionu reaktivitāti ar augstu kaloriju pārtiku (kas atspoguļojas OFC un ACC aktivācijā) normālā svara indivīdos, kas tiek zaudēti. aptaukošanās.
Pārsteidzoši, aptaukošanās indivīdi, salīdzinot ar liesajiem indivīdiem, piedzīvoja mazāk atalgojuma shēmu aktivizēšanu no faktiskā pārtikas patēriņa (patērējošā pārtikas atlīdzība), bet tie parādīja lielāku somatosensorālo kortikālo reģionu aktivizēšanos, kas apstrādā garšu, kad viņi paredzēja patēriņu [67] (Skaitlis 4). Pēdējais konstatējums atbilst pētījumam, kas ziņoja par paaugstinātu glikozes metabolisma aktivitāti (smadzeņu funkcijas marķieri) somatosensoros reģionos, kas apstrādā garšas sajūtu, ieskaitot insula, aptaukošanās apstākļos, salīdzinot ar liesajiem subjektiem [68] (Attēls 3d, e). Pieaugušo reģionu aktivitāte, kas apstrādā garšu, aptaukošanos var dot priekšroku pārtikai pār citiem dabiskiem pastiprinātājiem, bet samazināta dopamīnerģisko mērķu aktivizēšana, izmantojot faktisko pārtikas patēriņu, var izraisīt pārmērīgu patēriņu kā līdzekli, lai kompensētu vājos DA signālus [69].
Šie attēlveidošanas rezultāti atbilst paaugstinātas jutīguma shēmas jutīgumam pret kondicionētiem stimuliem (lielā kaloriju līmeņa pārtika), kas paredz atalgojumu, bet samazināta jutība pret faktiskās pārtikas patēriņa atalgojuma ietekmi uz aptaukošanās dopamīnerģiskajiem ceļiem. Mēs hipotētiski, ka tiktāl, ciktāl pastāv neatbilstība starp gaidāmo atalgojumu un piegādi, kas neatbilst šai cerībai, tas veicinās kompulsīvo ēšanu kā mēģinājumu sasniegt paredzamo atalgojuma līmeni. Lai gan sagaidāmās atalgojuma neizdošanās ir saistīta ar DA šūnu šaušanas samazināšanos laboratorijas dzīvniekiem [70], šāda samazinājuma uzvedības nozīme (kad pārtikas atlīdzība ir mazāka par gaidīto), mūsuprāt, nav pētīta.
Līdztekus šīm aktivizācijas izmaiņām aptaukošanās shēmās aptaukošanās pacientiem, attēlveidošanas pētījumi ir arī dokumentējuši pastāvīgu hipotalāmu reaktivitātes samazināšanos līdz sāta signāliem aptaukošanās pacientiem [71,72].
Pierādījumi par kognitīviem traucējumiem liekā svara un aptaukošanās pacientiem
Ir arvien vairāk pierādījumu tam, ka aptaukošanās ir saistīta ar dažu kognitīvo funkciju, piemēram, izpildfunkcijas, uzmanības un atmiņas, samazināšanos [73-75]. Patiešām, spēja nomākt mudināt ēst vēlamo pārtiku atšķiras indivīdiem, un tas varētu būt viens no faktoriem, kas veicina viņu neaizsargātību pret pārēšanās [34]. Aptaukošanās negatīvā ietekme uz izziņu atspoguļojas arī paaugstināta uzmanības deficīta hiperaktivitātes traucējumu (ADHD) izplatībā [76], Alcheimera slimība un citas demences [77], kortikālā atrofija [78] un balto vielu slimība [79] aptaukošanās pacientiem. Lai gan ir zināms, ka blakusslimības (piemēram, cerebrovaskulārā patoloģija, hipertensija un diabēts) negatīvi ietekmē izziņas, ir arī pierādījumi, ka augsts ĶMI, pats par sevi, var pasliktināt dažādas kognitīvās domēnus, īpaši izpildfunkciju [75].
Neskatoties uz dažām neatbilstībām starp pētījumiem, smadzeņu attēlveidošanas dati ir snieguši arī pierādījumus par strukturālām un funkcionālām izmaiņām, kas saistītas ar augstu ĶMI citos veselīgos kontrolēs. Piemēram, MRI pētījums, kas veikts vecāka gadagājuma sievietēm, izmantojot vokseļu morfometriju, parādīja negatīvu korelāciju starp ĶMI un pelēkās vielas tilpumiem (ieskaitot frontālos reģionus), kas OFC bija saistīta ar traucētu izpildvaras funkciju [80]. Izmantojot pozitronu emisijas tomogrāfiju (PET), lai izmērītu smadzeņu glikozes metabolismu veselīgās kontrolēs, tika konstatēta arī negatīva korelācija starp ĶMI un metabolisko aktivitāti PFC (dorsolateral un OFC) un ACC. Šajā pētījumā PFC vielmaiņas aktivitāte paredzēja subjektu sniegumu izpildfunkcijas testos [81]. Līdzīgi NMR spektroskopiskais pētījums par veseliem vidēja vecuma un vecāka gadagājuma cilvēkiem liecināja, ka ĶMI bija negatīvi saistīts ar \ t N-acetil-aspartāts (neironu integritātes marķieris) frontālā garozā un ACC [79,82].
Smadzeņu attēlveidošanas pētījumi, kuros salīdzināti aptaukošanās un liesās personas, arī ziņoja par zemāku pelēkās vielas blīvumu frontālajos reģionos (frontālās operas un vidējās frontālās gyrus) un pēc centrālās gyrus un putame.n [83]. Vēl viens pētījums, kurā netika konstatētas atšķirības pelēkās vielas tilpumos starp aptaukošanās un liesa subjektiem, ziņoja par pozitīvu korelāciju starp balto vielu tilpumu bazālajās smadzeņu struktūrās un vidukļa: gūžas attiecību; tendence, ko daļēji pārtrauca diēta [84].
Visbeidzot, DA atpazīstamības kontrole ir labi atpazīstama, un tās traucējumi var veicināt uzvedības traucējumus, piemēram, aptaukošanos. Ir ziņots par negatīvu korelāciju starp ĶMI un striatālu D2R aptaukošanās laikā [58] kā arī liekā svara priekšmetos [85]. Kā minēts iepriekš, zemāks par normālu D2R pieejamību aptaukošanās izraisīto indivīdu striatumā bija saistīts ar samazinātu metabolisko aktivitāti PFC un ACC [60]. Šie konstatējumi ietver neiradaptācijas DA signalizācijā, kas veicina frontālās kortikālo reģionu darbības traucējumus, kas saistīti ar lieko svaru un aptaukošanos. Labāka izpratne par šiem traucējumiem var palīdzēt virzīt stratēģijas, lai uzlabotu vai varbūt pat mainītu specifiskus traucējumus svarīgākajās izziņas jomās.
Piemēram, kavēšanās diskontēšana, kas ir tendence devalvēt devu kā tās piegādes laika aiztures funkciju, ir viena no visplašāk pētītajām kognitīvajām operācijām saistībā ar traucējumiem, kas saistīti ar impulsivitāti un kompulsivitāti. Aizkavēšanās diskontēšana ir vispusīgāk izpētīta narkomānos, kuri dod priekšroku maziem, bet tūlītējiem lieliem, bet aizkavētiem atalgojumiem [86]. Daži aptaukošanās laikā veiktie pētījumi arī parādīja, ka šīs personas dod priekšroku augstiem, tūlītējiem atalgojumiem, neraugoties uz lielāku iespēju ciest lielākus zaudējumus nākotnē [87,88]. Turklāt nesen tika ziņots par pozitīvu korelāciju starp ĶMI un hiperbolisko diskontēšanu, kad nākotnē negatīvās izmaksas tiek diskontētas mazāk nekā nākotnes pozitīvās izmaksas.89]. Šķiet, ka aizkavēšanās diskontēšana ir atkarīga no ventrālā striatuma (kur atrodas NAc) funkcija.90,91] un PFC, tostarp OFC [92] un ir jutīga pret DA manipulācijām [93].
Interesanti, ka OFC bojājumi dzīvniekiem var vai nu palielināt vai samazināt vēlamo tūlītēju nelielu atlīdzību par aizkavētiem lielākiem atalgojumiem [94,95]. Šis acīmredzami paradoksālais uzvedības efekts, iespējams, atspoguļo faktu, ka vismaz divas operācijas tiek apstrādātas ar OFC starpniecību; viens ir atjautības atribūts, ar kura palīdzību reinforcer iegūst stimulējošu motivācijas vērtību, bet otrs ir kontrole pār spēcīgiem mudinājumiem [96]. OFC disfunkcija ir saistīta ar spēju mainīt pastiprinātāja stimulējošo motivācijas vērtību, kas ir atkarīga no konteksta, kurā tā notiek (ti, samazina pārtikas stimulējošo vērtību ar sāta sajūtu), kas var izraisīt kompulsīvu pārtikas patēriņu [97]. Ja stimuls ir stipri nostiprinājies (piemēram, pārtikas produktu un pārtikas produktu aptaukošanās aptaukošanās priekšmets), pastiprinātā pastiprinātāja vērtība palielinās motivāciju to iegādāties, kas varētu izrādīties vēlme aizkavēt apmierinātību (piemēram, pavadīt laiku garās līnijas, lai nopirktu saldējumu).
Tomēr kontekstos, kur pārtika ir viegli pieejama, tāds pats uzlabots sāļums var izraisīt impulsīvu uzvedību (piemēram, šokolādes pirkšana un ēdināšana blakus kasierim pat tad, ja iepriekš nav informēta par šādas preces vēlmi). OFC (un ACC) disfunkcija pasliktina spēju uzspiest iepriekš spēcīgus stimulus, kā rezultātā rodas impulsivitāte un pārspīlēta aizkavēta diskonta likme.
Viela pārdomām
INo šeit apkopotajiem pierādījumiem varētu izrādīties, ka ievērojama daļa aptaukošanās vērojamo cilvēku izjūt nelīdzsvarotību starp paaugstinātu jutīguma shēmas jutīgumu pret kondicionētiem stimuliem, kas saistīti ar enerģiju blīvu pārtiku, un izpildvaras kontroles shēmas traucētu darbību, kas vājina inhibējošo kontroli pār apetīti. Neatkarīgi no tā, vai šī nelīdzsvarotība izraisa vai izraisa patoloģisku pārēšanās, šī parādība atgādina konfliktu starp atalgojuma, kondicionēšanas un motivācijas ķēdēm un inhibējošo kontroles ķēdi, par kuru ziņots atkarībā. [98].
Zināšanas, kas uzkrājušās aptaukošanās pēdējo divu desmitgažu laikā, neapšauba, ka pašreizējā krīze ir izaugusi no atvienošanās starp neirobioloģiju, kas izraisa pārtikas patēriņu mūsu sugās, un mūsu stimulēto pārtikas stimulu bagātību un daudzveidību. sociālās un ekonomiskās sistēmas. Labā ziņa ir tā, ka izpratne par dziļi iesakņojušām uzvedības konstrukcijām, kas uztur aptaukošanās epidēmiju, ir galvenais faktors tās iespējamai izšķirtspējai (skatīt arī Kastes 3 un 4).
Atsauces