Dezinficēta ēšana aptaukošanās pusaudžiem ir saistīta ar orbitofrontāla apjoma samazināšanu un izpildvaras disfunkciju (2011).

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

SAISTĪBA AR VISU PĒTĪJUMU

Aptaukošanās (sudraba pavasaris). 2011 jūlijs; 19 (7): 1382 – 1387.

¹ Psihiatrijas katedra, Ņujorkas Universitātes Medicīnas skola, 550 First Avenue, Ņujorka, NY 10016, ASV.

² Bērnu psihiatrijas katedra, Ņujorkas Universitātes Medicīnas skola, 550 First Avenue, Ņujorka, NY 10016, ASV.

³ Ņujorkas Universitātes Medicīnas skolas Medicīnas katedra, 550 First Avenue, Ņujorka, NY 10016, ASV.

⁴ Nathan Kline Psihiatrisko pētījumu institūts, 140 Old Orangeburg Rd. Orangeburg NY 10962, ASV

Pieaugušajiem aptaukošanās ir saistīta ar dezinficētu ēšanu, samazinātu kortikālo pelēkās vielas daudzumu un zemāku veiktspēju kognitīvo novērtējumu jomā. Par šīm attiecībām pusaudža gados ir daudz mazāk zināms, un nav pētījumu, kas novērtētu uzvedības, kognitīvos un neirostrukturālos pasākumus vienā un tajā pašā pētījuma dalībnieku grupā. Šajā pētījumā aplūkota saistība starp aptaukošanos, izpildfunkciju, dezinfekciju un smadzeņu apjomiem salīdzinoši veseliem jauniešiem. Dalībniekiem bija 54 aptaukošanās un 37 liesās pusaudži. Dalībnieki saņēma kognitīvo akumulatoru, aptaujas par ēšanas paradumiem un magnētiskās rezonanses attēlveidošanu (MRI). Neiropsiholoģiskie novērtējumi ietvēra uzdevumus, kas vērsti uz frontālās daivas funkciju. Ēšanas paradumi tika noteikti, izmantojot trīs faktoru ēdināšanas anketu (TFEQ), un strukturālās MRI tika veiktas ar 1.5 T Siemens Avanto MRI sistēmu (Siemens, Erlangen, Vācija), lai noteiktu smadzeņu pelēkās vielas tilpumus. Lean un aptaukošanās pusaudži tika saskaņoti ar vecumu, izglītības gadiem, dzimumu un sociāli ekonomisko stāvokli. Saistībā ar liesiem pusaudžiem aptaukošanās dalībniekiem bija ievērojami augstāks disfunkcijas novērtējums, salīdzinot ar TFEQ, pazeminot kognitīvo testu rezultātus un mazāku orbitofrontālo garozas tilpumu. Disinhibēšana būtiski korelēja ar ķermeņa masas indeksu, Stroop Color-Word rezultātu un orbitofrontālo garozas tilpumu. Šis ir pirmais ziņojums par šīm asociācijām pusaudžiem un norāda uz to, cik svarīgi ir labāk izprast saikni starp neirostrukturālajiem deficītiem un aptaukošanos.

Atslēgas vārdi: aptaukošanās, pusaudži, disinhibēšana, MRI, frontālās daivas, izziņas, orbitofrontālais Cortex

Ievads

Bērnu un pusaudžu aptaukošanās izplatība ASV ir vairāk nekā trīskāršojusies kopš 1970. Lai gan jaunākie pierādījumi liecina, ka bērna aptaukošanās var būt izlīdzinājusies, pašreizējie augstie rādītāji prognozē gaidāmo sabiedrības veselības problēmu, kas saistīta ar sirds un asinsvadu un endokrīno slimību (1).

Uzturēšanās traucējumi, kas daļēji ir raksturīgi kā gatavība ēst oportūnistiski, reaģējot uz vides norādēm, jau sen ir saistīti ar aptaukošanos gan jauniešiem, gan pieaugušajiem (2). Saistītais kaloriju patēriņa kontroles traucējums, kas izraisa iespējamo aptaukošanos, var notikt vairākos smadzeņu līmeņos, ieskaitot hipotalāmu (3) un saskaņā ar jaunāko darbu smadzeņu garozā (4). Vairākas funkcionālas neirofotogrāfijas pētījumi par liesām un aptaukošanās indivīdiem gan izsalkušās, gan barojošās valstīs ir parādījuši vairākus kortikālos reģionus, tostarp priekšējo cingulātu, mediālo prefrontālo (5), insula, aizmugurējie cingulāri, laika un orbitofrontālie spalvas (\ t6) diferencēti aktivizēt atkarībā no sāta līmeņa un ĶMI, kas liecina par to iesaistīšanos kaloriju patēriņa regulēšanā. OFC izpratne kā galvenā uzvedības aizkavēšanas joma stiepjas Phineas Gage, neveiksmīgā 19 gadījumā.^th gadsimta dzelzceļa darbinieks, kurš izdzīvoja nelaimes gadījumā, kas varētu kaitēt viņa orbitofrontālai garozai, kas izraisīja personības izmaiņas un paaugstinātu impulsivitāti (7).

Neirostrukturālie konstatējumi ir korelēti arī ar ķermeņa masas indeksu (ĶMI). Nelielā pētījumā par 55 un vecākām sievietēm, kas izmantoja vokseļa morfometriju (VBM), ĶMI negatīvi korelēja ar pelēkās vielas tilpumu vairākās frontālās zonās, ieskaitot kreiso orbitofrontālo, labo zemāko frontālo un labo precentrālo ģitri. citos reģionos, tostarp labajā smadzenēs, kā arī lielajā labajā aizmugurējā daļā, kas ietver parahipokampālu, fusiformu un lingvālu ģimeni (8). Lielāks 1,428 pieaugušo pētījums atklāja negatīvu korelāciju starp vīriešiem starp ĶMI un vispārējo pelēkās vielas, kā arī specifiskus smadzeņu reģionus, piemēram, divpusējus viduslaiku šķiņķus, okcipitāras daivas, frontālās daivas, precuneus, vidus smadzeņu un priekšējo daiviņu (9). Vēl viens VBM pētījums parādīja, ka aptaukošanās pieaugušajiem ir zemāks pelēkās vielas blīvums tādās jomās kā frontālā operācija, vidējā frontālā gyrus, post-centrālā gyrus, kā arī putamen (10). Mūsu grupa ir aprakstījusi neirostrukturālas anomālijas starp 2 tipa cukura diabēta (T2DM) aptaukošanās pusaudžiem.26), bet, kā zināms, nav konstatēti tādi trūkumi starp aptaukošanās jauniešiem bez T2DM.

Papildus strukturāliem konstatējumiem kognitīvie novērtējumi ir parādījuši, ka gan pieaugušo, gan pusaudžu aptaukošanās gadījumā izpildvaras darbība un reakcijas inhibēšana var tikt apdraudēta. Vienā pētījumā, kurā tika izmantots pozitronu emisijas tomogrāfija (PET) un kognitīvie testi, tika konstatēts, ka pieaugušajiem ar aptaukošanos ir pazemināts sākotnējā glikozes metabolisma metabolisms, kā arī samazināts Stroop uzdevums, kas ir selektīvās uzmanības un izpildvaras tests (11). Citi pētījumi par izpildfunkciju un atbildes reakcijas inhibēšanu pieaugušajiem ir parādījuši šo mainīgo negatīvo saistību ar ĶMI (12-14). Turklāt ārkārtīgi aptaukošanās pusaudžiem, salīdzinot ar normatīvajiem datiem, ir samazinājusies izpildu uzdevumu darbība.15).

Mēs pieņēmām, ka saskaņā ar iepriekšējiem konstatējumiem, izmantojot trīs faktoru ēdināšanas anketu (TFEQ), aptaukošanās pusaudžiem būtu augstāki pašnovērtēto traucējumu vērtējumi ēšanas paradumos. Mēs arī pieņēmām, ka aptaukošanās pusaudžiem ir zemāki rādītāji, novērtējot izpildfunkciju un mazāku integritāti frontālās daivas neirostrukturālajos pasākumos (MRI balstīti pelēkās vielas apjomi, kā arī reģionālie smadzeņu apjomi). Turklāt mēs norādījām, ka TFEQ traucējumi būs negatīvi saistīti ar kognitīvajiem rādītājiem attiecīgajās jomās, kā arī ar MRI balstītiem mērījumiem smadzeņu zonās, kas saistītas ar reakcijas inhibēšanu un izpildvaras kontroli.

Metodes

Dalībnieki un procedūras

Deviņdesmit viens jaunietis (14-21g / o), 37 liesa (ĶMI <25 kg / m² vai vidukļa un augstuma attiecība <0.5) un 54 aptaukošanās (ĶMI ≥30 kg / m² vai> 95 procentile ĶMI pēc vecuma un dzimuma) piedalījās pētījumā. Astoņdesmit viens no šiem (36 liesas, 45 aptaukošanās) saņēma MRI. Desmit pusaudži nesaņēma MRI šādu iemeslu dēļ: divi netika iecelti, viens bija stāvoklī un mēs izvēlējāmies kļūdīties drošības pusē, viens nevarēja panest MRI (klaustrofobija), un sešiem ĶMI bija> 50 kg / m² un pārsniedza ķermeņa lielumu, ko varētu uzņemt skeneris.

Lean dalībniekiem vidējais vecums bija 17.3 ± 1.6 gadi un aptaukošanās 17.5 gadi ± 1.6 gadi. Abas grupas tika pieskaņotas arī izglītībai, dzimumam un sociālekonomiskam stāvoklim, un tās visas bija kognitīvi normālas. Pierādījumi par neiroloģisko, medicīnisko (izņemot dislipidēmiju, insulīna rezistenci, kas nav īss T2DM, policistisku olnīcu slimību vai hipertensiju), vai psihiskiem (ieskaitot depresiju un alkohola vai citu vielu lietošanu) slimības izslēdza personas no dalības pētījumā. T2DM arī izslēdza personas no līdzdalības. Dalībnieki un viņu vecāki sniedza rakstisku informētu piekrišanu un kompensēja laiku un neērtības. Pētījuma protokolu apstiprināja Ņujorkas Universitātes Medicīnas skolas institucionālās pārbaudes padome.

Visiem pētījuma dalībniekiem tika veikta asins parauga ņemšana pēc 10 stundu ilgas nakts, lai novērtētu glikozes, insulīna, lipīdu un iekaisuma marķiera (augsta jutīguma C-reaktīvā proteīna; hs-CRP) līmeni. Glikoze tika mērīta, izmantojot glikozes oksidāzes metodi (VITROS 950 AT, Amersham, Anglija), insulīnu ar chemiluminescenci (Advia Centaur, Bayer Corporation), un CRP mērīja plazmā, izmantojot enzīmu imūnanalīzi (Vitros CRP slaidu, Ortho Clinical Diagnostics). Insulīna jutība tika novērtēta, izmantojot insulīna rezistences homeostāzes modeļa novērtējumu (HOMA-IR).

Novērtējumi

Neiropsiholoģiskais novērtējums

Mēs veicām plašu neirokognitīvo funkciju novērtējumu, ieskaitot intelektuālos sasniegumus, neseno atmiņu, darba atmiņu, uzmanību un izpildfunkcijas. Mēs izvirzījām hipotēzi, ka starp liesām un aptaukošanās pusaudžiem frontālās daivas funkcijās būtu atšķirības, un tāpēc mūsu analīze aprobežojās ar neirokognitīviem testiem, kas atspoguļo frontālās daivas integritāti un neskartas izpildvaras funkcijas, proti, kontrolēto mutvārdu asociācijas testu (COWAT), Trail Making Test daļas & B, Stroop Task, uzmanības / koncentrācijas indekss plaša spektra mācību un atmiņas novērtējumam (WRAML) un WRAML darba atmiņas indekss. Izņemot WRAML un Stroop, kas nodrošina ar vecumu labotus standarta rādītājus, tiek ziņoti par neapstrādātiem rādītājiem. Visi veiktie testi ir standarta neiropsiholoģiskie instrumenti, kas sīki aprakstīti citur (16).

Trīs faktoru ēdināšanas anketa (TFEQ)

Ēšanas uzvedības raksturojums tika novērtēts, izmantojot TFEQ. TFEQ ir 51-postenis, kas sastāv no trim apakšapgabaliem, kas mēra ierobežotājsistēmu (ti, uztura uzvedības kognitīvo kontroli, 21 vienības), dezinfekciju (ti, ēšanas jutību, reaģējot uz emocionāliem faktoriem un jutekļiem; 16 vienumus), un bads (ti, ēšanas jutība, reaģējot uz badu; 14). TFEQ ievadīja aptuveni vienu stundu pēc tam, kad indivīdiem bija pusdienas.

MRI iegūšana un attēlu analīze

Visi priekšmeti tika pētīti ar to pašu 1.5 T Siemens Avanto MRI sistēmu, kurai ir 65 collu diametra urbums un galds, kas piemērots līdz pat 400 mārciņa individuālajam. Mēs iegādājāmies T1 svērto magnetizācijas sagatavoto ātrās iegūšanas gradienta atbalss attēlus (MPRAGE; TR 1300 ms; TE 4.38 ms; TI 800 ms; FOV 250 × 250; slāņa biezums 1.2 mm; NEX 1; Flip leņķis 15 °; matricas izmērs 256 × 256; 192 koronālās šķēlītes).

WM / GM tilpuma analīze

MPRAGE attēlu telpiskā normalizācija un segmentācija izmantoja automatizētas procedūras, kā aprakstīts (17) statistisko parametru kartēšanas programmatūru (SPM5). MPRAGE attēlus vispirms koriģēja, lai panāktu signālu nevienādību un telpiski normalizētu standarta T1 Monreālas neiroloģiskā institūta veidni. Izmantojot audu klasifikācijas algoritmu SPM5, mēs segmentējām normalizētos MPRAGE attēlus to pelēkās vielas (GM), baltās vielas (WM) un smadzeņu spinālo šķidrumu (CSF) starpsienās, kas ir kartes, kas attēlo varbūtību, ka katrs vokselis tiek klasificēts kā GM, WM vai CSF. Šīs segmentētās starpsienas vēlāk tika normalizētas atbilstoši to attiecīgajām standarta veidnēm. Papildus pilnīgas smadzeņu novērtēšanas veikšanai un ņemot vērā, ka pusaudža vecumā frontālās daivas mielinēšana joprojām turpinās, mēs izmantojām divas dažādas veidnes, lai iegūtu interesējošos reģionus (ROI) frontālās daivās. Tie bija SPM automātiskā anatomiskā marķēšana (AAL) (18) veidne un mūsu publicētā uzticamā frontālās daivas izlīdzināšanas metode (19). AAL veidne tika izmantota, lai iegūtu kopējo frontālās daivas, priekšējās cingulācijas reģionu un orbitofrontālo reģionu. Mūsu pašu parcelācijas metode tika izmantota, lai iegūtu prefrontālo reģionu (frontālās daivas mīnus papildu motora reģions). Mēs aprēķinājām WM, GM, CSF tilpumu proporcijas visa smadzeņu un frontālo reģionu gadījumā, vispirms kartējot reģionus katrā segmentētajā nodalījumā un pēc tam vidējām vērtībām katram no abām grupām.

Statistiskā analīze

Mēs veicām divējādus neatkarīgus paraugu t-testus, pārbaudot grupu atšķirības demogrāfijas, endokrīno datu, kognitīvo datu un smadzeņu apjoma ziņā, kā arī Pīrsona korelācijas starp TFEQ disinhibīcijas rādītāju un ĶMI, Stroop krāsu vārdu rādītāju un orbitofrontālās garozas pelēkās vielas tilpumu. Tika izslēgti dati, kas pārsniedza 2 standarta novirzes no grupas vidējā rādītāja šim mainīgajam. Ņemot vērā to, ka reģionālajos smadzeņu tilpumos ir individuāla mainība, kas saistīta ar kopējo galvas izmēru, mēs izmērījām katra indivīda intra-galvaskausa velves (ICV) lielumu un izmantojām ICV vērtības, lai pielāgotu reģionālos smadzeņu apjomus. Tāpēc, lai ļautu salīdzināt ar citiem pētījumiem un ļautu lasītājam nojaust par pētīto smadzeņu reģionu lielumu, tabulā, kurā aprakstīti reģionālie smadzeņu apjomi, parādīti neapstrādātie (neatlikušie) apjomi. Tomēr statistiskajā salīdzinājumā un visu uzrādīto attēlveidošanas nozīmīgumu un efektu izmantoja koriģētos (atlikušos) smadzeņu apjomus.

rezultāti

Demogrāfija un endokrīnie dati

Tēmas grupas tika saskaņotas ar vecumu, dzimumu, skolas pakāpi un Hollingshead sociālekonomisko statusu (SES). Aptaukošanās dalībnieki pēc definīcijas bija augstāki ĶMI, un, kā gaidīts, bija arī augstāks sistoliskais un diastoliskais asinsspiediens, tukšā dūšā insulīns un glikozes līmenis (bet visi normoglikēmijas diapazonā), kā arī homeostatiskais insulīna rezistences modeļa novērtējums (HOMA-IR ), triglicerīdi, zema blīvuma lipoproteīnu (ZBL) holesterīns un augstas jutības C-reaktīvais proteīns (CRP). Aptaukošanās pacientiem bija arī ievērojami zemāks augsta blīvuma lipoproteīna (HDL) līmenis. Lūdzu atsaucies uz Tabula 1.

Trīs faktoru ēdināšanas anketa

Aptaukošanās pusaudži trīs faktoru ēšanas anketas disinhibīcijas koeficientu (6.85 ± 3.55 pret 3.91 ± 1.96, p <0.000, kohena d (d) = 1.07), kā arī bada koeficientu (6.60 ± 3.37 pret 4.68 ± 2.84, p = 0.008, d = 0.81) un kognitīvā ierobežojuma faktors (9.19 ± 4.30 pret 6.78 ± 4.11, p = 0.012, d = 0.57). Lūdzu, ņemiet vērā, ka mēs atkārtojām šīs analīzes 81 dalībnieka apakškopai ar MRI un rezultāti būtībā nemainījās (dati nav parādīti).

Kognitīvie pasākumi

Saistībā ar liesiem pusaudžiem aptaukošanās pusaudžiem bija sliktāka kognitīvā veiktspēja katrā frontālās daivas uzdevumā, kas bija visizteiktākais Stroop (inhibīcijas mērs), un WRAML darba atmiņas indekss, pat ja mēs kontrolējām aprēķināto IQ. Lūdzu atsaucies uz Tabula 2.

Tā kā 10 subjekti nesaņēma MRI novērtējumu (sīkāku informāciju skatiet iepriekšminētajos dalībnieku un procedūru sadaļā), mēs atkārtoti analizējām 81 pusaudžu apakšgrupu, kam bija MRI, un kognitīvo rezultātu virziens un nozīmīgums nemainījās (dati nav parādīts).

Smadzeņu attēlveidošana

Frontālās daivas pelēkās vielas tilpums (kubikcentimetros) mazināja, lai gan ne statistiski nozīmīgā līmenī, starp aptaukošanās pusaudžiem (265.3 ± 29.5 vs 269.6 ± 26.7; atlikušais 0.00369 ± 0.018312 pret −0.00609 ± 0.014076, p = 0.139, d = 0.35). Lūdzu, ņemiet vērā, ka, lai gan absolūtās atšķirības starp šiem apjomiem bija nelielas, analīzes tika veiktas pēc tam, kad atlikušās ir ICV, un nozīmīguma vērtības un iedarbības lielumi atspoguļo šīs analīzes. Turklāt, lai kontrolētu vecuma iespējamo attīstības ietekmi uz frontālo un smadzeņu tilpumu, mēs atkārtoti analizējām mūsu vecumu. Mēs konstatējām, ka orbitofrontālās garozas aptaukošanās jauniešiem ir ievērojami zemāki pelēkās vielas apjomi (32.3 ± 3.68 pret 33.3 ± 3.99; atlikušais 0.00781 ± 0.024944 pret −0.01227 ± 0.018947, p = 0.005, d = 0.66). Pēc sistoliskā asinsspiediena vai HOMA-IR kontroles OFC tilpuma grupu atšķirības nemainījās. Novērtēti arī citi smadzeņu reģioni, tostarp prefrontālā garoza un priekšējā cingulārā garoza, kas būtiski neatšķīrās starp aptaukošanās un liesās dalībniekiem. Līdzdalība vecuma dēļ nemainīja nevienu no šīm attiecībām.

Biedrības

Mēs atradām nozīmīgas asociācijas starp TFEQ un kognitīvo, ĶMI un MRI apjoma rādītājiem. Konkrēti, disinhibīcijas faktora rādītājs TFEQ uzrādīja nozīmīgu korelāciju ar ĶMI (r (81) = 0.406, p <0.001), Stroop Color-Word punktu skaitu (r (77) = −0.272, p = 0.017) un OFC pelēku vielas tilpums (r (71) = −0.273, p = 0.021). Lai labāk izprastu saikni starp OFC apjomu un disinhibīciju, mēs pētījām asociāciju atsevišķi abām grupām. Mēs noskaidrojām, ka aptaukošanās gadījumā nebija saistības starp disinhibīciju un OFC apjomu (r (40) = −0.028, p = 0.864), turpretī liesajai grupai bija spēcīga saistība (r (31) = −0.460, p = 0.009). Saistības starp disinhibīcijas faktora rādītāju un ĶMI un Stroop joprojām bija nozīmīgas indivīdu ar MRI apakškopai (dati nav parādīti).

diskusija

Kā gaidīts, TTEQ aptaukošanās pusaudžiem bija ievērojami augstāki traucējumi, bada un izziņas ierobežojumi. Lai gan augstāks kognitīvo ierobežojumu līmenis aptaukošanās pusaudžu vidū pirmajā pārbaudē šķiet pretējs, tas atbilst aprakstītajam „stingrā ierobežojuma” modelim, kurā indivīds ar dezinficētu ēšanas un kognitīvo ierobežojumu var dažās situācijās mēdz ierobežot pārtiku, bet pārmērīgi pārdzīvot citos (20).

Mūsu jaunie neirostrukturālie rezultāti aptaukošanās pusaudžu vidū atbilst pieaugušo literatūras datiem (8, 9), kas liecina par pelēkās vielas apjoma samazināšanu. Mūsu pusaudžu paraugā šie samazinājumi bija visizteiktākie attiecībā uz orbitofrontālo garozu, kas ir smadzeņu reģions, kas ir svarīgs impulsu kontrolē, bet arī parādīja vāju tendenci visai frontālajai daivai. Mēs spekulējam, ka smalkāki apjoma samazinājumi, kas ir citos smadzeņu reģionos starp aptaukošanās pusaudžiem, faktiski var sasniegt statistisko nozīmīgumu paplašinātajā paraugā.

Svarīgi, lai šajā ziņojumā konstatētu, ka grupai ar lieko svaru TFEQ ir ne tikai augstāki disinhibēšanas rādītāji, bet arī mazākas kognitīvo pārbaužu darbības, kas atspoguļo smadzeņu funkcijas, kas tiek uzskatītas par centrālām uzvedības inhibīcijai, pat tad, ja kontrolē IQ. No frontālās daivas apgabaliem un funkcijām, ko mēs izmērījām, mēs īpaši interesējāmies noskaidrot attiecības starp TFEQ disfikcijas faktoru un OFC - smadzeņu reģionu, kas ir ļoti svarīgs uzvedības inhibīcijai (impulsu kontrole). Mēs izvēlējāmies Stroop, jo tas ir vienīgais no mūsu frontālās daivas uzdevumiem (tostarp tiem, kas pieskaras izpildfunkcijām), kas īpaši pārbauda spēju kavēt automatizētās atbildes. Tā ir TFEQ uzvedības (disinhibēšanas faktora) un smadzeņu reģiona (OFC) tiešā kognitīvā paralēle, kas ir iesaistīta arī automātisko reakciju inhibēšanā. Mūsu interese bija noskaidrot funkcionālo (Stroop vs citi frontālie uzdevumi, kas nenovērtē reakcijas inhibīciju) un anatomisko (OFC) specifiku mūsu secinājumiem un to saistību ar TFEQ disinficēšanas faktoru.

Mēs konstatējām arī nozīmīgas saiknes starp disinhibīcijas faktoru rādītājiem un gan BMI, gan OFC tilpumu. Ja attiecības starp disinhibēšanu un OFC apjomu tika pārbaudītas atsevišķi liesās un aptaukošanās dalībnieku vidū, mēs atklājām spēcīgu negatīvu asociāciju tikai liesās grupas grupā. Iespējams, ka aptaukošanās indivīdiem jau ir bijusi kritiska disinhibīcijas pakāpe (kas, kā mēs pierādījām, ir saistīta ar ĶMI), kad papildu traucējumi nav tik skaidri atspoguļoti turpmākajās OFC izmaiņās, bet varbūt dažādos smadzeņu reģionos vai tīklos, kas nav novērtēti kā daļu no šī pētījuma. Vēl viena iespēja šiem dažādajiem secinājumiem katrai no divām svara grupām ir tāda, ka, ņemot vērā, ka aptaukošanās grupām ir augstāks punktu skaits, viņi var būt jutīgāki pret sociāli vēlamiem jautājumiem, un tāpēc viņiem var būt mazāka iespēja pilnībā ziņot par viņu uzvedības traucējumi ēšanas laikā, mazinot šīs grupas asociāciju. Visbeidzot, ir iespējams arī tas, ka diapazona ierobežojumi, proti, korelāciju fenomens, kas samazinās, kad dispersija tiek samazināta, kā tas notiek, sadalot mūsu paraugu divos, varētu ietekmēt mūsu rezultātus.

Lai gan mūsu pētījumā konstatēts, ka barošanas uzvedības traucējumi ir saistīti ar izpildvaras funkcionēšanas un frontālās pelēkās vielas apjoma samazināšanu, mūsu dizaina šķērsgriezuma raksturs neļauj mums risināt virziena vai cēloņsakarības jautājumu. Ar to sakot, pastāv vairākas ticamas teorijas par šo asociāciju virzību.

Viena iespēja ir, ka primārie strukturālie vai funkcionālie smadzeņu deficīti izraisa traucējumus ēšanas laikā un neirokognitīvās funkcijas samazināšanos. Šo pamatojumu daļēji atbalsta darbs, kas liecina par ēšanas paradumu kavēšanu, lai palielinātu kaloriju patēriņu (21) un aptaukošanās (22). Tas atbilst arī funkcionālajam attēlveidošanas darbam, kas pierāda, ka indivīdiem, kuri, reaģējot uz vizuālu ēdienu uzņemšanu, liecina par vājāku smadzeņu atalgojuma shēmu aktivizēšanos, ir paaugstināts risks nākotnē (23); varbūt viņiem ir vajadzīgs lielāks stimuls (vairāk pārtikas), lai iegūtu tādu pašu atalgojuma atbildi.

Vēl viens iespējamais skaidrojums ir tāds, ka smadzeņu strukturālie deficīti, piemēram, tie, kas parādīti šajā pētījumā, izriet no aptaukošanās un ar to saistītās insulīna rezistences. Šo iespēju apstiprina 24 gadu ilgstošais pētījums, kas liecina par palielinātu ĶMI, kas sākas vidējā vecumā, salīdzinot ar samazinātu laika lobejas tilpumu turpmākajā dzīvē (24). Arī šī efekta secība ir mūsu pašu darbs pieaugušajiem, kur konstatēts, ka hipokampu tilpums bija saistīts ar glikozes tolerances traucējumiem (25), kā arī pusaudžiem ar T2DM, kur atrodam kognitīvus traucējumus un frontālās daivas tilpuma samazinājumus un baltās vielas mikrostrukturālo integritāti (26). Mēs uzskatām, ka ar mūsu grupas pusaudžu ar lieko svaru aptaukošanās saistītā insulīna rezistence var mazināt izpildvaras funkciju un strukturālo deficītu. Mēs esam aprakstījuši šo seku iespējamo modeli (27), kurā mēs hipotētiski, ka insulīna rezistence ir saistīta ar samazinātu smadzeņu asinsvadu reaktivitāti saistībā ar endotēlija disfunkciju. Mēs zinām, ka smadzeņu aktivācijas laikā, piemēram, notiekot kognitīvam uzdevumam, iesaistītajā smadzeņu reģionā palielinās sinaptiskā aktivitāte. Parastajās smadzenēs tas izraisa reģionālu vazodilatāciju un tādējādi glikozes pieejamības palielināšanos šim reģionam, lai atbalstītu palielināto kognitīvo pieprasījumu (28). Tāpēc asinsvadu reaktivitāte, kas ir labi regulēta smadzeņu asins plūsma, ir būtiska, lai smadzeņu aktivācijas laikā saglabātu optimālu neironu vidi (29). Pētījumi, kas liecina par endotēlija disfunkciju aptaukošanās bērniem, pat pirms cukura diabēta \ t30), atbalsta šo pieņēmumu. Turklāt mūsu aptaukošanās pusaudžiem bija paaugstināts iekaisuma marķieris C-reaktīvs proteīns (CRP). Pētījumos, kuros tika pētītas lielas pieaugušo grupas, pētnieki ir konstatējuši paaugstinātu iekaisuma citokīnu līmeni, kas ir domājams izziņas samazināšanās starp indivīdiem ar metabolisko sindromu (31-34). Iespējams šo kognitīvo efektu mehānisms nodrošina dzīvnieku dati, kas pierāda, ka lieko iekaisuma citokīni var samazināt ilgstošu potencēšanu (LTP), procesu, kas saprotams kā būtisks atmiņas stiprināšanai hipokampā. Iekaisuma citokīni var izraisīt arī neirogēzes un neiroplastiskuma pasliktināšanos, procesus, kas ir būtiski atmiņas veidošanai un strukturālā nervu integritātes saglabāšanai.

Trešā iespēja ir tāda, ka šīs sekas ir divvirziena, kad uzvedības traucējumi liek aptaukošanos, kas var negatīvi ietekmēt smadzeņu zonas, kas ir atbildīgas par izpildfunkciju un kaloriju patēriņa nomākumu, tādējādi izraisot apburto disfunkciju. Šī trešā iespēja varētu palīdzēt izskaidrot, kāpēc indivīdiem tik grūti ir zaudēt svaru, kad tas ir iegūts.

Mēs iedrošinām to, ka starp dažiem mūsu novērtētajiem smadzeņu reģioniem OFC, smadzeņu reģions, kas ir pierādīts kā svarīgs uzvedības inhibīcijā gan pētījumos dzīvniekiem, gan cilvēkiem, vislielākais samazinājums bija aptaukošanās pusaudžu vidū. Mūsu konstatējumi, ieskaitot zemāku veiktspēju kognitīvajiem testiem, kuriem, domājams, ir vajadzīgs neskarts OFC, kopā ar apjoma samazinājumiem šajā jomā, kas saistīti ar uzvedības traucējumiem, norāda uz tā iespējamo nozīmi svara pieaugumā.

Šim pētījumam ir daži skaidri ierobežojumi. Pirmkārt, tas ir šķērsgriezuma skatījums, kas neļauj mums komentēt skaidru cēloņsakarību. Otrkārt, ņemot vērā mūsu salīdzinoši pieticīgo izlases lielumu, mēs mērījumus ierobežojām ar smadzeņu reģioniem, kas iepriekšējos pētījumos bija vai nu saistīti ar aptaukošanos vai disinhibīciju, vai arī tie, par kuriem mums bija labi teorētiski iemesli uzskatīt, ka tie varētu būt iesaistīti. Tāpēc ir iespējams, ka ir arī citas smadzeņu zonas, kuras mēs nevērtējām, kuras arī varētu būt iesaistītas. Trešais mūsu pētījuma ierobežojums ir tāds, ka mums ir tikai dalībnieku pašreizējais svars un mēs nevaram komentēt aptaukošanās ilgumu; mūsu pētītajam paraugam, iespējams, ir ievērojamas aptaukošanās ilguma un ar to saistītās insulīna rezistences atšķirības. Neskatoties uz to, mūsu pētījumam ir ievērojamas stiprās puses, tostarp rūpīga salīdzināšana starp grupām, veiktie daudzdimensionālie novērtējumi un objektīvās MRI metodes, kas izmantotas MRI datu analīzē.

Lai labāk izprastu šeit aprakstītos jautājumus, turpmākajam darbam būtu jāvērtē subjekti gareniski, izsekojot aptaukošanās attīstībai laika gaitā, vienlaikus mērot kognitīvās, uzvedības un neirostrukturālās izmaiņas. Alternatīvi, mūsu izpratni varētu uzlabot arī ar pētījumu, kura mērķis ir pārbaudīt veiksmīgas aptaukošanās ārstēšanas sekas (piemēram, bariatrisko ķirurģiju) un tādējādi noskaidrot, vai daži no šiem deficītiem ir atgriezeniski. Turklāt turpmākajam darbam jānovērtē citi iespējamie saistītie faktori, piemēram, pro- un pretiekaisuma citokīni, kā arī jāizmanto jutīgākas MRI metodes, piemēram, difūzijas tenzora attēlveidošana (DTI).

Pateicības

Pētījumu atbalstīja valsts veselības institūtu R21 DK070985 un RO1 DK083537 dotācijas, ko daļēji atbalstīja National Research for Research Center dotācija1UL1RR029893. Autori vēlas atzīt bērnus un ģimenes, kas piedalījās šajā pētījumā, kā arī Po Lai Yau un Valentin Polyakov datu vākšanā un apstrādē un Allison Larr palīdzībā šī manuskripta sagatavošanā.

Zemsvītras piezīmes

Finanšu informācija:

Nevienam no citiem autoriem nav nekādu finansiālu / pretrunīgu interešu atklāt

Atsauces

1. Ogden CL, Carroll MD, Flegal KM. Augsts ķermeņa masas indekss vecuma vidū ASV bērniem un pusaudžiem, 2003-2006. JAMA. 2008; 299: 2401 – 5. [PubMed]

2. Stunkard AJ, Messick S. Trīsfaktoru ēšanas anketa, lai izmērītu uztura ierobežojumus, traucējumus un badu. J Psychosom Res. 1985; 29: 71 – 83. [PubMed]

3. Schwartz MW, Woods SC, Porte D, Jr., Seeley RJ, Baskin DG. Centrālās nervu sistēmas kontrole pārtikas uzņemšanai. Daba. 2000; 404: 661 – 71. [PubMed]

4. Korners J, Leibels RL. Ēst vai neēst - kā zarnas runā ar smadzenēm. N Engl J Med. 2003; 349: 926–8. [PubMed]

5. Martin LE, Holsen LM, Chambers RJ, et al. Neironu mehānismi, kas saistīti ar uztura motivāciju aptaukošanās un veseliem pieaugušajiem. Aptaukošanās (sudraba pavasaris) 2010, 18: 254 – 60.PubMed]

6. Del Parigi A, Gautier JF, Chen K, et al. Neiromikācija un aptaukošanās: smadzeņu reakciju uz badu un piesātinājumu kartēšana cilvēkiem, izmantojot pozitronu emisijas tomogrāfiju. Ann NY Acad Sci. 2002; 967: 389 – 97. [PubMed]

7. Damasio H, Grabowski T, Frank R, Galaburda AM, Damasio AR. Phineas Gage atgriešanās: clues par smadzenēm no slavenā pacienta galvaskausa. Zinātne. 1994; 264: 1102 – 5. [PubMed]

8. Walther K, Birdsill AC, Glisky EL, Ryan L. Strukturālās smadzeņu atšķirības un kognitīvā darbība saistībā ar ķermeņa masas indeksu vecākām sievietēm. Hum Brain Mapp. 2010; 31: 1052 – 64. [PubMed]

9. Taki Y, Kinomura S, Sato K, et al. Saikne starp ķermeņa masas indeksu un pelēkās vielas daudzumu veseliem 1,428 indivīdiem. Aptaukošanās (sudraba pavasaris) 2008; 16: 119 – 24. [PubMed]

10. Pannacciulli N, Del Parigi A, Chen K, Le DS, Reiman EM, Tataranni PA. Smadzeņu anomālijas cilvēka aptaukošanās gadījumā: morfometriskais pētījums uz vokseļiem. Neiroattēls. 2006; 31: 1419 – 25. [PubMed]

11. Volkow ND, Wang GJ, Telang F, et al. Apgriezta saistība starp ĶMI un prefrontālo metabolisma aktivitāti veseliem pieaugušajiem. Aptaukošanās (sudraba pavasaris) 2009; 17: 60 – 5. [PMC bezmaksas raksts][PubMed]

12. Eliass MF, Eliass PK, Salivans LM, Vilks PA, D'Agostino RB. Zemāka kognitīvā funkcija aptaukošanās un hipertensijas klātbūtnē: sirds pētījums 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. Paaugstināts ķermeņa masas indekss ir saistīts ar izpildvaras disfunkciju citādi veseliem pieaugušajiem. Compr psihiatrija. 2007; 48: 57 – 61. [PubMed]

14. Waldstein SR, Katzel LI. Centrālās un kopējā aptaukošanās un asinsspiediena interaktīvās attiecības ar kognitīvo funkciju. Int J Obes (Lond) 2006; 30: 201 – 7. [PubMed]

15. Lokken KL, Boeka AG, Austin HM, Gunstad J, Harmon CM. Pierādījumi par izpildvaras disfunkciju īpaši aptaukošanās pusaudžiem: eksperimentāls pētījums. Surg Obes Relat Dis. 2009; 5: 547 – 52. [PubMed]

16. Lezak MD, Howleson DB, Loring DW, Hannay HJ, Fischer JS. Neiropsiholoģiskais novērtējums. Oxford University Press; Ņujorka: 2004.

17. Labs kompaktdisks, Scahill RI, Fox NC, et al. Automātiska anatomisko īpašību diferenciācija cilvēka smadzenēs: validācija ar deģeneratīvas demences pētījumiem. Neiroattēls. 2002; 17: 29 – 46. [PubMed]

18. Tzourio-Mazoyer N, Landeau B, Papathanassiou D, et al. Automātiska anatomiska aktivitāšu marķēšana SPM, izmantojot makroskopisku anatomisku zemes gabalu MNI MRI smadzenēm. Neiroattēls. 2002; 15: 273 – 89. [PubMed]

19. Convit A, Wolf OT, de Leon MJ, et al. Prefrontālo reģionu apjoma analīze: atklājumi novecošanās un šizofrēnijas gadījumos. Psihiatrijas rez. 2001; 107: 61 – 73. [PubMed]

20. Westenhoefer J, Broeckmann P, Munch AK, Pudel V. Ēšanas uzvedības kognitīvā kontrole un dezinfekcijas efekts. Apetīte. 1994; 23: 27 – 41. [PubMed]

21. Yeomans MR, Leitch M, Mobini S. Impulsivitāte ir saistīta ar dezinhibēšanas, bet ne ierobežojošo faktoru no trīs faktoru ēšanas anketas. Apetīte. 2008; 50: 469 – 76. [PubMed]

22. Hays NP, Bathalon GP, ​​McCrory MA, Roubenoff R, Lipman R, Roberts SB. Ēšanas paradumi korelē pieaugušo svara pieaugumu un aptaukošanos veselām sievietēm vecumā no 55-65 y. Am J Clin Nutr. 2002; 75: 476 – 83. [PubMed]

23. Stice E, Yokum S, Bohon C, Marti N, Smolen A. Atalgojuma shēmas reakcija uz pārtiku prognozē ķermeņa masas palielināšanos nākotnē: DRD2 un DRD4 ietekmes mazināšana. Neiroattēls. 2010; 50: 1618 – 25. [PubMed]

24. Gustafsons D, Lissners L, Bengstsons C, Bjorkelunds C, Skogs I. Ķermeņa masas indeksa un smadzeņu atrofijas 24 gadu pēcpārbaude. Neiroloģija. 2004; 63: 1876 – 81. [PubMed]

25. Convit A, Wolf OT, Tarshish C, de Leon MJ. Pazemināta glikozes tolerance ir saistīta ar sliktu atmiņas veiktspēju un hipokampāla atrofiju normālu vecu cilvēku vidū. Proc Natl Acad Sci ASV A. 2003; 100: 2019 – 22. [PMC bezmaksas raksts][PubMed]

26. Yau PL, Javier DC, Ryan CM, et al. Provizoriski pierādījumi par smadzeņu komplikācijām pusaudžiem ar aptaukošanos ar 2 tipa cukura diabētu. Diabetologia. 2010

27. Convit A. Saiknes starp insulīna rezistences kognitīvajiem traucējumiem: skaidrojošs modelis. Neirobiola novecošana. 2005; 26 (Suppl 1): 31 – 5. [PubMed]

28. Benton D, Parker PY, Donohoe RT. Glikozes piegāde smadzenēm un kognitīvā darbība. J Biosoc Sci. 1996; 28: 463 – 79. [PubMed]

29. Drake CT, Iadecola C. Neironu signālu loma smadzeņu asins plūsmas kontrolē. Prāta Langs. 2007; 102: 141 – 52. [PubMed]

30. Karpoff L, Vinet A, Schuster I, et al. Nenormāla asinsvadu reaktivitāte miera stāvoklī un vingrošana zēniem ar aptaukošanos. Eur J Clin Invest. 2009; 39: 94 – 102. [PubMed]

31. Dik MG, Jonker C, Comijs HC, et al. Metabolisma sindroma komponentu ieguldījums izziņā vecākiem cilvēkiem. Cukura diabēta aprūpe. 2007; 30: 2655 – 60. [PubMed]

32. Roberts RO, Geda YE, Knopman DS, et al. Metaboliskais sindroms, iekaisums un nenozīmīgs viegls kognitīvs traucējums gados vecākiem cilvēkiem: uz populāciju balstīts pētījums. Alcheimera dis asoc. 2009

33. Sviedri V, Starr V, Bruehl H, et al. C-reaktīvais proteīns ir saistīts ar zemāku kognitīvo spēju sievietēm ar lieko svaru un aptaukošanos. Iekaisums. 2008; 31: 198 – 207. [PMC bezmaksas raksts][PubMed]

34. Yaffe K, Kanaya A, Lindquist K, et al. Metabolisma sindroms, iekaisums un izziņas pasliktināšanās risks. JAMA. 2004; 292: 2237 – 42. [PubMed]