Obesiti Dan Ketagihan: Neurobiological Overlaps. (2012) Nora Volkow

Obes Rev. 2012 Sep 27. doi: 10.1111 / j.1467-789X.2012.01031.x.

Volkow ND, Wang GJ, Tomasi D, Baler RD.

Kata kunci:

  • Ketagihan;
  • dopamin;
  • obesiti;
  • korteks prefrontal

Ringkasan

Ketagihan dadah dan kegemukan nampaknya mempunyai beberapa sifat. Kedua-duanya dapat didefinisikan sebagai gangguan di mana kelebihan pahala tertentu (makanan atau ubat) menjadi berlebihan berbanding dengan ganjaran orang lain. Kedua-dua ubat dan makanan mempunyai kesan penguat yang kuat, yang sebahagiannya dimediasi oleh peningkatan dopamin secara tiba-tiba di pusat ganjaran otak. Peningkatan dopamin secara tiba-tiba, pada individu yang rentan, dapat mengatasi mekanisme kawalan homeostatik otak. Persamaan ini telah menimbulkan minat untuk memahami kelemahan bersama antara ketagihan dan kegemukan.

Boleh dikatakan, mereka juga menimbulkan perdebatan yang hangat. Khususnya, kajian pencitraan otak mula membongkar ciri-ciri umum antara kedua-dua keadaan ini dan menggambarkan beberapa litar otak yang bertindih yang disfungsinya mungkin mendasari defisit yang diperhatikan.

Kesimpulannya, kedua-dua individu yang gemuk dan ketagihan dadah mengalami kecacatan pada jalur dopaminergik yang mengawal sistem neuron yang berkaitan bukan sahaja dengan kepekaan ganjaran dan motivasi insentif, tetapi juga dengan pengkondisian, kawalan kendiri, kereaktifan tekanan dan kesedaran interoceptif.

Pada masa yang sama, kajian juga menggambarkan perbezaan di antara mereka yang berpusat pada peranan penting yang isyarat periferi yang terlibat dengan kawalan homeostatik dalam pengambilan makanan. Di sini, kami memberi tumpuan kepada substrat neurobiologi yang dikongsi dengan obesiti dan ketagihan.

Singkatan 

  • D2R
  • reseptor dopamin 2
  • DA
  • dopamin
  • NAc
  • nukleus accumbens

Latar Belakang

Dadah penyalahgunaan keran ke dalam mekanisme neuron yang memodulasi motivasi untuk memakan makanan, oleh itu, tidak menghairankan bahawa terdapat pertindihan dalam mekanisme neuron yang terlibat dalam kehilangan kawalan dan pengambilan lebihan pengambilan makanan yang dilihat dalam obesiti dan pengambilan yang kompulsif ubat yang dilihat dalam ketagihan.

Pusat kepada kedua-dua patologi ini adalah gangguan laluan dopamin otak (DA), yang memodulasi tindak balas perilaku terhadap perangsang alam sekitari. Neuron dopamine terletak di nukleus dermis (kawasan ventral tegmental atau VTA, dan substantia nigra pars compacta atau SN) yang projek untuk striatal (nukleus accumbens atau NAc dan striatum dorsal), limbic (amygdala dan hippocampus) dan wilayah kortikal (korteks prefrontal, cingulate gyrus, tiang temporal) dan memodulasi motivasi dan kemampanan usaha yang diperlukan untuk mencapai tingkah laku yang diperlukan untuk hidup. To mencapai fungsinya, neuron DA menerima unjuran daripada kawasan otak yang terlibat dengan tindak balas autonomi (iaitu hypothalamus, brainstem), ingatan (hippocampus), reaktiviti emosi (amygdala), gairah (thalamus) dan kawalan kognitif (korteks prefrontal dan cingulate) pelbagai neurotransmiter dan peptida.

Oleh itu, tidak menghairankan bahawa neurotransmitter yang terlibat dalam tingkah laku mencari dadah juga terlibat dalam pengambilan makanan dan sebaliknya, bahawa peptida yang mengawal pengambilan makanan juga mempengaruhi kesan penguat dadah (Jadual) 1 and 2). Walau bagaimanapun, berbeza dengan ubat-ubatan yang tindakannya dipicu oleh kesan farmakologi langsung mereka di otak memberi laluan DA (NAc dan ventral pallidum), peraturan tingkah laku makan dan oleh itu tindak balas terhadap makanan, dimodulasi oleh beberapa mekanisme periferal dan pusat yang secara langsung atau tidak langsung menyampaikan maklumat ke jalan ganjaran DA otak dengan peranan utama hipotalamus (Gamb. 1).

memikirkan    

Gambar 1. Perwakilan skematik sistem yang sangat saling berkaitan yang mempengaruhi pengambilan makanan dan ubat-ubatan. Ia merangkumi peptida dan hormon yang responsif makanan, struktur homeostatik tenaga di hipotalamus, inti sistem reaktif dopamin di kawasan tegmental ventral dan striatum, dan pelbagai bidang kortikal yang bertanggungjawab terhadap pemprosesan mempengaruhi, maklumat motor dan kognitif. Berbeza dengan ubat-ubatan yang kesannya diberikan secara langsung pada tahap jalur otak dopamine, makanan mempengaruhi mekanisme periferal dan pusat pertama yang secara langsung dan tidak langsung menyampaikan maklumat ke jalur ganjaran DA otak. Hipotalamus memainkan peranan yang sangat penting dalam hal ini walaupun ini juga sangat berkaitan dengan ganjaran dadah [225].

Jadual 1. Peptida yang mengatur pengambilan makanan juga dapat mempengaruhi kesan penguat penyalahgunaan dadah
Hormon endokrinasalMekanisme bukan hipotesisSambungan dadah / ganjaran
Orexigenic
GhrelinPerutAmygdala, OFC, insula anterior, striatum [161]. Melalui GHN-reseptor 1a, ghrelin juga menjejaskan memori, pembelajaran dan neuroprotection [162].Ghrelin tengah diperlukan untuk ganjaran alkohol [163]
OrexinHipothalamus lateralMemudahkan kepupusan jangka panjang bergantung pada glutamat dalam neuron VTA DA [164]Peranan dalam reinstatement berasaskan kokain [165] dan keutamaan tempat yang morfin [166]
MelanocortinhipotalamusMC4R dinyatakan bersama reseptor dopamin 1 (D1R) di striatum ventral [167].Varian reseptor Melanocortin jenis 2 dikaitkan dengan kesan perlindungan dari kecanduan heroin di Hispanik [168]
Neuropeptida Y (NPY)hipotalamusReseptor NPY (Y1, Y2, Y4 dan Y5) telah dijumpai dalam pelbagai struktur limbik, yang konsisten dengan penglibatannya dalam obesiti dan dalam peraturan keadaan emosi [169, 170].Memainkan peranan dalam minum alkohol, penarikan dan pergantungan NPY memodulasi kebergantungan alkohol [163, 171].
Anorexigenic
LeptinGemuk

Unjuran hipotesis ke VTA.

Juga dalam korteks insular [172], NAc [173], nukleus septal sisi, kawasan pre-optik medial dan nukleus linear rostral [38, 174].

Alkohol [175]

Leptin nampaknya memainkan peranan kritikal dalam mesoaccumbensasi DA signaling, menyumbang juga untuk mengintegrasikan tingkah laku motivasi tanpa pemakanan [176]. Penyerapan leptin ICV kronik di iklan libitum tikus yang diberi makan dengan jelas dapat memotivasi kesan ganjaran d-AMP [177].

InsulinPankreasUnjuran hipotesis ke VTA. Peraturan kognitif dalam hippocampus [178].Stimulants meningkatkan tahap insulin dalam model skizofrenia akibat PCP [179]
Glucagon seperti peptida-1 (GLP-1) [180]

Usus kecil

Rasa mulut lisan

Sesetengah kesan anorexic kelihatan seperti di peringkat sistem ganjaran mesolimbi [181]Exendin, agonis reseptor GLP-1 memodulasi pengaktifan tingkah laku oleh amphetamine [182]
Cholecystokinin (CCK)Usus kecil (sel duodenal dan ilium).Pengagihan reseptor CCK kelihatan bertindih dengan ketara dengan opioid [183] dan dopamin [184] sistem dalam sistem limbik.Interaksi DA - CCK dalam Pertumbuhan Nukleus menyumbang kepada perilaku berkaitan ganjaran psikostimulan [185, 186] [184]. Tikus OLETF dewasa (CCK-1 KO) memperlihatkan isyarat D2R diubah (shell NAc) serupa dengan pemekaan yang disebabkan oleh dadah, mencadangkan pautan dengan keakraban mereka untuk sukrosa dan tindak balas keinginan abnormal [187].
Peptide YY (PYY)Sel-sel endokrin dalam ileum dan kolonOFC Caudolateral, ACC dan striatum ventral. PYY plasma tinggi menyerupai keadaan makan: perubahan dalam aktiviti saraf di dalam OFC yang kasar meramalkan tingkah laku makan secara bebas daripada pengalaman deria yang berkaitan dengan makanan. Di bawah PYY yang rendah, pengaktifan hypothalamic meramalkan pengambilan makanan. Selepas makan PPY menukar peraturan pengambilan makanan dari homeostatic ke hedonik [188],(Tiada dijumpai)
Galanin (GAL)CNS

Kesan antinociceptive galanin dalam nukleus accumbens [189] amygdala [190].

Modulator yang kuat serotonin neurotransmission di otak [191].

Alkohol, nikotin [192]. GAL meningkatkan penggunaan lemak atau alkohol yang, merangsang ekspresi GAL, yang membawa kepada pengambilan lebihan [193].
Transkripsi cocaine- dan amphetamine (CART) [194]Digunakan secara meluas dalam sistem saraf pusatCengkerang NAc. unjuran accumbal untuk hipothalamus lateral [195]Modulasi litar opioid-mesolimbic-dopamin dan atau tindak balas terhadap kokain dan amphetamine [196]
Hormon kortikotropin yang melepaskan (CRH)Nukleus paraventricular (PVN)Ekspresi Amygdalar CRH dalam tikus dimodulasi oleh tekanan akut [197] dan pergantungan ganja [198].Reseptor CRF dan tekanan yang disebabkan oleh kokain [199] dan alkohol [200].
OxytocinNukleus paraventricular (PVN)Oxytocin boleh memodulasi perkembangan dan kelantangan amygdalar [201]Oxytocin memodulasi CPP teraruh methamphetamine: ke bawah (semasa kepupusan) atau sehingga (semasa pengembalian semula) [202].
 
Jadual 2. Neurotransmitter yang terlibat dalam tingkah laku mencari ubat yang juga didapati mempengaruhi pengambilan makanan
NeurotransmitterasalMekanismeDadah dan makanan
DopamineVTA, SN, hypothalamusMeningkatkan kesungguhan insentif, penyaman

Semua dadah

Peningkatan kelaziman DRD2 TaqAllele 1A A1 dalam pesakit obes dengan dependensi ubat lain berbanding dengan pesakit obes yang tidak menyalahgunakan [203]

OpioidSepanjang otak

Tanggapan Hedonic, modulasi kesakitan.

Berinteraksi dengan ghrelin dan NPY1 untuk memodulasi ganjaran makanan [204]

Semua ubat-ubatan heroin yang paling menonjol dan analgesik lidah

Opioid endogen memudahkan pengambilan rasa manis dan lemak [205]. Dalam kajian yang disasarkan mengenai ketagihan makanan, polimorfisme A118G yang berfungsi untuk gen reseptor mu-opioid dikaitkan dengan gangguan makan pesta [206]

cannabinoidsSepanjang otakPeraturan ganjaran dan homeostatik, kepekaan sinaptik jangka pendek dan jangka panjang di seluruh otak [207]

Semua dadah yang paling menonjol adalah ganja

Endokannabinoid berinteraksi dengan isyarat periferi, seperti leptin, insulin, ghrelin dan hormon yang menjejaskan keseimbangan tenaga dan adipositi [208]

serotoninRaphe nucleiKawalan tingkah laku, persepsi (contohnya olfaction) dan sistem peraturan, termasuk suasana hati, kelaparan, temporal. Tingkah laku seksual, kawalan otot dan persepsi deria. Kawalan hipotalamik terhadap pengambilan makanan [209]

Ecstasy, hallucinogens (LSD, mescaline, psilocybin)

Ubat 5-HT mengurangkan pengambilan makanan dalam tikus dengan cara yang konsisten dengan peningkatan kenyang [210].

HistaminNukleus tuberomamillary (TMN) daripada hypothalamus posteriorPeraturan kitaran tidur-bangun, selera makan, homeostasis endokrin, suhu badan, persepsi nyeri, pembelajaran, ingatan dan emosi [211].

Alkohol dan nikotin [212, 213] [214].

Sekatan histaminergik yang berterusan dalam tikus dikaitkan dengan menurunkan berat badan [215].

Cholinergic [216]Reseptor nikotin dalam VTA dan hipotalamus

Mengatur aktiviti neuron DA dan neuron MCH.

Pentadbiran nikotin ke dalam hipotalamus sisi berkurangan dengan mengurangkan pengambilan makanan [217]

Nikotin.

Hyperphagia: pencegahan utama untuk berhenti merokok [218]

GlutamatSepanjang otakPersepsi terhadap rasa sakit, tindak balas terhadap alam sekitar dan ingatan. Suntikan glutamat ke dalam hipothalamus lateral menghasilkan makanan yang sengit dalam tikus yang kenyang [219]

Semua ubat yang paling terkenal PCP dan ketamin

Rangsangan terpilih AMPAR di LH cukup mencukupi untuk memberi makan [220].

GABASepanjang otakMemodulasi isyarat striatal dari D1R dan D2R mengekspresikan neuron dan memodulatkan kereaktifan neuron DA di tengah otak

Alkohol, opiates, inhalants, benzodiazepines [171].

Apabila dilepaskan daripada neuron-leptin yang menghalang, GABA boleh menggalakkan penambahan berat badan [221].

NorepinephrineLocus coeruleusNE (seperti NPY dan AGRP) dilaporkan memodulasi litar tindak balas pengambilan makanan melalui tindakannya di kedua-dua laman hipotalamus dan hindibain [222].

Memori kepada dadah [223]

Kenangan kepada hartanah makanan [224]

 

Isyarat periferal termasuk peptida dan hormon (contohnya leptin, insulin, cholecystokinin atau CCK, faktor nekrosis tumor-α) tetapi juga nutrien (misalnya gula dan lipid), yang diangkut melalui afferen saraf vagus ke saluran bersendirian nukleus dan secara langsung melalui reseptor yang terletak di hipothalamus dan kawasan otak autonomi dan limbik lain. Laluan berbilang isyarat ini memastikan makanan dimakan apabila diperlukan, walaupun salah satu daripada mekanisme berlebihan ini gagal. Walau bagaimanapun, dengan akses berulang kepada makanan yang sangat enak, sesetengah individu (kedua-dua manusia dan juga haiwan makmal) akhirnya akan menimpa proses penghambatan yang menandakan kenyang dan mula mengambil makanan yang banyak walaupun secara pemakanan berlebihan dan juga penolakan terhadap tingkah laku ini kes manusia. Ini kehilangan kawalan dan corak kompulsif pengambilan makanan mengingatkan pola pengambilan dadah yang dilihat dalam ketagihan dan telah membawa kepada penerangan obesiti sebagai satu bentuk 'ketagihan makanan' [1].

Litar imbasan DA otak, yang memodulatkan tindak balas terhadap alam sekitar, meningkatkan kebarangkalian bahawa tingkah laku yang mengaktifkannya (pengambilan makanan atau pengambilan dadah) akan diulangi ketika menghadapi penegak yang sama (makanan atau dadah tertentu). Gangguan litar ganjaran DA telah dikaitkan dengan kehilangan kawalan yang dilihat dalam ketagihan dan obesiti [2], walaupun mekanisme fisiologi yang mengganggu fungsi litar striatal DA, termasuk yang terlibat dalam ganjaran (steriatum ventral) dan dalam pembentukan kebiasaan (stropatum dorsal), ada perbezaan yang jelas [3]. Selain itu, pengambilan diri dan pengambilan kompulsif (sama ada makanan atau ubat-ubatan) berlaku dalam kontinum dimensi, sangat dipengaruhi oleh konteks, yang boleh pergi dari kawalan sepenuhnya tanpa kawalan sama sekali. Hakikat bahawa individu yang sama boleh menggunakan kawalan yang lebih baik dalam beberapa keadaan daripada yang lain menunjukkan bahawa ini adalah proses dinamik dan fleksibel di dalam otak. Ia adalah apabila corak-corak ini (hilang kawalan dan pengambilan kompulsif) menjadi tegar dan menentukan kelakuan dan pilihan individu, walaupun akibat buruknya, bahawa keadaan patologi yang mirip dengan konsep ketagihan boleh digunakan. Bagaimanapun, sama seperti kebanyakan individu yang menggunakan dadah tidak ketagih, kebanyakan individu yang makan secara berlebihan mengekalkan kawalan ke atas pengambilan makanan mereka dalam beberapa keadaan tetapi tidak pada orang lain.

Walau bagaimanapun, perdebatan mengenai sama ada obesiti mencerminkan 'ketagihan makanan' gagal untuk mempertimbangkan sifat dimensi kedua-dua gangguan ini.

Cadangan juga dibuat untuk menimbulkan ketagihan dadah sebagai penyakit berjangkit [4, 5], yang berguna untuk menganalisis komponen sosial, epidemiologi dan ekonomi [4, 6] tetapi membawa kepada tanggapan bahawa ubat seperti ejen berjangkit dan penagihan boleh diselesaikan dengan membasmi dadah. Satu corollary adalah kepercayaan bahawa menghilangkan makanan enak akan menyelesaikan 'ketagihan makanan'. Tetapi rangka kerja konseptual yang berpusatkan ejen ini beralih dalam menghadapi pemahaman kita tentang ubat-ubatan (dan corak tingkah laku yang lain, termasuk makan tidak berurutan) sebagai sebahagian daripada keluarga yang 'memicu' yang luas dan beragam, dengan keupayaan untuk mengekspos, di bawah yang sesuai ( alam sekitar), kerangka asas (biologi).

Akhirnya, perdebatan ini terus dihalang oleh perkataan 'kecanduan', yang menimbulkan stigma yang dikaitkan dengan cacat watak, sehingga menjadikannya sulit untuk melewati konotasi negatifnya. Di sini, kami mencadangkan kedudukan yang menyedari hakikat bahawa kedua-dua penyakit ini berkongsi proses neurobiologi yang, apabila terganggu, dapat mengakibatkan penggunaan kompulsif dan kehilangan kawalan dalam kontinum dimensi, sementara juga melibatkan proses neurobiologi yang unik (Gambar. 2). Kami mengemukakan bukti utama, pada pelbagai tahap fenomenologi, substrat neurobiologi yang dikongsi.  

 

Rajah 2. Obesiti dan ketagihan adalah masalah kelakuan bio-tingkah laku kompleks yang wujud di sepanjang dimensi pelbagai etiologi, patologi dan fisiologi, yang semuanya mungkin menunjukkan beberapa persamaan serta perbezaan.

Kegigihan yang menggalakkan untuk mencari dan mengambil ubat adalah salah satu ciri ketagihan. Penyelidikan pelbagai disiplin telah menghubungkan keinginan yang kuat untuk menyesuaikan diri dalam litar otak yang bertanggungjawab untuk mengantisipasi dan menilai ganjaran dan pembelajaran persatuan yang berkemampuan yang mendorong tabiat dan tingkah laku automatik [7]. Secara selari, terdapat gangguan dalam litar yang terlibat dengan kawalan kendiri dan membuat keputusan, interception dan mood dan peraturan tekanan [8]. Model kecanduan fungsional ini juga boleh digunakan untuk memahami mengapa beberapa individu gemuk mendapati sukar untuk mengawal pengambilan kalori dan mengekalkan homeostasis tenaga. Adalah penting untuk menyebutkan bahawa kita menggunakan 'obesiti' demi kesederhanaan, untuk analisis dimensi ini juga merangkumi individu yang tidak obes yang mengalami gangguan makan yang lain (misalnya gangguan makan binge [BED] dan anoreksia nervosa) [9, 10], yang juga mungkin melibatkan ketidakseimbangan dalam ganjaran dan litar kawalan diri.

Evolusi tingkah laku makan didorong oleh keperluan untuk mencapai homeostasis tenaga yang diperlukan untuk bertahan hidup dan dibentuk oleh mekanisme pengawalseliaan yang kompleks yang melibatkan struktur pusat (contohnya hypothalamus) dan periferal (contohnya perut, saluran pencernaan, tisu lemak). Kebanyakan perbezaan antara ketagihan dan obesiti patofisiologi timbul daripada ketidaksempurnaan pada tahap peraturan ini, iaitu, homeostasis tenaga. Tetapi tingkah laku makan juga dipengaruhi oleh satu lagi peraturan yang melibatkan pemprosesan ganjaran melalui isyarat DA dan keupayaannya untuk merangsang rangsangan makanan yang kemudiannya akan mencetuskan keinginan untuk makanan yang berkaitan. Penyelidikan menemui tahap komunikasi yang tinggi di antara kedua-dua proses pengawalseliaan ini, supaya garis antara kawalan homeostatik dan kawalan hedonik terhadap tingkah laku makan menjadi semakin kabur. (Jadual) 1 and 2). Satu contoh yang baik adalah bukti genetik, farmakologi dan neuroimaging yang baru menunjukkan pengaruh langsung dari beberapa hormon peptida tertentu (contohnya peptida YY [PYY], ghrelin dan leptin) di kawasan yang dimodulasi DA termasuk yang terlibat dalam hadiah (VTA, NAc dan ventral pallidum) kawalan diri (korteks prefrontal), interception (cingulate, insula), emosi (amygdala), tabiat dan rutin (striatum dorsal) dan memori pembelajaran (hippocampus) [11].

Dopamine di pusat rangkaian otak mengantarkan kereaktifan kepada rangsangan alam sekitar

Hampir setiap sistem yang kompleks bergantung pada rangkaian yang teratur yang mengurus pembongkaran yang berkesan di antara kecekapan, ketahanan dan evolvabiliti. Telah diperhatikan bahawa mengkaji keragaman yang diramal rangkaian sedemikian menawarkan beberapa jalan terbaik untuk memahami patogenesis penyakit [12]. Dalam kebanyakan kes, rangkaian ini disusun dalam seni bina berlapis yang sering disebut sebagai 'tali leher' [12], di mana corong menyempitkan banyak potensi input menumpu kepada bilangan proses yang agak kecil sebelum mengulang lagi ke dalam kepelbagaian output. Tingkah laku makan menunjukkan contoh hebat seni bina ini di mana hipotalamus menggunakan 'simpulan' metabolik bowtie (Gamb. 3a) dan jalur DA menggunakan 'simpulan' untuk kereaktifan terhadap rangsangan luaran (termasuk ubat dan makanan) dan isyarat dalaman (termasuk isyarat hipotalamus dan hormon seperti leptin dan insulin; Gambar. 3b). Oleh kerana neuron DA tengah (kedua-dua VTA dan SN) menyusun tindak balas tingkah laku yang sesuai kepada pelbagai rangsangan luar dan dalaman, mereka mewakili 'simpulan' kritikal yang kerapuhan terikat dengan tindak balas disfungsional kepada pelbagai input, termasuk dadah dan ganjaran makanan.

memikirkan    

Rajah 3. Senibina dada tunduk bersarang sistem kompleks membolehkan input pelbagai elemen, iaitu nutrien (a) atau rewarding (b), dan menghasilkan pelbagai produk / makromolekul (a) atau tingkah laku yang diarahkan oleh matlamat ( b) menggunakan mata wang biasa perantaraan yang relatif sedikit. Dalam kes ini, mata wang umum yang membentuk 'simpulan' tali leher adalah pelbagai isyarat ororigenik / anorexigenic (a) dan dopamin (b) [12] (sedikit diubahsuai dengan kebenaran daripada persembahan asal oleh Dr. John Doyle).

Peranan dopamin dalam ganjaran akut terhadap dadah dan makanan

Dadah tindakan penyalahgunaan pada ganjaran dan litar sampingan melalui mekanisme yang berbeza; Walau bagaimanapun, mereka semua membawa kepada kenaikan DA tajam di NAc. Menariknya, bukti telah menimbulkan tindak balas dopaminergik yang sebanding dikaitkan dengan ganjaran makanan dan bahawa mekanisme ini mungkin memainkan peranan dalam penggunaan makanan yang berlebihan dan obesiti. Adalah diketahui bahawa makanan tertentu, terutamanya yang kaya dengan gula dan lemak, sangat bermanfaat [13] aND boleh mencetuskan tingkah laku seperti ketagihan dalam haiwan makmal [14, 15]. Walau bagaimanapun, tindak balas kepada makanan pada manusia, jauh lebih rumit, dan dipengaruhi bukan hanya oleh kesenangannya tetapi juga oleh availability (pola sekatan ditambah makan berlebihan, dirujuk sebagai topografi makan [16]), daya tarikan visual, ekonomi dan insentif (iaitu 'tawaran super', kombo soda), rutin sosial untuk makan, tetulang alternatif dan iklan [17].

Makanan berkalori tinggi boleh mempromosikan terlalu banyak makan (iaitu makan yang tidak tergendala daripada keperluan yang bertenaga) dan memicu persatuan yang dipelajari antara rangsangan dan ganjaran (penyaman). ITerma-terma evolusi, harta ini makanan lazat digunakan untuk menguntungkan dalam persekitaran di mana sumber-sumber makanan adalah terhad dan / atau tidak boleh dipercayai kerana memastikan bahawa makanan dimakan apabila tersedia, membolehkan tenaga disimpan di dalam badan (sebagai lemak) untuk kegunaan masa depan. Walau bagaimanapun, dalam masyarakat seperti kita, di mana makanannya banyak dan sentiasa ada, penyesuaian ini menjadi liabiliti yang berbahaya.

Beberapa neurotransmitter, termasuk DA, cannabinoids, opioid, gamma-aminobutyric acid (GABA) dan serotonin, serta hormon dan neuropeptida yang terlibat dalam peraturan homeostatik pengambilan makanan, seperti insulin, orexin, leptin, ghrelin, PYY, glukagon-seperti peptida -1 (GLP-1) telah terlibat dalam kesan makanan dan ubat-ubatan yang bermanfaat (Jadual 1 and 2) [18-21]. Daripada jumlah ini, DA telah menjadi yang paling teliti disiasat dan merupakan ciri terbaik. Eksperimen dalam tikus telah menunjukkan bahawa, apabila pendedahan pertama kepada ganjaran makanan, penembakan DA neuron dalam VTA meningkat dengan peningkatan yang dihasilkan dalam pembebasan DA dalam NAc [22]. Tdi sini juga bukti yang luas bahawa isyarat periferal yang memodulasi pengambilan makanan melakukan tindakan mereka sebahagiannya dengan isyarat hipotalamik kepada VTA tetapi juga dengan kesan langsung mereka pada laluan VTA DA meso-accumbens dan meso-limbic. Orexigenic peptides / hormon meningkatkan aktiviti sel VTA DA dan meningkatkan pembebasan DA dalam NAc (sasaran utama neuron VTA DA) apabila terdedah kepada rangsangan makanan, sedangkan yang anorexigenik menghalang pembakaran DA dan menurunkan pembebasan DA [23]. Selain itu, neuron dalam VTA dan / atau NAc menyatakan GLP-1 [24, 25], ghrelin [26, 27], leptin [28, 29], insulin [30], orexin [31] dan reseptor melanocortin [32]. Oleh itu, tidak menghairankan bahawa semakin banyak kajian melaporkan bahawa hormon / peptida ini dapat memodulasi kesan penyalahgunaan dadah (Jadual 1), yang juga konsisten dengan penemuan respon dilemahkan terhadap ganjaran dadah dalam model obesiti haiwan [33, 34]. Then manusia, ada laporan tentang hubungan songsang antara indeks jisim badan (BMI) dan penggunaan dadah haram baru-baru ini [35] dan persatuan antara obesiti dan risiko yang lebih rendah untuk gangguan penggunaan bahan [36]. Sesungguhnya, individu gemuk menunjukkan kadar nikotin yang lebih rendah [37] dan penyalahgunaan ganja [38] daripada individu bukan obes. Tambahan pula, intervensi yang disambungkan yang menurunkan BMI dan mengurangkan tahap plasma insulin dan leptin meningkatkan kepekaan kepada ubat psikostimulan [39]. Ini konsisten dengan praslinikal [40] dan klinikal [41] Kajian menunjukkan persatuan yang dinamik antara perubahan dalam hormon neuroendokrin (contohnya insulin, leptin, ghrelin) yang dicetuskan oleh sekatan makanan dan tanda otak DA dan laporan baru-baru ini hubungan antara personaliti ketagihan dan tingkah laku makan maladaptive berikut pembedahan bariatric [42, 43]. Diambil bersama, hasil ini sangat mencadangkan kemungkinan bahawa makanan dan dadah mungkin bersaing untuk mekanisme ganjaran yang bertindih.

Kajian pencitraan otak mula memberi petunjuk penting mengenai litar berfungsi yang bertindih. Sebagai contoh, dalam subjek manusia berat badan yang sihat, pengambilan makanan yang enak mengeluarkan DA di striatum mengikut kadar penilaian kepuasan makan [44], sementara rangsangan makanan mengaktifkan kawasan otak yang merupakan sebahagian daripada litar ganjaran otak [45]. Ia juga telah dilaporkan lebih baru-baru ini, bahawa sukarelawan manusia yang sihat menunjukkan pengaktifan striatal yang kukuh selepas menerima milkshake, dan penggunaan ais krim yang kerap itu menimbulkan tindak balas striat [46]. Kajian pencahayaan yang lain juga menunjukkan bahawa, selaras dengan penemuan dalam haiwan makmal, peptida anorexigenik (contohnya insulin, leptin, PYY) mengurangkan sensitiviti sistem ganjaran otak kepada ganjaran makanan, sedangkan orang-orang orenigen (misalnya ghrelin) meningkatkannya (lihat kajian [47]).

Walau bagaimanapun, seperti halnya ubat-ubatan dan ketagihan, kenaikan makanan yang disebabkan oleh DA striatal sahaja tidak dapat menjelaskan perbezaan antara pengambilan makanan biasa dan penggunaan makanan kompulsif yang berlebihan kerana respons ini terdapat pada individu yang sihat yang tidak makan secara berlebihan. Oleh itu, penyesuaian hiliran mungkin terlibat dalam kehilangan kawalan ke atas pengambilan makanan seperti halnya pengambilan dadah.

Peralihan kepada penggunaan kompulsif

Peranan dopamin dalam peneguhan lebih kompleks daripada sekadar pengekodan keseronokan hedonik. Secara khusus, rangsangan yang menyebabkan peningkatan DA yang cepat dan besar mendorong tindak balas yang terkawal dan menimbulkan motivasi insentif untuk mendapatkannya [48]. Ini penting kerana terima kasih kepada pengadukan, rangsangan neutral yang dikaitkan dengan penguat (sama ada semula jadi atau penguat dadah) memperoleh keupayaan oleh diri mereka untuk meningkatkan DA di striatum (termasuk NAc) dengan menjangkakan ganjaran, dengan itu mencetuskan motivasi yang kuat untuk melaksanakan dan mengekalkan tingkah laku yang diperlukan untuk mencari ubat atau mencari makanan [48]. Oleh itu, apabila penyejukan telah berlaku, isyarat DA bertindak sebagai peramal ganjaran [49], memberi insentif kepada haiwan untuk melakukan tingkah laku yang akan mengakibatkan mengambil ganjaran yang dijangkakan (dadah atau makanan). Dari kajian-kajian praplinik, terdapat juga bukti pergeseran beransur-ansur dalam DA meningkat dari NAc ke striatum dorsal, yang berlaku untuk kedua-duanya, makanan dan dadah. Khususnya, sementara rangsangan novel yang bermanfaat menggalakkan kawasan ventral striatum (NAc), dengan pendedahan berulang, isyarat yang berkaitan dengan ganjaran kemudian mencetuskan DA meningkat di kawasan punggung striatum [50]. Peralihan ini selaras dengan penglibatan awal VTA dan peningkatan penglibatan SN dan rangkaian dorso-striatal-kortikalnya yang berkaitan, dengan respons dan rutin yang disatukan.

Pelbagai glutamatergik aferen kepada DA neuron dari kawasan-kawasan yang terlibat dalam pemprosesan sensori (insula atau korteks gustat utama), homeostatic (hypothalamus), ganjaran (NAc dan ventral pallidum), emosi (amygdala dan hippocampus) dan multimodal (orbitofrontal cortex [OFC] untuk maklumat penyatuan), memodulasi aktiviti mereka sebagai tindak balas kepada ganjaran dan isyarat yang dikenakan [51]. Begitu juga, unjuran glutamatergik kepada hipotalamus terlibat dalam perubahan neuroplastik yang mengikuti puasa dan memudahkan pemakanan [52]. Untuk rangkaian ganjaran, ramalan daripada amygdala dan OFC kepada DA neuron dan NAc terlibat dalam respon yang terkondisi terhadap makanan [53] dan dadah [54, 55]. TheNamun, kajian pencitraan menunjukkan bahawa apabila subjek lelaki yang tidak obes diminta untuk menghalang keinginan mereka untuk makanan semasa terdedah kepada isyarat makanan, mereka memperlihatkan penurunan aktiviti metabolik dalam amygdala dan OFC (serta dalam hippocampus), insula dan striatum, dan itu penurunan dalam OFC dikaitkan dengan pengurangan keinginan makanan [56]. Perencatan yang sama terhadap aktiviti metabolik di OFC (dan juga di NAc) telah diperhatikan dalam penderita kokain apabila mereka diminta untuk menghalang keinginan ubat mereka apabila terdedah kepada isyarat kokain [57].

Harus disebutkan dalam konteks ini bahawa, jika dibandingkan dengan isyarat makanan, isyarat dadah adalah pemicu yang lebih kuat bagi tingkah laku penguat penguatkuasaan berikutan tempoh pantang, sekurang-kurangnya dalam hal binatang yang belum menjadi makanan yang dilucutkan [58]. Juga, sekali dipadamkan, tingkah laku yang diperkuatkan dadah jauh lebih terdedah kepada pengembalian yang disebabkan oleh tekanan daripada tingkah laku yang diperkuatkan oleh makanan [58].

Walau bagaimanapun, perbezaan itu seolah-olah satu darjah berbanding prinsip. Sesungguhnya tekanan bukan sahaja dikaitkan dengan peningkatan penggunaan makanan yang enak dan penambahan berat badan, tetapi tekanan akut juga membuktikan hubungan yang kuat antara BMI dan pengaktifan berpotensi sebagai tindak balas kepada penggunaan milkshake dalam OFC [59], sebuah rantau otak yang menyumbang kepada pengekodan keterujaan dan motivasi. Ketergantungan tanggapan terhadap isyarat makanan pada status pemakanan [60, 61] menyoroti peranan rangkaian homeostatik dalam mengawal rangkaian ganjaran, yang juga dipengaruhi oleh laluan neuron yang memproses tekanan.

Kesan disfungsi dalam kawalan kendiri

Kemunculan keinginan yang dikondisikan sebagai isyarat tidak akan memudaratkan jika tidak digabungkan dengan kekurangan yang meningkat dalam kemampuan otak untuk menghambat tingkah laku yang tidak sesuai. Sesungguhnya, keupayaan untuk menghalang tindak balas yang tidak betul dan mengawal diri pasti menyumbang kepada kemampuan seseorang untuk mengelakkan diri daripada melakukan tingkah laku yang berlebihan, seperti mengambil dadah atau makan setelah kenyang, dan dengan itu meningkatkan kerentanannya terhadap ketagihan ( atau kegemukan) [62, 63].

Kajian tomografi pelepasan Positron (PET) telah menemui pengurangan ketara dalam reseptor 2 dopamin (D2R) yang terdapat di striatum subjek ketagihan yang berterusan selama berbulan-bulan selepas detoksifikasi berlarutan (dikaji semula dalam [64]). Begitu juga, kajian praplinik dalam primata tikus dan bukan manusia menunjukkan bahawa pendedahan dadah berulang dikaitkan dengan pengurangan tahap D2R yang tinggi dan dalam isyarat D2R [65-67]. Di striatum, D2Rs menengahkan isyarat di jalur tidak langsung yang mengetengahkan kawasan kortikal hadapan; dan peraturan turun mereka meningkatkan kepekaan terhadap kesan ubat-ubatan dalam model haiwan [68], sementara up-regulasi mereka mengganggu penggunaan dadah [69, 70]. Lebih-lebih lagi, perencatan D2R striatal atau pengaktifan neuron-striatal yang mengekspresikan D1R (yang mengarahkan isyarat dalam laluan langsung yang mengerikan) meningkatkan sensitiviti terhadap kesan ganjaran ubat-ubatan [71-73]. Walau bagaimanapun, sejauh mana proses pengawalseliaan yang sama untuk laluan langsung dan tidak langsung dalam tingkah laku makan masih diterokai.

In manusia yang kecanduan ubat, pengurangan D2R striatal dikaitkan dengan penurunan aktiviti prefrontal, OFC, anting cingulate gyrus (ACC) dan korteks prefrontal dorsolateral (DLPFC) [67, 74, 75]. Selagi OFC, ACC dan DLPFC terlibat dengan penonjolan penentangan, pengawalan kawalan / pergerakan emosi dan membuat keputusan, masing-masing, ia telah dikemukakan bahawa peraturan yang tidak wajar mereka oleh D2R-pengantara DA yang memberi isyarat dalam subjek ketagihan boleh mendasari nilai motivasi nikmat yang dipertingkatkan dalam tingkah laku mereka dan kehilangan kawalan ke atas pengambilan dadah [62]. Di samping itu, kerana kemerosotan OFC dan ACC dikaitkan dengan tingkah laku kompulsif dan impulsif, modulasi gangguan DA di kawasan ini cenderung menyumbang kepada pengambilan ubat kompulsif dan impulsif yang dilihat pada ketagihan [76].

Senario terbalik akan bergantung pada kerentanan sedia ada untuk kegunaan dadah di kawasan prefrontal, yang mungkin diperburuk dengan penurunan selanjutnya dalam stamina D2R yang dicetuskan oleh penggunaan ubat berulang. Malah, kajian yang dilakukan dalam mata pelajaran yang, walaupun mempunyai risiko tinggi untuk alkoholisme (sejarah keluarga alkoholisme positif) bukan alkohol, mendedahkan ketersediaan D2R yang lebih tinggi daripada biasa yang berkaitan dengan metabolisme normal di OFC, ACC dan DLPFC [77]. Ini menunjukkan bahawa, dalam subjek ini berisiko untuk alkohol, fungsi prefrontal biasa dikaitkan dengan isyarat D2R yang dipertingkatkan, yang seterusnya dapat melindungi mereka dari penyalahgunaan alkohol. Menariknya, kajian saudara-saudara yang baru-baru ini tidak bercanggah dengan ketagihan mereka terhadap dadah perangsang [78] menunjukkan perbezaan otak dalam morfologi OFC, yang jauh lebih kecil dalam adik-adik kecanduan daripada kawalan, sedangkan dalam adik-adik yang tidak ketagih, OFC tidak berbeza daripada kawalan [79].

Bukti tanda isyarat D2R diselaras juga telah dikesan di kalangan individu yang gemuk. Kedua-dua kajian praplinikal dan klinikal telah memberikan bukti penurunan D2R striatal, yang, melalui NAc, dikaitkan dengan ganjaran dan melalui striatum dorsal dengan penubuhan tabiat dan rutin dalam obesiti [80-82]. Setakat ini, satu kajian yang gagal mengesan pengurangan statistik yang ketara dalam D2R striatal antara individu yang obes dan kawalan bukan obes [83], mungkin telah terhalang oleh kuasa statistik yang rendah (n  = 5 / kumpulan). Penting untuk ditekankan bahawa, walaupun kajian-kajian ini tidak dapat mengatasi persoalan apakah hubungan yang timbul antara D2R rendah dan BMI tinggi menunjukkan sebab, penurunan ketersediaan D2R striatal telah dikaitkan dengan pengambilan makanan kompulsif pada tikus gemuk. [84] dan dengan penurunan aktiviti metabolik dalam OFC dan ACC pada manusia yang gemuk [63]. Memandangkan bahawa disfungsi dalam OFC dan ACC mengakibatkan kekompulsif (lihat kajian [85]), ini mungkin menjadi sebahagian daripada mekanisme yang menyebabkan isyarat D2R rendah memudahkan hiperaktif [86, 87]. Di samping itu, sejak penurunan isyarat yang berkaitan dengan D2R yang berkurangan juga mungkin mengurangkan kepekaan terhadap ganjaran semula jadi yang lain, defisit ini dalam individu gemuk juga boleh menyumbang kepada makanan berlebihan [88]. Adalah penting untuk menyebutkan bahawa ketidakseimbangan relatif antara ganjaran otak dan litar perencat berbeza antara pesakit yang menderita sindrom Prader-Willi (dicirikan oleh hiperaguru dan hyperghrelinemia) dan hanya pesakit obes [87], yang menyoroti kepersisan kompleks gangguan dan kepelbagaian mereka.

Hipotesis overeating kompensasi adalah konsisten dengan bukti pra-memperlihatkan bahawa menurunkan aktiviti DA dalam keputusan VTA dalam peningkatan dramatik penggunaan makanan tinggi lemak [89]. Berbanding dengan individu berat badan yang normal, individu gemuk yang dibentangkan dengan gambar-gambar makanan kalori tinggi (rangsangan yang mereka dikondensikan) menunjukkan peningkatan aktiviti saraf di rantau yang merupakan bahagian dari litar ganjaran dan motivasi (NAc, striatum dorsal, OFC , ACC, amygdala, hippocampus dan insula) [90]. Sebaliknya, dalam kawalan berat badan normal, pengaktifan ACC dan OFC (kawasan-kawasan yang terlibat dalam pengakuan yang menonjolkan projek ke NAc) semasa pembentangan makanan kalori tinggi didapati berkait rapat dengan BMI mereka [91]. Ini menunjukkan interaksi yang dinamik antara jumlah makanan yang dimakan (ditunjukkan dalam bahagian dalam BMI) dan kereaktifan kawasan ganjaran kepada makanan berkalori tinggi (dicerminkan dalam pengaktifan OFC dan ACC) dalam individu yang berat badan tetapi yang tidak diperhatikan dalam kalangan obes.

Menghairankan, individu gemuk menunjukkan kurang aktivasi litar ganjaran daripada penggunaan makanan sebenar (pemadaman ganjaran makanan) daripada individu yang bersandar, sedangkan mereka menunjukkan pengaktifan lebih banyak wilayah kortikal somatosensori yang memproses kebahagiaan apabila mereka menjangkakan penggunaan [91]. Pemerhatian yang terakhir ini sesuai dengan daerah di mana kajian terdahulu telah mendedahkan aktiviti yang dipertingkatkan dalam mata pelajaran obes yang diuji tanpa sebarang rangsangan [92]. Aktiviti yang dipertingkatkan di kawasan otak yang memproses kesesuaian dapat membuat subjek gemuk memihak kepada makanan ke atas penguat semula jadi yang lain, sedangkan penurunan pengaktifan sasaran dopaminergik oleh penggunaan makanan yang sebenarnya mungkin membawa kepada pengambilan lebihan sebagai cara untuk mengimbangi peringatan D2R yang lemah [93]. Sambutan tumpul terhadap penggunaan makanan dalam litar ganjaran individu gemuk mengingatkan peningkatan DA yang dicetuskan oleh penggunaan dadah dalam individu kecanduan apabila dibandingkan dengan subjek yang tidak ketagih [94]. Seperti yang dilihat dalam ketagihan, juga mungkin bahawa beberapa gangguan makan sebenarnya boleh disebabkan oleh hipersensitif kepada isyarat makanan yang dibekalkan. Sesungguhnya, dalam individu yang tidak obes dengan BED, kami mendokumenkan lebih tinggi daripada pembebasan DA yang normal di stroatum dorsal (caudate) apabila terdedah kepada isyarat makanan dan peningkatan ini meramalkan keterukan perilaku makan pesta [95].

Korteks prefrontal (PFC) memainkan peranan penting dalam fungsi eksekutif, termasuk kawalan diri. Proses-proses ini dimodulasi oleh D1R dan D2R (mungkin juga D4R) dan oleh itu, aktiviti menurun dalam PFC, kedua-duanya dalam ketagihan dan obesiti, mungkin menyumbang kepada kawalan diri yang lemah, impulsivity dan pengunduran tinggi. Ketersediaan D2R yang lebih rendah daripada biasa di striatum individu gemuk, yang telah dikaitkan dengan aktiviti berkurang di PFC dan ACC [63] Oleh itu, mereka mungkin menyumbang kepada kawalan kekurangan mereka terhadap pengambilan makanan. Malah, korelasi negatif antara BMI dan D2R striatal dilaporkan dalam kegemukan [81] dan berlebihan berat badan [96] individu, serta korelasi antara BMI dan penurunan aliran darah di kawasan prefrontal dalam individu yang sihat [97, 98] dan menurunkan metabolisme prefrontal dalam mata pelajaran obes [63] menyokong ini. Pemahaman yang lebih baik mengenai mekanisme yang membawa kepada gangguan fungsi PFC dalam obesiti (atau ketagihan) boleh memudahkan pembangunan strategi untuk memperbaiki, atau mungkin malah membalikkan, masalah tertentu dalam domain kognitif yang penting. Sebagai contoh, penolakan kelewatan, yang merupakan kecenderungan untuk menurunkan ganjaran sebagai fungsi kelewatan temporal penyerahannya, adalah salah satu daripada operasi kognitif yang dikaji secara meluas berkaitan dengan gangguan yang berkaitan dengan impulsif dan kompulsif. Penolakan kelewatan telah paling disiasat dalam penyalahgunaan dadah yang mempamerkan keutamaan yang dibesar-besarkan dari kecil-tapi-cepat ke atas ganjaran besar-tetapi-ditangguhkan [99]. Walau bagaimanapun, kajian yang dijalankan dengan individu gemuk telah mula membuktikan bukti keutamaan untuk ganjaran yang tinggi, seketika walaupun terdapat peluang yang lebih besar untuk mengalami kerugian masa depan yang lebih tinggi [100, 101]. Kajian pencitraan resonans magnetik fungsional (fMRI) baru-baru ini mengenai fungsi eksekutif di kalangan wanita gemuk, sebagai contoh, mengenal pasti perbezaan serantau dalam pengaktifan otak semasa tugas-tugas diskaun yang ditangguhkan yang meramalkan kenaikan berat badan masa depan [102]. Namun, satu lagi kajian mendapati korelasi positif antara BMI dan hiperbola diskaun, di mana masa depan negatif ganjaran didiskaunkan kurang daripada hasil positif pada masa akan datang [103]. Menariknya, penolakan kelewatan seolah-olah bergantung pada fungsi striatum ventral [104] dan PFC, termasuk OFC [105] dan sambungannya ke NAc [106], dan sensitif terhadap manipulasi DA [107].

Disfungsi tumpang tindih dalam litar motivasi

Isyarat dopaminergik juga merumuskan motivasi. Ciri-ciri kelakuan seperti semangat, ketekunan dan melabur usaha berterusan ke arah pencapaian matlamat, semuanya tertakluk kepada modulasi oleh DA yang bertindak melalui beberapa kawasan sasaran, termasuk NAc, ACC, OFC, DLPFC, amygdala, stroke dorsal dan pallidum ventral [108]. Dysregulated DA signaling dikaitkan dengan motivasi yang dipertingkatkan untuk mendapatkan ubat-ubatan, satu ciri ketagihan, oleh itu mengapa orang-orang yang kecanduan dadah sering melibatkan diri dalam perilaku melampau untuk mendapatkan ubat-ubatan, walaupun mereka melibatkan akibat yang teruk dan buruk yang diketahui dan mungkin memerlukan tingkah laku yang mampan dan kompleks dapatkannya [109]. Kerana mengambil ubat menjadi pemacu motivasi utama dalam ketagihan dadah [110], subjek ketagihan ditimbulkan dan dimotivasi oleh proses mendapatkan ubat tetapi cenderung menjadi tertarik dan tidak peduli apabila terdedah kepada aktiviti yang berkaitan dengan bukan ubat. Peralihan ini telah dikaji dengan membandingkan corak pengaktifan otak yang berlaku semasa pendedahan kepada isyarat yang berhawa dingin dengan yang berlaku tanpa adanya isyarat sedemikian. Berbeza dengan penurunan dalam aktiviti prefrontal yang dilaporkan dalam penderita kokain detoksifikasi apabila tidak dirangsang dengan isyarat dadah atau dadah (lihat kajian [64]), kawasan prefrontal ini menjadi aktif apabila penderita kokain terdedah kepada rangsangan yang menggalakkan (sama ada ubat atau isyarat) [111-113]. Selain itu, apabila tindak balas terhadap iv methylphenidate dibandingkan dengan individu kokain yang ketagih dan tidak ketagihan, mantan bertindak balas dengan peningkatan metabolisme di ACC ventral dan OFC medial (kesan yang berkaitan dengan nafsu), sementara yang kedua menunjukkan penurunan metabolisme di kawasan-kawasan ini [114]. Ini menunjukkan bahawa pengaktifan kawasan prefrontal ini dengan pendedahan dadah mungkin khusus untuk ketagihan dan dikaitkan dengan keinginan yang lebih baik untuk ubat itu. Di samping itu, satu kajian yang mendorong subjek ketagihan kokain untuk sengaja menghalang keinginan apabila terdedah kepada isyarat dadah menunjukkan bahawa subjek-subjek yang berjaya menghalang keinginan menunjukkan metabolisma menurun di medial OFC (yang memproses nilai motivasi penguat) dan NAc (yang meramalkan ganjaran) [57]. Penemuan ini seterusnya menyokong penglibatan OFC, ACC dan striatum dalam motivasi yang dipertingkatkan untuk mendapatkan ubat yang dilihat dalam ketagihan.

OFC juga terlibat dalam mengaitkan nilai keterujaan kepada makanan [115, 116], membantu menilai keupayaan yang diharapkan dan kesenangan sebagai fungsi konteksnya. Kajian PET dengan FDG untuk mengukur metabolisme glukosa otak dalam individu berat badan yang normal melaporkan bahawa pendedahan kepada isyarat makanan meningkatkan aktiviti metabolik di OFC, yang dikaitkan dengan keinginan untuk makanan [117]. Pengaktifan OFC yang ditingkatkan oleh rangsangan makanan cenderung mencerminkan kesan dopaminergik hilir dan mengambil bahagian dalam penglibatan DA dalam usaha untuk pengambilan makanan. OFC berperanan dalam pembelajaran pergaulan dan pengukuhan rangsangan [118, 119], menyokong pemakanan yang diberi penghawa dingin [120] dan mungkin menyumbang kepada makan berlebihan tanpa mengira isyarat lapar [121]. Malah, kerosakan kepada OFC boleh menyebabkan hiperaktif [122, 123].

Jelas sekali, beberapa perbezaan individu dalam fungsi eksekutif boleh membentuk risiko prodromal untuk kegemukan pada sesetengah individu, seperti yang diungkap oleh analisis kelas laten baru 997 keempat dalam program pencegahan obesiti berasaskan sekolah [124]. Menariknya, walaupun dapat diramalkan, penyiasatan rentas kemampuan anak-anak mengatur diri sendiri, menyelesaikan masalah dan terlibat dalam tingkah laku kesihatan yang diarahkan kepada tujuan menunjukkan kecekapan fungsi eksekutif berkorelasi negatif bukan hanya dengan penggunaan bahan tetapi juga dengan penggunaan kalori tinggi makanan ringan, dan dengan tingkah laku tidak aktif [125].

Walaupun beberapa ketidakkonsistenan di kalangan kajian, data pengimejan otak juga menyokong tanggapan bahawa perubahan struktur dan fungsi di kawasan otak yang terlibat dalam fungsi eksekutif (termasuk kawalan kendalian) mungkin dikaitkan dengan BMI yang tinggi dalam individu yang sihat. Sebagai contoh, kajian MRI yang dilakukan pada wanita tua, menggunakan morfometri berasaskan voxel, mendapati korelasi negatif antara BMI dan jumlah bahan kelabu (termasuk wilayah hadapan), yang, dalam OFC, dikaitkan dengan fungsi eksekutif yang terjejas [126]. Menggunakan PET untuk mengukur metabolisme glukosa otak dalam kawalan yang sihat, kami melaporkan korelasi negatif antara BMI dan aktiviti metabolik dalam DLPFC, OFC dan ACC. Dalam kajian ini, aktiviti metabolik di kawasan prefrontal meramalkan prestasi subjek dalam ujian fungsi eksekutif [98]. Begitu juga, kajian spektroskopi resonans magnetik nuklear pada usia pertengahan yang sihat dan kawalan warga tua menunjukkan bahawa BMI dikaitkan secara negatif dengan tahap N-asetil-aspartat (penanda integriti neuron) di korteks hadapan dan ACC [98, 127].

Kajian pengimejan otak membandingkan individu gemuk dan kurus juga melaporkan ketumpatan bahan kelabu yang lebih rendah di kawasan hadapan (operkum depan dan gyrus frontal) dan di gyrus pasca-pusat dan putamen [128]. Satu lagi kajian mendapati tiada perbezaan dalam jumlah bahan kelabu di antara subjek yang obes dan kurus; Walau bagaimanapun, ia mencatatkan korelasi positif antara jumlah bahan putih dalam struktur otak basal dan pinggang untuk nisbah pinggul, satu trend yang sebahagiannya diterbalikkan oleh diet [129]. Menariknya, kawasan kortikal, seperti DPFC dan OFC yang terlibat dalam kawalan perencatan, juga didapati menjadi aktif dalam pemakanan yang berjaya sebagai tindak balas terhadap penggunaan makanan [130], mencadangkan sasaran yang berpotensi untuk latihan semula tingkah laku dalam rawatan obesiti (dan juga dalam ketagihan).

Penglibatan litar interoceptif

Kajian neuroimaging telah menunjukkan bahawa insula tengah memainkan peranan penting dalam mengidam makanan, kokain dan rokok [131-133]. Kepentingan insula telah diketengahkan oleh sebuah kajian yang melaporkan bahawa perokok dengan kerosakan di rantau ini (tetapi tidak perokok yang mengalami luka tambahan yang bersifat insular) dapat berhenti merokok dengan mudah dan tanpa mengalami sama ada keinginan atau kambuh [134]. Insula, terutamanya kawasan anterior, bersambung secara terhubung ke beberapa kawasan limbik (contohnya korteks prefrontal cortex, amygdala, dan striatum ventral) dan nampaknya mempunyai fungsi interceptif, mengintegrasikan maklumat autonomi dan pendengaran dengan emosi dan motivasi, dengan itu memberi kesedaran kesedaran terhadap hasutan ini [135]. Malah, kajian lesi otak menunjukkan bahawa PFC dan insula pelancaran adalah komponen penting bagi litar diedarkan yang menyokong pengambilan keputusan emosi [136]. Selaras dengan hipotesis ini, banyak kajian pengimejan menunjukkan pengaktifan berlainan insula semasa keinginan [135]. Oleh itu, kereaktifan rantau otak ini telah dicadangkan untuk menjadi biomarker untuk membantu meramalkan kambuh [137].

Insula juga merupakan kawasan gustatory utama, yang mengambil bahagian dalam banyak aspek perilaku makan, seperti rasa. Di samping itu, insula rostral (yang disambungkan dengan cortex rasa utama) memberikan maklumat kepada OFC yang mempengaruhi perwakilan multimodal dari keseronokan atau nilai ganjaran makanan masuk [138]. Kerana penglibatan insula dalam rasa interoceptive tubuh, dalam kesedaran emosi [139] dan dalam motivasi dan emosi [138], sumbangan penurunan dalam insulin dalam obesiti tidak seharusnya mengejutkan. Dan sememangnya, distensi gastrik mengakibatkan pengaktifan insula posterior, selaras dengan peranannya dalam kesedaran terhadap keadaan badan (dalam kes penuh kes ini) [140]. Lebih-lebih lagi, dalam kurus, tetapi tidak dalam subjek obes, distensi gastrik mengakibatkan pengaktifan amygdala dan pengaktifan insula anterior [141]. Kekurangan tindak balas amygdalar dalam subjek obes dapat mencerminkan kesedaran interoceptif yang tumpul terhadap keadaan tubuh yang berkaitan dengan perut (perut penuh). Walaupun modulasi aktiviti insula oleh DA tidak disiasat dengan baik, diakui bahawa DA terlibat dalam tindak balas untuk merasakan makanan enak yang dimediasi melalui insula [142]. Kajian pencitraan manusia telah menunjukkan bahawa makanan rempah-rempah yang teraktif mengaktifkan kawasan insula dan orang tengah [143, 144]. Isyarat DA juga perlu untuk mengesan kandungan kalori makanan. Sebagai contoh, apabila wanita yang normal-berat merasai pemanis dengan kalori (sukrosa), kedua-dua daerah insula dan dopaminergik menjadi aktif, manakala merasa pemanis bebas kalori (sucralose) hanya mengaktifkan insula [144]. Subjek obes menunjukkan pengaktifan insula yang lebih besar daripada kawalan biasa apabila merasakan makanan cair yang terdiri daripada gula dan lemak [143]. Sebaliknya, apabila mencuba sukrosa, subjek-subjek yang telah pulih dari anorexia nervosa menunjukkan pengaktifan kurang aktif dan tidak ada hubungan dengan perasaan yang menyenangkan seperti yang diperhatikan dalam kawalan [145]. Tambahan pula, kajian fMRI baru-baru ini yang membandingkan tindak balas otak kepada persembahan berulang-ulang mengenai gambar-gambar makanan yang selera dan hambar dalam individu gemuk berbanding tanpa obes [146] mendapati perubahan fungsi dalam responsif dan saling hubungan antara kawasan utama litar ganjaran yang mungkin membantu menjelaskan kelebihan ketegangan terhadap isyarat makanan pada individu gemuk. Perubahan yang diamati menunjukkan input yang berlebihan daripada amygdala dan insula; ini juga dapat mencetuskan pembelajaran rangsangan-tindak balas yang berlebihan dan motivasi insentif kepada isyarat makanan dalam nukleus caudate dorsal, yang boleh menjadi sangat mengagumkan memandangkan kawalan perencatan yang lemah oleh kawasan fronto-cortikal.

Litar keengganan dan kereaktifan tekanan

Seperti yang dinyatakan sebelum ini, latihan (penyesuaian) di isyarat yang meramalkan ganjaran membawa kepada sel-sel dopaminergik yang menembak sebagai tindak balas kepada ramalan ganjaran, dan bukan untuk ganjaran itu sendiri. Sebaliknya, dan konsisten dengan logik ini, telah diperhatikan bahawa sel dopaminergik akan terbakar kurang daripada biasa jika ganjaran yang dijangkakan gagal dicapai [147]. Bukti kumulatif [148-151] menunjuk kepada habenula sebagai salah satu wilayah yang mengendalikan penurunan dalam menembak sel dopaminergik dalam VTA yang mungkin mengikuti kegagalan untuk menerima ganjaran yang diharapkan [152]. Oleh itu, sensitiviti yang meningkat dari habenula, akibat pendedahan dadah kronik, dapat mendasari kereaktifan yang lebih besar kepada isyarat dadah apabila tidak diikuti dengan pengambilan dadah atau ketika kesan dadah tidak memenuhi hasil ganjaran yang diharapkan. Malah, pengaktifan habenula, dalam model haiwan ketagihan kokain, telah dikaitkan dengan pengambilan semula ubat yang mengambil pendedahan [153, 154]. Dalam hal nikotin, reseptor nikotin α5 dalam habenula kelihatan memodulasi tindak balas yang meresap ke dosis besar nikotin [155], dan reseptor α5 dan α2 untuk memodulasi pengeluaran nikotin [156]. Kerana tindak balas habenula yang berlawanan dengan neuron DA dengan pendedahan ganjaran (penyahaktifan vs pengaktifan) dan pengaktifannya dengan pendedahan kepada rangsangan yang tidak disukai, kami merujuk di sini mengenai isyarat dari habenula sebagai menyampaikan input 'antireward'.

Habenula nampaknya memainkan peranan yang sama dengan ganjaran makanan. Makanan makanan yang sangat enak dapat menyebabkan obesiti pada tikus, dengan peningkatan berat badan berkait rapat dengan kenaikan peptida μ-opioid yang mengikat dalam amygdala basolateral dan basomedial. Kebiasaannya, habenula medial menunjukkan pengikat peptida μ-opioid yang lebih tinggi (kira-kira 40%) selepas pendedahan kepada makanan yang enak di tikus yang mendapat berat badan (yang menggunakan lebih banyak makanan) tetapi bukan pada mereka yang tidak [157]. Ini menunjukkan bahawa habenula mungkin terlibat dalam terlalu banyak makan apabila makanan yang enak disediakan. Selain itu, neuron dalam nukleus tegmental rostromedial, yang menerima input utama dari habenula sisi, projek ke neuron VTA DA dan diaktifkan selepas kekurangan makanan [158]. Penemuan ini selaras dengan peranan habenula (kedua-dua medial dan lateral) dalam mengantarkan tindak balas kepada rangsangan aversive atau kepada keadaan-keadaan kekurangan seperti semasa diet atau pengeluaran dadah.

Penglibatan habenula sebagai hab antireward dalam rangkaian emosi adalah konsisten dengan model kecenderungan ketara yang terdahulu yang menyatakan bahawa kereaktifan stres sensitiviti dan mood negatif (diantarkan melalui kepekaan amygdala yang meningkat dan peningkatan isyarat walaupun faktor pembebasan kortikotropin) mendorong pengambilan dadah dalam penagihan [159]. Respons antireri yang sama (termasuk reaktiviti tekanan yang meningkat, mood negatif dan ketidakselesaan) juga boleh menyumbang kepada penggunaan makanan yang berlebihan dalam obesiti dan kecenderungan yang tinggi untuk berulang apabila diet selepas terdedah kepada peristiwa yang stres atau mengecewakan.

Sebagai penutup

Keupayaan untuk menahan keinginan untuk menggunakan ubat atau makan melewati titik kenyang memerlukan fungsi litar saraf yang betul yang terlibat dalam kawalan atas ke bawah untuk menentang tindak balas yang terkondisi yang mencetuskan keinginan untuk menelan makanan / dadah. Sama ada jenis obesiti tertentu harus ditakrifkan sebagai ketagihan tingkah laku [160], terdapat beberapa litar yang dapat dikenal pasti di dalam otak [2], yang ketidaksempurnaan mendedahkan paralel sebenar dan klinikal yang bermakna antara kedua-dua gangguan tersebut. Gambar yang muncul ialah obesiti, sama dengan ketagihan dadah [226], muncul dari pemprosesan tidak seimbang dalam pelbagai wilayah yang terlibat dalam ganjaran / kesungguhan, motivasi / pemanduan, reaksi emosi / kereaktifan, ingatan / pengkondisian, fungsi eksekutif / kendiri kendiri dan interception, sebagai tambahan kepada kemungkinan ketidakseimbangan dalam peraturan homeostatic pengambilan makanan.

Data yang terkumpul setakat ini mencadangkan bahawa ia adalah percanggahan antara jangkaan untuk kesan dadah / makanan (respons terkondisi) dan pengalaman ganjaran yang tumpul yang mengekalkan pengambilan dadah / kelakuan makan berlebihan makanan dalam usaha untuk mencapai ganjaran yang diharapkan. Juga, sama ada diuji semasa tempoh pantang / pemakanan yang berlarutan atau berlarutan, subjek ketagihan / obes menunjukkan D2R yang lebih rendah di striatum (termasuk NAc), yang dikaitkan dengan penurunan aktiviti asas di kawasan otak frontal yang terlibat dalam penaksiran (OFC) dan kawalan perencatan (ACC dan DLPFC), yang gangguannya menyebabkan pengejaran dan impulsif. Akhirnya, bukti juga telah muncul mengenai peranan litar interoceptive dan aversive dalam ketidakseimbangan sistemik yang mengakibatkan pengambilan kompulsif sama ada dadah atau makanan. Sebagai akibat daripada gangguan sekatan dalam litar ini, individu boleh mengalami (i) nilai motivasi yang dipertingkatkan dari ubat / makanan (menengah ke persatuan yang dipelajari melalui pengkondisian dan kebiasaan) dengan mengorbankan pasukan lain (sekunder untuk menurunkan sensitiviti litar ganjaran ), (ii) keupayaan terjejas untuk menghalang tindakan yang disengajakan (tujuan yang diarahkan) yang dicetuskan oleh keinginan kuat untuk mengambil dadah / makanan (menengah ke fungsi eksekutif yang merosakkan) yang mengakibatkan pengambilan dadah / makanan kompulsif dan (iii) dan 'reaktiviti antirewakan' yang mengakibatkan pengambilan dadah impulsif untuk melepaskan diri dari keadaan rawan.

Banyak persamaan mekanistik dan tingkah laku yang dikenalpasti antara ketagihan dan obesiti mencadangkan nilai pendekatan terapeutik selari untuk kedua-dua gangguan ini. Pendekatan sedemikian harus cuba mengurangkan sifat penguatkuasaan dadah / makanan, menetapkan semula / meningkatkan sifat pemberi rezim alternatif, menghalang persatuan yang dipelajari, meningkatkan motivasi untuk aktiviti yang tidak berkaitan dengan dadah / makanan, mengurangkan kereaktifan tekanan, meningkatkan mood dan menguatkan kawalan diri tujuan umum.

Penyata Percanggahan Kepentingan

Tiada kenyataan konflik kepentingan.

Rujukan