Berat Keuntungan Dihubungkan dengan Respon Striatal yang Dikurangkan untuk Makanan Palatable (2010) HUMANS

Ulasan: Kajian menunjukkan pada manusia bahawa makanan - penguat semula jadi - boleh menyebabkan penurunan reseptor dopamin. Adakah internet porno kurang memberangsangkan daripada makanan “sangat sedap”?

 

LAY ARTICLE: Penyelidikan Meneliti Siklus Berat Berlebihan dan Obesiti (abstrak di bawah)

Dikeluarkan: 9 / 29 / 2010 4: 30 PM EDT
Sumber: University of Texas at Austin

Newswise - Penyelidikan baru memberikan bukti tentang kitaran ganas yang dibuat apabila overeats individu gemuk untuk mengimbangi keseronokan yang dikurangkan daripada makanan.

Individu obes mempunyai reseptor keseronokan yang kurang dan makan berlebihan untuk mengimbangi, menurut kajian oleh University of Texas di Austin, rakan penyelidikan kanan dan saintis kanan Institut Penyelidikan Oregon, Eric Stice dan rakan-rakannya yang diterbitkan minggu ini dalam The Journal of Neuroscience.

Stice memperlihatkan keterangan yang berlebihan ini boleh melemahkan lagi respons reseptor keseronokan ("litar imbuhan hypofunctioning"), mengurangkan lagi ganjaran yang diperolehi daripada makan berlebihan.
Pengambilan makanan dikaitkan dengan pembebasan dopamin. Tahap keseronokan yang diperoleh daripada makan berkorelasi dengan jumlah dopamin yang dikeluarkan. Bukti menunjukkan individu yang gemuk mempunyai reseptor dopamin (D2) yang lebih sedikit di dalam otak berbanding individu yang bersandar dan menyarankan individu yang obes makan terlalu banyak untuk mengimbangi defisit ganjaran ini.

Orang yang mempunyai lebih sedikit reseptor dopamin perlu mengambil lebih banyak bahan yang bermanfaat - seperti makanan atau ubat - untuk mendapatkan kesan orang lain dengan lebih sedikit.

"Walaupun penemuan baru-baru ini mencadangkan bahawa individu gemuk mungkin mengalami keseronokan ketika makan, dan oleh itu makan lebih banyak untuk mengimbangi, inilah bukti prospektif yang pertama untuk menunjukkan bahawa makan terlalu banyak lagi menembusi litar ganjaran," kata Stice, seorang saintis senior di Oregon Research Institut, sebuah pusat penyelidikan tingkah laku bebas yang tidak berasas. "Responsif yang lemah dari litar ganjaran meningkatkan risiko kenaikan berat badan masa depan dalam cara makan-maju. Ini mungkin menjelaskan mengapa obesiti biasanya menunjukkan kursus kronik dan tahan terhadap rawatan. "

Menggunakan Pengimejan Resonans Magnetik fungsional (fMRI), pasukan Stice mengukur sejauh mana kawasan tertentu otak (striatum dorsal) diaktifkan sebagai tindak balas terhadap penggunaan individu rasa milkshake coklat (berbanding larutan yang tidak enak). Para penyelidik mengesan perubahan peserta dalam indeks jisim badan selama enam bulan.

Keputusan menunjukkan bahawa peserta yang mendapat berat badan menunjukkan kurang pengaktifan sebagai tindak balas kepada pengambilan milkshake pada tempoh enam bulan tindak balas relatif terhadap imbasan baseline mereka dan relatif kepada wanita yang tidak mendapat berat badan.

"Ini adalah sumbangan baru kepada literatur kerana, untuk pengetahuan kita, ini adalah kajian fMRI yang pertama untuk mengkaji perubahan tindak balas striat terhadap penggunaan makanan sebagai fungsi perubahan berat badan," kata Stice. "Hasil ini akan menjadi penting apabila membangunkan program untuk mencegah dan mengubati obesiti."

Penyelidikan ini dijalankan di pusat pengimejan otak The University of Oregon. Penulis bersama Stice termasuk Sonja Yokum, seorang bekas pasca doktoral di The University of Texas di Austin.

Stice telah mengkaji gangguan makan dan obesiti untuk tahun 20. Kajian ini telah menghasilkan beberapa program pencegahan yang boleh mengurangkan risiko untuk permulaan gangguan makan dan obesiti.

 

KAJIAN: Berat Keuntungan Dihubungkan dengan Respon Striatal yang Dikurangkan untuk Makanan Palatable.

J Neurosci. Manuskrip penulis; boleh didapati di PMC Mar 29, 2011.
Diterbitkan dalam bentuk akhir yang diedit sebagai:
PMCID: PMC2967483
NIHMSID: NIHMS240878
Versi terakhir artikel yang diedit penerbit ini tersedia secara percuma di J Neurosci
Lihat artikel lain di PMC itu memetik artikel yang diterbitkan.

Abstrak

Selaras dengan teori bahawa individu yang mempunyai lori ganjaran yang berfungsi dengan hipokalus berlebihan untuk mengimbangi defisit ganjaran, obes berbanding lelaki tanpa lemak mempunyai kurang reseptor D2 dan menunjukkan tindak balas striatal yang kurang terhadap pengambilan makanan yang enak, dan tindak balas striatal yang rendah terhadap pengambilan makanan meramalkan berat badan masa depan pada mereka yang mempunyai risiko genetik untuk mengurangkan isyarat litar ganjaran berasaskan dopamin. Namun kajian haiwan menunjukkan bahawa pengambilan makanan yang enak menunjukkan penurunan ketahanan D2, mengurangkan kepekaan D2, dan sensitiviti ganjaran menurun, menyiratkan bahawa makan berlebihan boleh menyumbang kepada responsivity striatal yang berkurangan. Oleh itu, kami menguji sama ada makan berlebihan kepada respons respons striatal yang dikurangkan kepada pengambilan makanan yang enak pada manusia menggunakan pengimejan resonans magnetik (fMRI) berulang-ulang. Keputusan menunjukkan bahawa wanita yang mengalami penurunan berat badan dalam tempoh 6-bulan menunjukkan pengurangan tindak balas striatal terhadap penggunaan makanan enak dibandingkan dengan wanita yang stabil. Secara kolektif, hasil menunjukkan bahawa kepekaan rendah litar ganjaran meningkatkan risiko untuk makan berlebihan dan bahawa makan berlebihan ini dapat meredakan lagi responsif litar ganjaran dalam proses umpan balik.

Kata kunci: obesiti, striatum, fMRI, rasa, ganjaran, berat badan

Pengenalan

Striatum memainkan peranan penting dalam pengekalan ganjaran daripada pengambilan makanan. Pemberian makanan dikaitkan dengan pembebasan dopamin (DA) di striatum dorsal dan tahap DA releases berkorelasi dengan jumlah keseronokan dari makan (Szczypka et al., 2001; Kecil et al., 2003). Striatum punggung bertindak balas terhadap pengambilan coklat pada manusia yang kurus dan sensitif terhadap penurunannya dengan memberi makan di luar rasa kenyang (Kecil et al., 2001).

Manusia gemuk menunjukkan kurang reseptor D2 reseptor daripada manusia yang kurus (Wang et al., 2001; Volkow et al., 2008) dan tikus obes mempunyai tahap DA yang lebih rendah dan mengurangkan reseptor D2 daripada tikus tanpa lemakOrosco et al., 1996; Fetissov et al., 2002). Obesis terhadap manusia yang tidak seimbang menunjukkan kurang aktif aktivasi kawasan sasaran DA (caudate, putamen) sebagai tindak balas kepada pengambilan makanan yang enak (Stice et al., 2008b, a), tetapi menunjukkan pengaktifan striatal yang lebih besar sebagai tindak balas terhadap gambar makanan (Rothemund et al., 2007; Stoeckel et al., 2008; Stice et al., 2010), mencadangkan penyisihan antara ganjaran makanan konsular dan ganjaran insentif isyarat makanan. Secara kritis, manusia yang memperlihatkan pengaktifan striatal yang lebih lemah sebagai tindak balas terhadap pengambilan makanan yang mempunyai alel A1 TaqIA, yang dikaitkan dengan ketersediaan penerima reseptor D2 yang lebih rendah (Noble et al., 1991; Ritchie & Noble, 2003; Tupala et al., 2003) dan mengurangkan metabolisme berehat striatal (Noble, 1997), menunjukkan kenaikan berat badan pada masa hadapan (Stice et al., 2008a). Secara kolektif, penemuan ini sesuai dengan teori bahawa individu yang mempunyai kapasiti isyarat yang lebih rendah dalam lori ganjaran makan terlalu banyak untuk mengimbangi defisit ganjaran ini (Blum, 1996; Wang, 2002).

Walau bagaimanapun, terdapat bukti bahawa penggunaan makanan yang enak membawa kepada pengawalan peraturan DA. Pengambilan makanan berkhasiat tinggi dan tinggi gula yang mengakibatkan kenaikan berat badan membawa kepada pengawalseliaan reseptor D2 selepas sinapsik, menurunkan kepekaan D2, dan kepekaan ganjaran yang dikurangkan dalam tikus (Colantuoni et al., 2001; Bello et al., 2002; Kelley et al., 2003; Johnson & Kenny, 2010). Oleh kerana data-data ini menunjukkan bahawa makan berlebihan boleh menyumbang kepada pengurangan tindak balas striatal kepada makanan, kami melakukan kajian pengimejan resonans magnetik (fMRI) yang berulang kali untuk menguji sama ada makan berlebihan dikaitkan dengan pengurangan pengaktifan striatal sebagai tindak balas terhadap makanan yang enak dalam manusia.

Bahan dan Kaedah

Peserta

Peserta adalah wanita berlebihan berat badan dan obesiti 26 (M age = 21.0, SD = 1.11; M BMI = 27.8; SD = 2.45). Sampel terdiri daripada 7% Asian / Pacific Islander, 2% African Americans, 77% European Americans, 5% Native Americans, dan 9% warisan kaum bercampur. Peserta disediakan persetujuan bertulis. Panel tinjauan etika tempatan meluluskan kajian ini. Mereka yang melaporkan makan atau perilaku pampasan pada masa lalu 3 bulan lalu, penggunaan ubat psikotropik semasa atau dadah haram, kecederaan kepala dengan kehilangan kesedaran, atau gangguan psikiatri semasa Axis I tidak dikecualikan. Data dikumpulkan pada peringkat awal dan pada bulan 6 susulan.

Langkah-langkah

Berat badan

Indeks jisim badan (BMI = kg / m2) digunakan untuk mencerminkan adiposity (Dietz & Robinson, 1998). Selepas penyingkiran kasut dan kot, ketinggian diukur kepada milimeter terdekat menggunakan stadiometer dan berat dinilai ke 0.1 kg yang terdekat menggunakan skala digital. Dua langkah dari masing-masing diperoleh dan purata. Peserta diminta menahan diri untuk makan selama jam 3 sebelum menyelesaikan langkah-langkah antropomorfik untuk tujuan penyeragaman. BMI berkorelasi dengan langkah langsung lemak badan total seperti absorptiometri x-ray tenaga ganda (r = .80 ke .90) dan dengan langkah-langkah kesihatan seperti tekanan darah, profil lipoprotein yang buruk, lesi aterosklerotik, tahap insulin serum, dan diabetes mellitusDietz & Robinson, 1998).

paradigma fMRI

Peserta diminta untuk memakan makanan tetap mereka, tetapi untuk tidak makan atau minum (termasuk minuman berkafein) untuk jam 4-6 sebelum sesi pengimejan mereka untuk penyeragaman. Kami memilih tempoh kekurangan ini untuk menangkap keadaan kelaparan yang kebanyakan orang mengalami ketika mereka mendekati makan berikutnya, iaitu ketika perbezaan individu dalam ganjaran makanan secara logik akan memberi kesan pengambilan kalori. Peserta menyelesaikan paradigma antara 11: 00 dan 13: 00 atau 16: 00 dan 18: 00. Walaupun kami cuba melakukan imbasan asas dan susulan pada masa yang sama hari, kerana batasan penjadualan hanya 62% peserta melakukan imbasan kedua dalam masa 3 pada waktu mereka menyelesaikan imbasan baseline (perbezaan M pada masa imbasan = 3.0 jam, julat =. 5 hingga jam 6.0). Peserta dibiasakan dengan paradigma fMRI menerusi amalan komputer berasingan sebelum diimbas.

Paradigma milkshake direka untuk memeriksa pengaktifan sebagai tindak balas kepada penggunaan dan jangkaan penggunaan makanan enak (Rajah 1, walaupun laporan ini hanya tertumpu pada laporan sebelumnya. Rangsangan ditunjukkan dalam 5 larian imbasan yang berasingan. Rangsangan terdiri daripada 2 gambar (segelas milkshake dan segelas air) yang menandakan pengiriman 0.5 ml milkshake coklat atau larutan tanpa rasa. Urutan persembahan dibuat secara rawak di antara peserta. Milkshake coklat terdiri daripada 4 sudu es krim vanila Häagen-Daz, 1.5 cawan susu 2%, dan 2 sudu besar sirap coklat Hershey. Penyelesaian tanpa rasa tanpa kalori, yang dirancang untuk meniru rasa semula jadi air liur, terdiri daripada 25 mM KCl dan 2.5 mM NaHCO3. Kami menggunakan air liur tiruan kerana air mempunyai rasa yang mengaktifkan korteks rasa (Zald & Pardo, 2000). Gambar ditunjukkan selama 2 saat menggunakan MATLAB. Penyampaian rasa berlaku 7-10 saat selepas permulaan isyarat dan berlangsung selama 5 saat. Setiap acara menarik berlangsung selama 5 saat. Setiap larian terdiri daripada 20 acara pengambilan milkshake dan 20 acara pengambilan larutan tanpa rasa. Cecair dihantar menggunakan pam jarum suntik yang dapat diprogramkan (Braintree Scientific BS-8000) yang dikendalikan oleh MATLAB untuk memastikan kelantangan, kadar, dan masa penghantaran rasa yang konsisten. Enam puluh ml jarum suntik yang diisi dengan milkshake coklat dan larutan tanpa rasa dihubungkan melalui tiub Tygon melalui panduan gelombang ke manifold yang dilekatkan pada gegelung kepala dalam pengimbas MRI. Manifold masuk ke mulut peserta dan menyampaikan rasa ke segmen lidah yang konsisten (Rajah 2). Prosedur ini telah berjaya digunakan pada masa lalu untuk menyampaikan cecair dalam pengimbas dan telah diterangkan secara terperinci di tempat lain (Stice et al., 2008b). Peserta telah diarahkan untuk menelan apabila mereka melihat isyarat 'menelan'. Imej dibentangkan dengan sistem paparan skrin projektor / terbalik ke skrin di hujung belakang pengimbas MRI dan kelihatan melalui cermin yang dipasang pada gegelung kepala.

Rajah 1    

Contoh masa dan pesanan pembentangan gambar dan minuman semasa jangka masa.
Rajah 2    

Manifold gustatory berlabuh ke meja. Tiub dan jarum baru digunakan untuk setiap subjek dan mulut dibersihkan dan disterilkan antara kegunaan.

Pengimejan dan analisis statistik

Pengimbasan dilakukan oleh pengimbas MRI Siemens Allegra 3 Tesla sahaja. Sebuah gegelung cangkerang standard digunakan untuk memperoleh data dari seluruh otak. Bantal vakum busa termos dan padding tambahan digunakan untuk menyekat gerakan kepala. Secara keseluruhannya, imbasan 152 dikumpulkan semasa setiap larian berfungsi. Imbas fungsional menggunakan urutan greden echo planar pengimejan (EPI) gred bertitik tunggal T2 (TE = 30 ms, TR = 2000 ms, sudut flip = 80 °) dengan resolusi satah 3.0 × 3.0 mm2 (Matriks 64 × 64; 192 × 192 mm2 bidang pandangan). Untuk merangkumi seluruh otak, 32 4mm irisan (pengambilalihan yang diselewengkan, tanpa skip) telah diperolehi di sepanjang pesawat AC-PC melintang, serong miring seperti yang ditentukan oleh seksyen midsagittal. Imbasan struktural dikumpulkan menggunakan urutan pemulihan inversi T1 berwajaran (MP-RAGE) dalam orientasi yang sama dengan urutan berfungsi untuk memberikan imej anatom terperinci sejajar dengan imbasan berfungsi. Urutan MRI struktur resolusi tinggi (FOV = 256 × 256 mm2, Matriks 256 × 256, ketebalan = 1.0 mm, nombor keping ≈ 160) diperolehi.

Data telah diproses dan dianalisis dengan menggunakan SPM5 (Wellcome Jabatan Penyiasatan Neurosains, London, UK) di MATLAB (Mathworks, Inc., Sherborn, MA) (Worsley dan Friston, 1995). Imej adalah pengambilalihan masa diperbetulkan kepada kepingan yang diperolehi pada 50% daripada TR. Imej fungsional disusun semula kepada min. Imej anatomi dan fungsional telah dinormalisasikan kepada otak template MNI yang standard yang dilaksanakan dalam SPM5 (ICBM152, berdasarkan purata imbasan MRI biasa 152). Normalisasi menghasilkan saiz voxel 3 mm3 untuk imej fungsional dan saiz voxel 1 mm3 untuk imej struktur. Imej fungsional telah dilicinkan dengan kernel Gaotian isotropik 6 mm FWHM.

Untuk mengenal pasti kawasan otak yang diaktifkan dengan penggunaan makanan enak kita membezakan tindak balas BOLD semasa menerima milkshake berbanding penerimaan penyelesaian yang tidak enak. Kami menganggap kedatangan rasa di dalam mulut menjadi ganjaran yang memuaskan, dan bukannya apabila rasa itu ditelan, tetapi mengakui bahawa kesan-kesan post-ingestive menyumbang kepada nilai ganjaran makanan (O'Doherty et al., 2002). Kesan spesifik pada setiap voxel dianggarkan menggunakan model linear umum. Vectors of the onsets untuk setiap peristiwa yang dikehendaki telah disusun dan dimasukkan ke dalam matriks reka bentuk supaya respon yang berkaitan dengan peristiwa dapat dimodelkan oleh fungsi tindak balas hemodinamik kanonik (HRF), seperti yang dilaksanakan dalam SPM5, yang terdiri daripada campuran fungsi 2 gamma yang mencontohi puncak awal pada saat 5 dan kekurangan seterusnya. Untuk mengambil kira varians yang disebabkan oleh menelan penyelesaian, kita termasuk masa petunjuk menelan (subjek terlatih untuk menelan masa ini) sebagai pemboleh ubah kawalan. Kami juga memasukkan derivatif temporal fungsi hemodinamik untuk mendapatkan model data yang lebih baik (Henson et al., 2002). Penapis pasca tinggi kedua 128 (setiap konvensyen SPM5) digunakan untuk menghilangkan bunyi frekuensi rendah dan perlahan dalam isyarat.

Peta individu dibina untuk membandingkan pengaktifan dalam setiap peserta untuk penerimaan resipi jepun - resit yang tidak enak. Perbandingan antara kumpulan kemudian dilakukan menggunakan model kesan rawak untuk menjelaskan kebolehubahan antara peserta. Anggaran Paradigma telah dimasukkan ke dalam 2 × 2 kesan rawak ANOVA peringkat kedua (resit milkshake - resit yang tidak sihat) oleh (kumpulan berat badan kumpulan vs kumpulan stabil berat badan atau kumpulan kenaikan berat badan vs kumpulan penurunan berat badan atau kelompok kumpulan berat badan berat badan vs berat badan ). Kepentingan pengaktifan BOLD ditentukan dengan mempertimbangkan kedua-dua intensiti maksimum tindak balas serta sejauh mana responsnya. Kami melakukan carian kawasan carian dengan menggunakan puncak di striatum dorsal yang dikenalpasti sebelum ini (Stice et al., 2008a) sebagai centroid untuk menentukan bola diameter 10-mm. Kepentingan untuk ROI priori ini dinilai pada ambang statistik bagi P <0.005 tidak diperbetulkan dan tahap kluster ≥ 3 voxel Untuk menyesuaikan fakta bahawa kami melakukan beberapa perbandingan, kami melaporkan nilai p yang diperbetulkan False Discovery Rate (FDR) (p <.05).

Pengesahan

Bukti menunjukkan bahawa paradigma fMRI ini adalah ukuran yang sah bagi perbezaan individu dalam ganjaran makanan yang bersifat anticipatory and consumatoryStice et al., 2008b). Para peserta menilai milkshake itu dengan ketara (r = .68) lebih menyenangkan daripada penyelesaian yang tidak disengaja mengikut skala analog visual. Peningkatan ketenangan milkshake yang dikaitkan dengan pengaktifan dalam gyrus parahippocampal sebagai tindak balas kepada resit milkshake (r = .72), rantau yang sensitif terhadap penurunan nilai makanan (Kecil et al., 2001). Pengaktifan di rantau yang mewakili ganjaran makanan berkala sebagai tindak balas kepada resit milkshake dalam hubungan fMRI paradigma ini (r = .84 ke .91) dengan keseronokan yang dilaporkan sendiri untuk pelbagai jenis makanan, seperti yang dinilai dengan versi yang diadaptasi dari Inventory Craving Makanan (White et al., 2002). Pengaktifan sebagai tindak balas kepada ganjaran makanan yang berperanan dalam kaitan paradigma fMRI ini (r = .82 ke .95) dengan seberapa kuat para peserta bekerja untuk makanan dan berapa banyak makanan yang mereka kerjakan dalam tugas perilaku operan yang menilai perbezaan individu dalam tetulang makanan (Saelens & Epstein, 1996). Kajian awal yang menggunakan paradigma yang sama dengan wanita kolej (N = 20) mendapati bahawa wanita yang mengharapkan makanan untuk memberi ganjaran, seperti yang dinilai dengan Inventory Expectancy Eating, menunjukkan pengaktifan yang lebih besar dalam VMPFC, gyrus cingulate, operasi frontal, amygdala, dan parahippocampal gyrus (η2 = .21 ke .42) sebagai tindak balas kepada resit milkshake daripada wanita yang mengharapkan makanan kurang ganjaran.

Hasil

Kami menguji sama ada subjek yang menunjukkan peningkatan> 2.5% BMI dalam tempoh 6 bulan susulan (N = 8, M% BMI berubah = 4.41, julat = 2.6 hingga 8.2) menunjukkan pengurangan pengaktifan caudate sebagai tindak balas terhadap pengambilan milkshake relatif kepada mereka yang menunjukkan <2% perubahan BMI (N = 12, M% BMI perubahan = .05, julat = -0.64 hingga 1.7) untuk memberikan ujian langsung a priori hipotesis bahawa kenaikan berat badan akan dikaitkan dengan penurunan tindak balas striatal terhadap makanan yang enak berbanding dengan peserta yang mempunyai berat badan. Analisis eksploratori juga menguji sama ada peserta yang menunjukkan penurunan> 2.5% dalam BMI (N = 6, M% perubahan BMI = -4.7, julat: -3.1 hingga -6.8) menunjukkan perubahan berbeza dalam tindak balas striatal terhadap makanan yang enak daripada peserta yang tetap berat badan berat badan yang stabil atau bertambah. Dari segi perubahan berat badan mentah, ini diterjemahkan menjadi perubahan berat rata-rata 6.4 lbs untuk kumpulan kenaikan berat badan, perubahan berat rata-rata 0.5 lbs untuk kumpulan stabil berat badan, dan perubahan berat rata-rata mean6.8 lbs untuk kumpulan penurunan berat badan . Walaupun kumpulan tidak berbeza pada BMI pada peringkat awal, kami mengawal pemboleh ubah ini. Oleh kerana terdapat beberapa variasi pada waktu hari di mana pemeriksaan awal dan pemeriksaan susulan dilakukan di seluruh subjek yang mungkin mempengaruhi hasilnya, kami juga mengawasi perbezaan waktu kedua-dua imbasan tersebut (dalam beberapa jam). Anggaran parameter dari milkshake - kontras tanpa rasa dimasukkan ke tahap kedua 2 × 2 × 2 kesan rawak ANOVA (contohnya, kenaikan berat badan - berat badan stabil) oleh (penerimaan milkshake - penerimaan tanpa rasa) oleh (susulan 6 bulan - garis dasar) .

Sebagai hipotesis, kumpulan penambahan berat menunjukkan kurang pengaktifan dalam caudate tepat sebagai tindak balas kepada pengambilan milkshake (12, -6, 24, Z = 3.44, FDR diperbetulkan p = .03, r = -.35; 9, 0, 15, Z = 2.96, FDR diperbetulkan p = .03, r = -.26) pada tindanan bulan 6 berbanding dengan garis dasar berbanding dengan perubahan yang diperhatikan dalam peserta yang stabil berat (Rajah 3). Kumpulan penurunan berat badan tidak menunjukkan perubahan ketara dalam pengaktifan di caudate sebagai tindak balas kepada pengambilan milkshake berbanding dengan kumpulan kenaikan berat badan atau kumpulan berat yang stabil (Rajah 3). Untuk menggambarkan hubungan antara ukuran berterusan tahap berat badan dan magnitud pengurangan tindakbalas striatal kepada makanan yang enak, kita mengubah regangan BMI terhadap perubahan dalam pengambilan caudate kanan (12, -6, 24) untuk semua peserta dalam SPSS , mengawal untuk BMI baseline dan perbezaan masa imbasan (Rajah 4). Untuk menentukan sama ada perubahan di pinggir kanan bagi mereka yang mendapat berat berbanding dengan mereka yang mengekalkan berat badan adalah jauh lebih besar daripada di rantau cermin caudate kiri, kami membandingkan pengaktifan di kanan dan kiri caudate menggunakan analisis ROI. Kami menjalankan ANOVA menguji interaksi antara hemisfera, masa, dan kumpulan untuk perbezaan antara pengaktifan sebagai tindak balas kepada penerimaan milkshake berbanding penyelesaian yang tidak enak. Tiada interaksi signifikan (F (1, 18) = 0.91, p = 0.35). Oleh itu, walaupun analisis kami mendedahkan masa yang signifikan oleh interaksi kumpulan di caudate yang betul, tetapi bukan caudate kiri, kami tidak dapat menyimpulkan bahawa kesan yang diperhatikan adalah sangat ketara.

Rajah 3    

Bahagian koronal menunjukkan kurang pengaktifan pada kaudate kanan (12, -6, 24, Z = 3.44, pFDR = .03, P <.05) dalam kumpulan kenaikan berat badan (N = 8; gain 2% kenaikan BMI) berbanding berat badan kumpulan stabil (N = 12; BM perubahan BMI 2%) semasa penerimaan milkshake ...
Rajah 4    

Plot penapisan menunjukkan perubahan dalam pengaktifan caudate kanan semasa resit milkshake - resit yang tidak menyenangkan pada tindanan bulan 6 berbanding garis dasar sebagai fungsi perubahan dalam% BMI.

Perbincangan

Keputusan menunjukkan bahawa pertambahan berat badan dikaitkan dengan pengurangan pengaktifan striatal sebagai tindak balas terhadap pengambilan makanan enak berbanding dengan respon asas, yang merupakan sumbangan novel kepada literatur kerana ini merupakan kajian fMRI yang pertama untuk mengkaji perubahan tindak balas striatal terhadap penggunaan makanan fungsi perubahan berat badan. Penemuan ini memanjangkan hasil daripada eksperimen yang menunjukkan bahawa diet lemak tinggi dan gula tinggi menghasilkan pengurangan kapasiti isyarat litar ganjaran berasaskan DA dan kepekaan ganjaran dalam tikus (Colantuoni et al., 2001; Bello et al., 2002; Kelley et al., 2003; Johnson & Kenny, 2010). Penemuan ini juga menggambarkan bukti bahawa penurunan berat badan yang disebabkan oleh rawatan menghasilkan peningkatan reseptor D2 pada manusia (Steele et al., 2010) dan penyelewengan gen yang mengawal kapasiti isyarat DA pada tikus (Yamamoto, 2006). Secara kolektif, data ini mencadangkan bahawa makan berlebihan menyumbang kepada pengurangan tindak balas striatal terhadap makanan enak.

Penemuan di atas yang diambil bersamaan dengan bukti bahawa respons respons striatal yang rendah kepada makanan yang enak meningkatkan risiko untuk masa depan berat badan jika ditambah dengan genotip yang berkaitan dengan kapasiti isyarat yang dikurangkan litar ganjaran berasaskan DA (Stice et al., 2008a) menunjukkan bahawa mungkin ada makanan ke hadapan Proses kerentanan, di mana respons awal striatal yang rendah kepada makanan boleh meningkatkan risiko untuk makan berlebihan, yang menyumbang kepada regulasi turun reseptor D2 dan respons respons striatal ke atas makanan, sehingga meningkatkan risiko untuk makan berlebihan masa depan dan peningkatan berat badan. Sekiranya model makanan ke hadapan ini berkaitan dengan tindak balas striatal kepada makanan dan makan berulang-ulang dalam kajian bebas, ia akan menunjukkan bahawa penyelidikan masa depan harus menilai campur tangan tingkah laku dan farmakologi yang meningkatkan reseptor D2 dan kapasiti isyarat dalam litar ganjaran berdasarkan DA sebagai alat mencegah atau merawat obesiti. Model kerja ini juga akan membayangkan bahawa program pencegahan dan dasar kesihatan perlu berusaha mengurangkan pengambilan makanan tinggi lemak / gula semasa pembangunan untuk mengelakkan lebih banyak respons respons striatal kepada makanan dan mengurangkan risiko kenaikan berat badan masa depan dalam populasi yang terdedah.

Adalah penting untuk mengakui, bagaimanapun, kajian dan kajian terdahulu yang meramalkan kenaikan berat badan (Stice et al., 2008a) melibatkan peserta yang sudah berlebihan berat badan oleh penilaian asas. Oleh itu, adalah mungkin bahawa makan berlebihan telah menyumbang kepada tindak balas striat yang tumpul terhadap makanan. Adalah berguna untuk mengkaji responsif rantau ganjaran kepada resit makanan di kalangan individu tanpa lemak pada risiko tinggi dan rendah untuk mendapatkan berat badan pada masa hadapan untuk lebih menonjolkan apa-apa kelainan yang wujud sebelum mendapat kenaikan berat badan yang tidak sihat. Ia juga penting untuk diperhatikan bahawa sensitiviti hipo-ganjaran litar ganjaran kepada pengambilan makanan adalah hanya satu daripada banyak proses etiologi yang mungkin meningkatkan risiko untuk obesiti dan seterusnya obesiti adalah keadaan heterogen yang mungkin mempunyai jalur etiologi yang kualitatifDavis et al., 2009).

Adalah penting untuk mempertimbangkan batasan kajian ini. Pertama, kita tidak secara langsung menilai fungsi DA, jadi kita hanya dapat membuat spekulasi bahawa perubahan dalam isyarat DA menyumbang kepada perubahan yang diamati dalam respons responsif. Walau bagaimanapun, Hakyemez et al. (2008) mengesahkan bahawa terdapat hubungan positif antara oral d-amphetamine yang dikeluarkan oleh DA yang dilepaskan di striatum ventral yang dinilai melalui tomografi pelepasan positron (PET) dan pengaktifan BOLD yang dinilai melalui fMRI di rantau yang sama semasa jangkaan (penyediaan motor untuk mendapatkan) ganjaran kewangan (r = .51), hasil paralel dari kajian PET / fMRI yang lain (Schott et al., 2008). Kedua, kami tidak melakukan pengukuran berat pada masa yang sama untuk para peserta pada penilaian asas dan penilaian susulan bulan 6, yang mungkin telah memperkenalkan kesilapan dalam pemodelan perubahan berat badan kami. Walau bagaimanapun, kami telah menyeragamkan masa sejak makan terakhir dengan meminta peserta untuk menjauhkan diri daripada apa-apa jenis makanan atau minuman (selain daripada air) untuk jam 3 sebelum ditimbang. Kami juga mendapati bahawa BMI menunjukkan kebolehpercayaan ujian ujian 1 bulan (r =. 99) dalam kajian terdahulu yang juga tidak melakukan pengukuran berat pada masa yang sama pada garis dasar dan penilaian susulan (Stice, Shaw, Burton, & Wade, 2006). Ketiga, kita tidak dapat mengesahkan bahawa peserta sebenarnya tidak makan dari jam 4-6 sebelum mengimbas fMRI, yang mungkin telah memperkenalkan varians yang tidak perlu.

Kesimpulannya, keputusan masa kini yang diambil bersama dengan penemuan masa lalu menunjukkan bahawa respons respons rendah dari litar ganjaran yang berasaskan DA kepada pengambilan makanan boleh meningkatkan risiko untuk makan berlebihan, dan seterusnya bahawa keputusan ini berlebihan dalam pelemahan tambahan dalam responsif litar imbalan, sehingga meningkatkan risiko untuk keuntungan berat masa depan dalam cara makan hadapan. Model kerja ini mungkin menjelaskan mengapa obesiti biasanya menunjukkan kursus kronik dan tahan terhadap rawatan.

Penghargaan

Kajian ini disokong oleh geran NIH: R1MH64560A DK080760

Rujukan

  1. Bello NT, Lucas LR, Hajnal A. Akses sucrose berulang mempengaruhi ketumpatan reseptor D2 dopamin di striatum. Neuroreport. 2002; 13: 1575-1578. [Artikel percuma PMC] [PubMed]
  2. Blum K, Sheridan PJ, Kayu RC, Braverman ER, Chen TJ, Cull JG, Pendatang DE. D2 deptin reseptor gen sebagai penentu sindrom kekurangan ganjaran. JR Soc Med. 1996; 89: 396-400. [Artikel percuma PMC] [PubMed]
  3. Colantuoni C, Schwenker J, McCarthy J, Rada P, Ladenheim B, Kadet JL, Schwartz GJ, Moran TH, Hoebel BG. Pengambilan gula yang berlebihan dapat mengikat pengikat dopamin dan mu-opioid di otak. Neuroreport. 2001; 12: 3549-3552. [PubMed]
  4. Davis, et al. Dopamin untuk "menginginkan" dan opioid untuk "suka": Perbandingan golongan dewasa yang gemuk dengan dan tanpa makan pesta. Obesiti. 2009; 17: 1220-1225. [PubMed]
  5. Dietz WH, Robinson TN. Penggunaan indeks jisim badan (BMI) sebagai ukuran berat badan berlebihan pada kanak-kanak dan remaja. J Pediatr. 1998; 132: 191-193. [PubMed]
  6. Fetissov SO, Meguid MM, Sato T, Zhang LH. Ungkapan reseptor dopaminergik dalam hypothalamus tikus Zucker yang kurus dan gemuk dan pengambilan makanan. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2002; 283: R905-910. [PubMed]
  7. Hakyemez HS, Dagher A, Smith SD, Zald DH. Penghantaran dopamin striatal pada manusia sihat semasa tugas ganjaran wang pasif. Neuroimage. 2008; 39: 2058-2065. [PubMed]
  8. Henson RN, Harga CJ, Rugg MD, Turner R, Friston KJ. Mengesan perbezaan latensi dalam tindak balas BOLD yang berkaitan dengan peristiwa: aplikasi untuk kata-kata berbanding nonwords dan persembahan awal berbanding muka berulang. Neuroimage. 2002; 15: 83-97. [PubMed]
  9. Johnson PM, Kenny PJ. Reseptor Dopamine D2 dalam disfungsi ganjaran seperti ketagihan dan pemakanan kompulsif dalam tikus gemuk. Alam Neurosains. 2010; 13: 635-641. [Artikel percuma PMC] [PubMed]
  10. Kelley AE, Will MJ, Steininger TL, Zhang M, Haber SN. Penggunaan harian terhad makanan yang sangat enak (coklat Pastikan (R)) mengubah ekspresi gen enkephalin striatal. Eur J Neurosci. 2003; 18: 2592-2598. [PubMed]
  11. Noble EP, Blum K, Ritchie T, Montgomery A, Sheridan PJ. Persatuan allelic D2 deptin reseptor gen dengan ciri-ciri reseptor mengikat dalam alkoholisme. Arch Psychiatry Gen. 1991; 48: 648-654. [PubMed]
  12. Noble EP, Gottschalk LA, Fallon JH, Ritchie TL, Wu JC. D2 dopamin reseptor polymorphism dan otak glukosa metabolisme serantau. Am J Med Genet. 1997; 74: 162-166. [PubMed]
  13. O'Doherty JP, Deichmann R, Critchley HD, Dolan RJ. Respon neural semasa menjangkakan ganjaran rasa utama. Neuron. 2002; 33: 815-826. [PubMed]
  14. Orosco M, Rouch C, Nicolaïdis S. Rostromedial perubahan monoamin hipotalamik sebagai tindak balas kepada infus intravena insulin dan glukosa dalam pemakanan bebas obes Zucker tikus: kajian microdialysis. Selera makan. 1996; 26: 1-20. [PubMed]
  15. Ritchie T, Noble EP. Persatuan tujuh polimorfisme gen penerima reseptor D2 dengan ciri pengikat reseptor otak. Neurochem Res. 2003; 28: 73-82. [PubMed]
  16. Rothemund Y, Preuschhof C, Bohner G, Bauknecht HC, Klingebiel R, Flor H, Klapp BF. Pengaktifan stigatori dorsal oleh rangsangan makanan visual tinggi kalori dalam individu gemuk. Neuroimage. 2007; 37: 410-421. [PubMed]
  17. Saelens BE, Epstein LH. Meningkatkan nilai makanan di kalangan wanita gemuk dan tidak obes. Selera makan. 1996; 27: 41-50. [PubMed]
  18. Schott BH, Minuzzi L, Krebs RM, Elmenhorst D, Lang M, Winz OH, Seidenbecher CI, Coenen HH, Heinze HJ, Zilles K, Duzel E, Bauer A. Mesolimbic fungsi pengimejan pengimejan resonans magnetik semasa jangkaan ganjaran pembebasan dopamine steriatal ventral. Jurnal Neuroscience. 2008; 28: 14311-14319. [PubMed]
  19. DM kecil, Jones-Gotman M, Dagher A. Pembebasan dopamin yang disebabkan oleh makanan di striatum punggung berkorelasi dengan penilaian keseronokan makan dalam sukarelawan manusia yang sihat. Neuroimage. 2003; 19: 1709-1715. [PubMed]
  20. DM kecil, Zatorre RJ, Dagger A, Evans AC, Jones-Gotman M. Perubahan dalam aktiviti otak yang berkaitan dengan makan coklat: dari keseronokan hingga keinginan. Otak. 2001; 124: 1720-1733. [PubMed]
  21. Steele KE, GP Prokopowicz, Schweitzer MA, Magunsuon TH, Lidor AO, Kuwabawa H, Kumar A, Brasic J, Wong DF. Pengubahan reseptor pusat dopamine sebelum dan selepas pembedahan pintasan gastrik. Obes Surg. 2010; 20: 369-374. [PubMed]
  22. Stice E, Shaw E, Burton E, Wade E. Dissonance dan program pencegahan gangguan makan berat badan yang sihat: Percubaan keberkesanan rawak. Jurnal Psikologi Abnormal. 2006; 74: 263-275. [Artikel percuma PMC] [PubMed]
  23. Stice E, Spoor S, Bohon C, DM Kecil. Hubungan antara obesiti dan tindak balas striat yang tumpul terhadap makanan dipermudahkan oleh alel TaqIA A1. Sains. 2008a; 322: 449-452. [Artikel percuma PMC] [PubMed]
  24. Stice E, Spoor S, Bohon C, Veldhuizen MG, DM Kecil. Hubungan ganjaran dari pengambilan makanan dan pengambilan makanan yang dijangkakan kepada obesiti: kajian pencitraan resonans magnetik berfungsi. J Abnorm Psychol. 2008b; 117: 924-935. [Artikel percuma PMC] [PubMed]
  25. Stice E, Yokum S, Bohon C, Marti N, Smolen S. Tanggungjawab litar ganjaran kepada makanan meramalkan peningkatan masa depan dalam jisim badan: kesan sederhana DRD2 dan DRD4. Neuroimage. 2010; 50: 1618-1625. [Artikel percuma PMC] [PubMed]
  26. Stoeckel LE, Weller RE, Cook EW, 3rd, Twieg DB, Knowlton RC, Cox JE. Pengaktifan sistem ganjaran yang meluas dalam wanita gemuk sebagai tindak balas kepada gambar makanan berkalori tinggi. Neuroimage. 2008; 41: 636-647. [PubMed]
  27. Szczypka MS, Kwok K, Brot MD, Marck BT, Matsumoto AM, Donahue BA, Palmiter RD. Pengeluaran dopamine di putamen caudate mengembalikan memakan tikus dopamine-kekurangan. Neuron. 2001; 30: 819-828. [PubMed]
  28. Tupala E, Hall H, Bergström K, Mantere T, Räsänen P, Särkioja T, Tiihonen J. Dopamine D2 reseptor dan pengangkut dalam jenis alkohol 1 dan 2 yang diukur dengan autoradiografi hemisfera seluruh manusia. Pemetaan Otak Hum. 2003; 20: 91-102. [PubMed]
  29. Penyelidik D2 yang dopamine yang rendah dikaitkan dengan metabolisme prefrontal dalam subjek obes: faktor penyumbang yang mungkin menyumbang . Neuroimage. 2008; 42: 1537-1543. [Artikel percuma PMC] [PubMed]
  30. Wang GJ, Volkow ND, Fowler JS. Peranan dopamin dalam motivasi untuk makanan pada manusia: implikasi untuk obesiti. Pakar Pakar Sasaran. 2002; 6: 601-609. [PubMed]
  31. Wang GJ, Volkow ND, Logan J, Pappas NR, Wong CT, Zhu W, Netusil N, Fowler JS. Dopamine otak dan obesiti. Lancet. 2001; 357: 354-357. [PubMed]
  32. Putih MA, Whisenhunt BL, Williamson DA, Greenway FL, Netemeyer RG. Pembangunan dan pengesahan inventori keinginan makanan. Obes Res. 2002; 10: 107-114. [PubMed]
  33. Worsley KJ, Friston KJ. Analisis siri masa fMRI dikaji semula - sekali lagi. Neuroimage. 1995; 2: 173–181. [surat; komen] [PubMed]
  34. Yamamoto T. Neural substrat untuk pemprosesan aspek kognitif dan afektif rasa di dalam otak. Arch Histol Cytol. 2006; 69: 243-255. [PubMed]
  35. Zald DH, Pardo JV. Pengaktifan kortikal yang disebabkan oleh rangsangan intraoral dengan air pada manusia. Senses Kim. 2000; 25: 267-275. [PubMed]