De hersenen, obesitas en verslaving: een EEG neuroimaging-onderzoek (2016)

Ga naar:

Abstract

Obesitas en de bijbehorende comorbiditeiten vormen een belangrijke uitdaging voor de volksgezondheid in de moderne wereld. De geschatte wereldwijde prevalentie van overgewicht en obesitas is respectievelijk 50% en 20%¹. Dit gaat gepaard met enorme kosten in verband met de gezondheidszorg, die in de VS naar schatting meer dan $ 215 miljard per jaar bedragen¹. Tot op heden hebben strategieën voor de volksgezondheid geen succes gehad in het voorkomen van de snelle stijging van het aantal obesitas², wat aangeeft dat het dringend nodig is om effectieve interventies te ontwikkelen op zowel het bevolkingsniveau als individueel niveau.

Obesitas wordt beschouwd als een complexe aandoening waarbij genetische, fysiologische, psychologische en omgevingsfactoren alle op elkaar inwerken om het obese fenotype te produceren. Echter, pathofysiologische subgroepen binnen obese populaties zijn moeilijk te identificeren. Het is ook waarschijnlijk dat effectieve behandelingen alleen worden gerealiseerd met gepersonaliseerde behandelingen gericht op specifieke pathofysiologische afwijkingen. Hoewel al lang wordt erkend dat homeostatische centra in de hersenen een centrale rol spelen bij de regulering van het lichaamsgewicht, zijn recentelijk hersengebieden die lijken op die bij drugsverslaving, betrokken bij voedselconsumptie.³.

Er bestaat aanzienlijke controverse over de vraag of het concept van voedselverslaving plausibel is, met argumenten zowel voor als tegen^3,4. Eén mening beschouwt obesitas als een gevolg van voedselverslaving⁵, waarin wordt voorgesteld dat bepaalde voedingsmiddelen (die rijk zijn aan vet, zout en suiker) verwant zijn aan verslavende middelen, voor zover ze hersensystemen activeren en gedragsaanpassingen produceren die vergelijkbaar zijn met die welke worden veroorzaakt door drugsmisbruik^4,5. Een tweede opvatting is dat voedselverslaving een gedragsfenotype is dat wordt gezien in een subgroep van mensen met obesitas en lijkt op drugsverslaving^3,5. Deze visie is gebaseerd op de parallellen tussen de DSM-IV-criteria voor een stof-afhankelijkheidssyndroom en waargenomen patronen van overeten zoals bij eetaanvallen⁴. De klinische overeenkomsten hebben geleid tot het idee dat obesitas en alcoholverslaving gemeenschappelijke moleculaire, cellulaire en systeem-niveau mechanismen kunnen delen³. Argumenten ten gunste van de voedselverslaving - link naar alcoholverslaving zijn eerder besproken^3,4. Er bestaat een (1) klinische overlap tussen obesitas en drugsverslaving, (2) een gedeelde kwetsbaarheid voor zowel obesitas als verslavende middelen, via de Taq1A minor (A1) allel van de dopamine-receptor D2 (DRD2) gen, dat in verband is gebracht met alcoholisme; Stoffen-misbruik stoornissen, waaronder cocaïne, roken en opioïde afhankelijkheid en obesitas (3) Analoge neurotransmitter veranderingen zijn beschreven bestaande uit lagere niveaus van striatale dopamine-receptoren bij obese en verslaafde mensen, evenals (4) verschillende hersenreacties bestaan ​​voor voedsel- gerelateerde stimuli bij obese personen vergeleken met niet-obese controles in functionele beeldvormende onderzoeken.

Al deze argumenten werden bekritiseerd door te stellen dat de overgrote meerderheid van de personen met overgewicht geen overtuigend gedrags- of neurobiologisch profiel hebben getoond dat op verslaving lijkt en dat de enorme inconsistentie die voortkomt uit een overzicht van de neuroimagingliteratuur suggereert dat obesitas een zeer heterogene stoornis is⁴.

Dus de vraag rijst of er inderdaad een subset van zwaarlijvige mensen is die verslaafd zijn aan voedsel. Dit inzicht kan leiden tot de ontwikkeling van op hersenen gebaseerde pathofysiologie-specifieke behandelingen voor subgroepen van patiënten met obesitas. Onlangs is een kwantitatieve en gevalideerde psychometrische maat voor voedselverslaving ontwikkeld, de Yale Food Addiction Scale (YFAS)⁶. De inhoud van de Yale Food Addiction Scale (YFAS) bestaat uit vragen die zijn gebaseerd op substantie-afhankelijkheidscriteria in de DSM-IV-TR en schalen die worden gebruikt om gedragsverslavingen te beoordelen, zoals gokken, lichaamsbeweging en seks, waaronder het South Oaks Gambling Screen , de Exercise Dependence Scale en de Carnes 'Screeningtool voor seksuele verslaving⁶. Voor de diagnose van voedselverslaving, die lijkt op een diagnose van substantie-afhankelijkheid, werd aan de criteria voldaan als deelnemers drie of meer van de zeven criteria van DSM-IV-R onderschreven, evenals ten minste één van de twee items met klinische significantie (stoornis of nood)⁶. Deze criteria zijn (1) Substantie genomen in grotere hoeveelheid en voor langere periode dan bedoeld, (2) Aanhoudende wens of herhaalde niet-succesvolle poging om te stoppen, (3) Veel tijd / activiteit te verkrijgen, gebruiken, herstellen, (4) Belangrijke sociale, Beroepsmatige of recreatieve activiteiten opgegeven of verminderd, (5) Gebruik gaat door ondanks kennis van nadelige gevolgen (bijv. niet-nakoming rolverplichting, gebruik wanneer fysiek gevaarlijk, (6) Tolerantie (gemarkeerde toename in bedrag, duidelijke daling van het effect), (7) Karakteristieke ontwenningsverschijnselen, ingenomen substantie om ontwenning te verlichten.

De neurale correlaten voor voedselverslaving op basis van de YFAS-criteria zijn onderzocht met behulp van fMRI in een evoked setting, waarbij wordt gekeken hoe de hersenen van voedselverslaafde zwaarlijvige mensen verschilt van lean-controles in de reactie op een voedselstimulus (chocolademilkshake)⁷. Deelnemers met hogere versus lagere scores voor voedselverslaving vertoonden een grotere activering in de dorsolaterale prefrontale cortex en de caudate in reactie op verwachte ontvangst van voedsel, maar minder activatie in de laterale orbitofrontale cortex als reactie op de ontvangst van voedsel. Verder correleerden voedselverslavingscores in een correlatieanalyse met grotere activering in de cortex anteriorcingulate, mediale orbitofrontale cortex en amygdala in reactie op verwachte voedselontvangst⁷. Deze studie suggereerde dat vergelijkbare patronen van neurale activering betrokken zijn bij verslavend eetgedrag en substantieverslaving⁷. Inderdaad, meer activering van beloningscircuits als reactie op voedselaanwijzingen en verminderde activering van remmende regio's als reactie op voedselopname werd geïdentificeerd⁷.

Aan craving gerelateerde veranderingen in de hersenen werden ook onderzocht door cue evoked techniek met fMRI. Craving-gerelateerde activiteit werd geïdentificeerd in de hippocampus, insula en caudate, drie gebieden die naar verluidt betrokken zijn bij het hunkeren naar drugs, ter ondersteuning van de algemene substraathypothese voor hunkering naar voedsel en drugs⁸.

In een recente studie, kijkend naar de neurale correlaten van voedselverslaving in de rust met bron gelokaliseerde EEG, vijf minuten na een enkele smaak van een chocolademilkshake, vertoonden patiënten met drie of meer symptomen van voedselverslaving een toename van delta-kracht in de rechter midden frontale gyrus (Brodmann-gebied [BA] 8) en in de rechter precentrale gyrus (BA 9), en theta-kracht in de rechter insula (BA 13) en in de rechter onderste frontale gyrus (BA 47). Bovendien vertoonden patiënten met drie of meer symptomen van voedselverslaving vergeleken met controles een toename van functionele connectiviteit in fronto-pariëtale gebieden in zowel de theta- als de alfaband. De toename van functionele connectiviteit was ook positief geassocieerd met het aantal symptomen van voedselverslaving⁹. Deze studie suggereerde dat voedselverslaving vergelijkbare neurofysiologische correlaten heeft van andere vormen van substantie gerelateerde en verslavende aandoeningen die vergelijkbare psychopathologische mechanismen suggereren⁹.

Het doel van deze studie was om te onderzoeken of obese mensen met en zonder voedselverslaving een gemeenschappelijk hebben 'obesitas neurale hersenactiviteit ' evenals of, op basis van de vorige literatuur, een gemeenschappelijke 'verslaving neurale hersenactiviteit' kon worden geïdentificeerd tussen alcoholverslaafden en mensen die aan voedsel verslaafd waren.

Methoden

Gedrags- en laboratoriummaatregelen

vragenlijsten

Yale voedselverslavingsschaal

Elke deelnemer voltooide de schaalversieschaal van Yale, wat een zelfgerapporteerde gestandaardiseerde vragenlijst is, gebaseerd op DSM-IV-codes voor substantie-afhankelijkheidscriteria, om personen met een hoog risico op voedselverslaving te identificeren, ongeacht het lichaamsgewicht^6,10,11. Hoewel er momenteel geen officiële diagnose van "voedselverslaving" is, werd de YFAS gecreëerd om personen te identificeren die symptomen van afhankelijkheid ten aanzien van bepaald voedsel vertoonden. Voedingsmiddelen met verslavend potentieel die het meest door YFAS worden geïdentificeerd, zijn die met veel vet en suiker. De YFAS is een psychometrisch gevalideerde tool die bestaat uit 27-vragen die eetpatronen identificeren die lijken op gedrag dat wordt gezien in klassieke verslavingsgebieden (2). Met behulp van de schaal van het continue scoresysteem berekenden we een YFAS-score uit 7 voor elke deelnemer (2). Een mediaan split werd toegepast op de YFAS om de obesitasgroepen te differentiëren. De deelnemers die een score hadden die gelijk was aan de mediaan (= 3) werden uitgesloten van de analyse. Deelnemers met een score lager dan de mediaan werden toegewezen aan de lage YFAS-groep, dwz de non-food-verslaafde zwaarlijvigheidsgroep (NFAO), terwijl degenen met een score hoger dan de mediaan werden toegewezen aan de hoge YFAS-groep, dwz de voedselverslaafden obesitas groep (FAO).

Numerieke beoordelingsschalen (NRS) van 0 naar 10 die honger meten (hoe hongerig voel je je?); tevredenheid (hoe tevreden voel je je?); volheid (hoe vol voel je je?); waardering (hoeveel denk je dat je nu kunt eten?); en voedselwens / hunkering (Zou je nu iets willen eten?).

BIS / BAS

De schalen van gedragsinhibitie / gedragsaanpak (BIS / BAS) werden ontwikkeld om individuele verschillen in de gevoeligheid van twee algemene motivatiesystemen die ten grondslag liggen aan het gedrag te beoordelen¹². Een BIS zou aversieve motieven reguleren, waarbij het doel is om afstand te nemen van iets onaangenaams. Aangenomen wordt dat een BAS appetitive motives reguleert, waarbij het doel is om naar iets gewensts toe te werken.

DEBQ

Deelnemers vulden een exemplaar van de Nederlandse eetgedragsvragenlijst (DEBQ) in door aan te geven in hoeverre zij om emotionele redenen, externe redenen en terughoudendheid eten.¹³.

BES

De Binge Eating Scale (BES) is een vragenlijst die de aanwezigheid van bepaalde vormen van eetaanvallen beoordeelt, die wijzen op een eetstoornis¹⁴.

Voedsel bewustzijn

Voedselbewustzijn wordt gekwantificeerd door een subschaal van de gerichte eetvragenlijst¹⁵ en meet affectieve gevoeligheid van de interne toestanden en organoleptisch bewustzijn (dwz bewuste waardering van de effecten van voedsel op elk van de zintuigen).

Laboratorium- en bezoekmetingen

Veneuze bloedmonsters werden naar het laboratorium van Dunedin Public Hospital gestuurd voor het meten van glucose, lipiden en leverfunctie met standaardmethoden. De lichaamssamenstelling werd gemeten met behulp van bio-elektrische impedantie-analyse (BIA) (Tanita MC-780 multi-frequentie Segmental Body Composition Analyzer). Rustend energieverbruik werd gemeten door indirecte calorimetrie (Fitmate, COSMED).

Groepsvergelijkingen

Een mediaan split werd toegepast op de YFAS om de obesitasgroepen te differentiëren. Acht deelnemers hadden een score gelijk aan de mediaan (= 3) en werden uitgesloten van de analyse. Deelnemers met een score lager dan de mediaan werden toegewezen aan de lage YFAS-groep, dwz de non-food-verslaafde zwaarlijvigheidsgroep (NFAO), terwijl degenen met een score hoger dan de mediaan werden toegewezen aan de hoge YFAS-groep, dwz de voedselverslaafden obesitas groep (FAO). Technisch gezien voldeden alleen 3-deelnemers echt aan de criteria voor voedselverslaving, dat wil zeggen aan drie of meer van de zeven criteria van DSM-IV-R en aan ten minste één van de twee items met klinische significantie (impairment of distress) (Gearhardt, Corbin) et al.⁶).

Een vergelijking werd gemaakt tussen de magere, lage YFAS en hoge YFAS-groepen voor de verschillende vragenlijsten met behulp van een MANOVA. Als afhankelijke variabelen werden alle vragenlijsten opgenomen in één enkel model als vermeld in Tabel 1. De onafhankelijke variabele was de groep (mager, lage YFAS en hoge YFAS). Een correctie voor meerdere vergelijkingen werd toegepast met behulp van een Bonferroni-correctie (p <0.05) om een ​​vergelijking te maken tussen de drie verschillende groepen. We hebben de variabele leeftijd opgenomen als een covariaat om onze bevindingen voor leeftijd te controleren.

  

Tabel 1

Demografische, antropometrische en laboratoriummaatregelen voor de magere en zwaarlijvige groepen.

We voerden een studie uit waarin biochemische en klinische gegevens werden geanalyseerd, evenals voedsel- en obesitasgerelateerde vragenlijsten (zie tafels 1 en and2) 2) aangevuld met hersen-EEG-activiteit in rusttoestand in een groep van obesitas (BMI> 30 kg / mXNUMX²) mensen (n = 38) met lage (n = 18) en hoge (n = 20) YFAS-scores en vergeleken deze met een groep niet-verslaafde controles (n = 20) met bron gelokaliseerde EEG-opnames.

  

Tabel 2

Vragenlijstanalyses: Gemiddelde scores en Standaardafwijkingen.

Om te verifiëren of een hoge YFAS-score inderdaad een verslavend fenotype weerspiegelt, vergeleken we de hoge en lage YFAS-groepen met een groep hardnekkige alcoholverslaafden (n = 13), op zoek naar een gemeenschappelijk neuraal verslavingsnetwerk, evenals de neurale substraten van voedsel en alcohol verlangen.

Resultaten

Gedragsmaatregelen

YFAS

Vergelijking tussen de magere, lage en hoge YFAS vertoont een significant verschil (F = 104.18, p <0.001) wat aangeeft dat de magere groep en de lage YFAS niet van elkaar verschillen, maar dat beide groepen verschillen van de hoge YFAS-groep (Tabel 3). Wanneer we kijken naar de verschillende subschalen van de YFAS, zijn overmatig gebruik van voedsel, tijd besteed aan voedsel, sociale terugtrekking, ontwenningsverschijnselen en voedselgerelateerd, de subschalen die het onderscheid maken tussen hoge YFAS en lage YFAS-onderwerpen. De hoge YFAS-groep verschilt echter niet van de lage YFAS- en lean-groep voor de subschalen persistent gebruik ondanks tegenslagen en tolerantie. Op geen van de subschalen verschillen lage YFAS-onderwerpen van de magere onderwerpen. Tabel 3 geeft een gedetailleerd overzicht.

  

Tabel 3

YFAS-subschalen voor de magere en zwaarlijvige groepen.

Correlatie tussen voedselverslaving en eetaanvallen

De YFAS-score voor de totale groep correleerde met de BES-score (r = 0.50, p <0.01) (Tabel 4). Voor de lage YFAS-groep werd geen significante correlatie gevonden (r = 0.18, p <0.05) (Tabel 4), voor de hoge YFAS-groep werd een significante correlatie gevonden (r = 0.56, p <0.05) (Tabel 4).

  

Tabel 4

Pearson Correlatie tussen de verschillende vragenlijsten.

Demografische, antropometrische en laboratoriummaatregelen

Een vergelijking tussen de lage en hoge YFAS-groepen toont een algemeen fenotype. Beide groepen kunnen niet worden gescheiden op basis van biochemische analyse (F = 0.89, p = 0.572), vitale functies (F = 0.75, p = 0.532), gewicht en andere antropometrische maten (F = 1.17, p = 0.342) inclusief lichaamsvet samenstelling (F = 0.66, p = 0.684), energieverbruik in rust (F = 0.77, p = 0.387). Beide zwaarlijvige groepen waren significant verschillend van de magere groep. De aan alcohol verslaafde patiënten hebben een normaal lichaamsgewicht, lengte en BMI. Hun hunkering score was 8.32 / 10 en hun alcoholgebruiksstoornis identificatie test (audit) score 36.21 (normaal <20). Zien Tabel 2 voor overzicht.

vragenlijsten

Zowel de lage als de hoge YFAS-groep melden dat ze minder honger hebben dan de magere groep. De hoge YFAS-groep meldt dat ze zich voller voelen dan de lage YFAS- en lean-groep. Er werden geen significante verschillen aangetoond voor tevredenheid, waardering en voedselwens. Op de BIS / BAS-vragenlijst rapporteert de hoge YFAS-groep een hogere score dan de lage YFAS- en lean-groep op de BIS, maar niet op de BAS. Op de drie verschillende subschalen van de DEBQ werd een significant effect verkregen. Voor de subschaal 'terughoudend' rapporteerden zowel de lage YFAS als de hoge YFAS-groep een hogere score in vergelijking met de magere groep, maar ze verschillen niet van elkaar. De subschaal 'extern' geeft aan dat hoge YFAS-onderwerpen een hogere score hebben dan zowel de lage YFAS- als magere onderwerpen, maar dat de lage YFAS-groep een lagere score heeft dan zowel de magere als de hoge YFAS-groep. De 'emotionele' subschaal toont een verschil tussen de hoge YFAS-groep en zowel de lage YFAS- als magere onderwerpen. Daarnaast scoort de hoge YFAS-groep hoger op Binge-eatie en Food-awareness in vergelijking met de lage YFAS- en lean-groep. Voor Food awareness werd ook een significant verschil verkregen tussen de lage YFAS-groep en de lean-groep. Tabel 3 toont een samenvatting van de resultaten. In aanvulling op Tabel 4 toont de correlatie tussen de verschillende vragenlijsten voor de hele obese groep, de lage en hoge YFAS, afzonderlijk.

Elektrische beeldvorming

Correlatieanalyses

Hele groep

Een volledige analyse van de correlatie van de hersenen en de YFAS onthulden een significante positieve correlatie met de rostrale cortex anterior cingulate (rACC) voor de theta (r = 0.23, p = 0.041) en de beta3 (r = 0.22, p = 0.041) frequentiebanden (Fig 1).

  

Figuur 1

Een volledige analyse van de correlatie van de hersenen en de YFAS onthulden een significante positieve correlatie met de (A) rostrale anterieure cingulate cortex (rACC) voor de theta (r = 0.23, p = 0.041) en de (B) beta3 (r = 0.22, ...

Lage YFAS-groep

Een correlatieanalyse voor het hele brein en de honger score onthulde een significant effect voor zowel de theta- als de beta1- en de beta2-frequentieband. Hongerscores correleren positief met theta rusttoestand EEG-activiteit in posterieure insula evenals linker somatosensorische cortex (r = 0.69, p = 0.0007) (Fig. 2A) en correleert negatief met beta1 rusttoestand EEG-activiteit in dorsale anterior cingulate cortex (dACC) (r = -0.49, p = 0.019) (Fig. 2B). Een negatieve correlatie voor beta2 rusttoestand EEG-activiteit in rostraal anterior cingulate cortex (rACC) en linker insula (r = -0.48, p = 0.022) wordt ook gevonden (Fig. 2C). Er waren geen significante effecten voor de delta, alpha1, alpha2, beta3 en gamma-frequentieband. Een positieve correlatie werd verkregen tussen de perceptie van volheid en bèta 3-activiteit in de posterior cingulate cortex (PCC), die zich uitstrekt tot de precuneus en de somatosensorische cortex (r = 0.52, p = 0.013) (zie Fig. 2D) en met gamma-activiteit in de pregenuele anterior cingulate cortex (pgACC) (r = 0.61, p = 0.004) (Fig. 2E). Een positieve correlatie werd verkregen tussen voedselbewustzijn en theta-activiteit in de rACC en de somatosensorische cortex (r = 0.44, p = 0.034) (Fig. 2F). Een negatieve correlatie werd verkregen met beta1-activiteit in de pgACC (r = −0.90, p <0.00001) (Fig. 2G). Bovendien werd een negatieve correlatie aangetoond met beta2-activiteit in de dACC en de subgenuale cortex anterior cingulate (sgACC) die zich uitstrekte tot de amygdala (r = -0.73, p = 0.0003) (Fig. 2H). Verder werd een negatieve correlatie gevonden (blauw) met gamma-activiteit in de dACC en PCC (r = -0.61, p = 0.004) (Fig. 2I). Geen andere significante effecten werden verkregen. Er werd geen effect vastgesteld tussen hersenactiviteit en de hongerschaal voor de lage YFAS-groep.

  

Figuur 2

(A) Correlatieanalyse bij niet-voedselverslaafde zwaarlijvige mensen. Hongerscores correleren positief met theta rusttoestand EEG-activiteit in posterieure insula alsook linker somatosensorische cortex (r = 0.69, p = 0.0007). (B) Correlatie ...

Hoge YFAS-groep

Een significante correlatie werd geïdentificeerd tussen honger scores en gamma-bandstroomdichtheid in de rACC die zich uitstrekt tot in de dorsale mediale prefrontale cortex (dmPFC) (r = 0.56, p = 0.005) (Fig. 2J). Er werd geen significant effect vastgesteld voor de delta-, theta-, alpha1-, alpha2-, beta1-, beta2- en beta3-frequentiebanden. Er waren geen significante correlaties tussen de hersenactiviteit en de niveaus van honger, volheid en bewustzijn.

Alcoholverslaving groep

Een significante correlatie werd geïdentificeerd tussen alcohol craving scores en gamma band stroomdichtheid voor de rACC die zich uitstrekte tot de dmPFC (r = 0.72, p = 0.002) (Fig 3).

  

Figuur 3

Correlatieanalyse tussen alcohol craving scores en gamma band stroomdichtheid (r = 0.72, p = 0.002).

Conjunct-analyse

Een conjunctuuranalyse van rusttoestandactiviteit tussen hoge en lage YFAS-groepen toont bèta2-activiteit in de sgACC, pgACC, parahippocampusgebied, rechter inferior pariëtale en midtemporale gebieden (Z = 1.99, p = 0.023) (Fig. 4A) en gamma-activiteit in de PCC die zich uitstrekt tot precuneus en cuneus (Z = 1.99, p = 0.023) (Fig. 4B). Anti-gecorreleerde activiteit in de beta2-frequentie werd geïdentificeerd in de rACC / dmPFC-gebieden tussen hoge YFAS- en lage YFAS-groepen (Z = -2.03, p = 0.021) (Fig. 4A).

  

Figuur 4

(A) Conjunctieanalyse van de bètaNUMX-band rusttoestandactiviteit tussen voedselverslaafde zwaarlijvige mensen (hoge YFAS) en niet-voedselverslaafde zwaarlijvige mensen (lage YFAS). Rood staat voor een significante afwijking van gezonde niet-verslaafde controles die vaak voor obesitas voorkomen ...

Een conjunctieanalyse tussen de groep met de hoge YFAS-groep met obesitas en de groep alcoholverslaving toonde een significant effect voor de alpha1-frequentieband in ACC / dmPFC en precuneus (Z = 2.24, p = 0.013) (Fig. 4C) en voor alpha2-activiteit in sgACC en orbitofrontale cortex (OFC) alsook temporale kwab (fusiform / parahippocampal gebied) (Z = 2.78, p = 0.003) (Fig. 4D). Er werd geen significant effect waargenomen tussen de lage YFAS-groepen en de alcoholverslavinggroep.

Discussie

Deze resultaten suggereren dat een hoge YFAS-score een verslavende staat vertegenwoordigt. De conjunctuuranalyse toonde aan dat de hoge YFAS-groep en de alcoholverslavingsgroep gemeenschappelijke pathologische hersenactiviteit delen, niet aanwezig in de lage YFAS-groep. Het gevisualiseerde neurale substraat wordt als pathologisch beschouwd omdat het wordt gecontroleerd voor zowel hoge YFAS- als alcoholverslaafde groepen door hersenactiviteit af te trekken van een magere niet-verslaafde gezonde controlegroep. Deze pathologische 'verslaving hersenactiviteit' omvat de voorste cingulate cortex / dorsale mediale prefrontale cortex, de voorwaardelijke cingulaire anterior cortex die zich uitstrekt tot in de mediale orbitofrontale cortex (mOFC), parahippocampale gebied en precuneus, hersengebieden die kunnen worden gemoduleerd door farmacologische of cognitief gebaseerde verslavingsbehandelingen⁴¹. Een eerdere fMRI-studie toonde aan dat YFAS-scores correleerden met cue-evoked activiteit in de rACC en mOFC⁷ suggererend dat deze hersengebieden reageren op voedselaanwijzingen. Onze resultaten geven aan dat ze ook meer actief zijn in de rusttoestand, in tegenstelling tot een eerdere LORETA EEG rusttoestand-studie⁹. Dus alcohol- en voedselverslaving kan, afgezien van cellulaire, genetische en gedragsaspecten³, delen ook een gemeenschappelijk neurofysiologisch substraat op een macroscopisch niveau van hersenactiviteit.

Beide YFAS-groepen hebben echter een gemeenschappelijk fenotype, obesitas, en kunnen niet worden gescheiden op basis van biochemische analyse, vitale functies, gewicht en andere antropometrische meetwaarden, waaronder de samenstelling van lichaamsvet, energieverbruik in rusttoestand, en ook niet op voedselgerelateerde beoordelingsscores, behalve voor volheidsperceptie (Tabel 2). Tzijn klinische gelijkenis komt tot uiting in algemene neurobiologische 'obesitas-hersenactiviteit' gedeeld door de lage en hoge YFAS-groepen. Een conjunctieanalyse (gecontroleerd voor arm) toonde algemene pathologische bèta-activiteit in het subgenuale en pgACC, waarbij gamma-activiteit in de PCC zich uitstrekte tot precuneus en cuneus, en gecombineerd met bèta-activiteit in het parahippocampale gebied en het rechter inferieure pariëtale en midtemporale gebied. Deze gebieden vormen in wezen het standaardmodusnetwerk, dat betrokken is bij het verwerken van zelfreferentie- en lichamelijke sensatie-informatie⁴². Het is echter interessant dat verschillende delen van het standaardmodusnetwerk informatie verwerken op verschillende frequenties. Er is gesuggereerd dat het standaardmodusnetwerk bestaat uit 3-subnetwerken⁴³. Het ene deel bestaat uit de pgACC / vmPFC en is een kritiek element in een netwerk van gebieden die sensorische informatie van de externe wereld en het lichaam ontvangen, en fungeert als een sensorisch-visceromotorische schakel die zich bezighoudt met sociaal gedrag, stemmingscontrole en motivationele drive⁴³. Dit deel bij obese mensen oscilleert bij bèta-activiteit, die betrokken is bij sensorische voorspellingen⁴⁴ en status-quo-verwerking⁴⁵. Bij integratie hiervan in een recent ontwikkeld concept van gedragsveranderingen⁴⁶ waarin de pgACC de betrouwbaarheid van het huidige gedrag berekent, zou dit hypothetisch kunnen suggereren dat bij obese mensen de pgACC berekent dat de zwaarlijvige toestand de geaccepteerde referentie is. De PCC / Precuneus oscilleert bij gamma-activiteit. Gamma-activiteit is gerelateerd aan voorspellingsfouten, oftewel: verandering, en de PCC / precuneus is de belangrijkste hub van het zelfreferentiële^47,48 standaardmodus netwerk. Er kan worden verondersteld dat de PCC / Precuneus de referenties opnieuw instelt, dwz de allostasisregeling⁴⁹, door het opnieuw instellen van voorspellende referentie⁴⁹. Allostasis is betrokken bij verslaving⁵⁰, evenals obesitas (voedselverslaving)⁴⁹. In het parahippocampale gebied en rechts inferieure pariëtale en midtemporale gebieden zijn bèta- en gamma-oscillaties aanwezig. De parahippocampal is betrokken bij contextuele verwerking^51,52, terwijl het juiste pariëtale gebied inferieur betrokken is in multimodaal sensorisch integratiecentrum⁵³. Bèta / gamma-koppeling is gekoppeld aan weggelaten stimuli⁴⁴. Men zou kunnen speculeren dat de bèta- en gamma-activiteit in deze gebieden gerelateerd is aan niet-verwerking (weggelaten voedselafgeleide stimuli) in het multimodale sensorische gebied en het niet in een context plaatsen. Zo kunnen in obese mensen voedselstimuli hypothetisch worden verwerkt in een gedecontextualiseerd kader. dat wil zeggen, ongeacht de context is voedsel mogelijk smakelijk. Aan de andere kant werden er ook significante verschillen vastgesteld tussen de lage en hoge YFAS-groepen. De conjunctuuranalyse tussen lage YFAS- en hoge YFAS-groepen toonde pathologische anti-gecorreleerde rusttoestand-bèta-activiteit in de rACC / dmPFC. Dit verschil is nog opvallender in de correlatie-analyses met honger. Toenemende honger is gecorreleerd aan de toenemende gamma-activiteit in de RACC / dmPFC in de hoge YFAS-groep, vergelijkbaar met het rACC-gebied dat gecorreleerd is aan toenemende hunkering in alcoholverslaving (Fig 1 midden, S1C-D). Hetzelfde gebied wordt geactiveerd door voedselaanwijzingen, die vermoedelijk craving genereren, bij mensen met hogere YFAS-scores in een fMRI-studie⁷. In de lage YFAS-groep vertoonde de honger daarentegen een negatieve correlatie met activiteit in hetzelfde rACC-gebied. Eerdere studies hebben aangetoond dat de rACC betrokken is bij het verlangen naar alcohol⁵⁴en zowel legale als illegale drugskoorts⁵⁵. Onze bevinding suggereert dat het ook betrokken is bij het eten van voedsel. Verschillen, hoewel niet significant, in activiteit in de ACC tussen zwaarlijvige personen met hogere (> 3) versus lagere (≤2) symptomen van voedselverslaving zijn eerder gemeld⁹. De resultaten van deze studie kunnen verklaren waarom eerdere neuroimaging-onderzoeken bij obesitas tegenstrijdige resultaten hebben opgeleverd.

De ACC is het interessantste deel van het brein⁵⁶ vanwege de vele voorgestelde functies., Deze omvatten vermelding van de salience⁵⁷, Bayesiaanse voorspellingsfoutverwerking⁵⁸, weergave van de vereisten die nodig zijn voor het handhaven van de homeostatische balans⁵⁹en het besturen van geschikte gedragsreacties⁶⁰. Deze studie suggereert dat er in de hoge YFAS-groep meer aandacht is voor eten, waardoor de drang om te eten wordt gestimuleerd⁶⁰.

Honger in de NFAO-groep correleert positief met de toenemende theta-activiteit in de linker posterieure insula, een gebied dat zowel somatosensorische als viscerale sensorische input verwerkt, en het linker caudale deel van de somatosensorische cortex, dat zowel smaak als intra-abdominale sensorische informatie verwerkt.^61,62. De honger correleert daarentegen negatief met de bèta-activiteit in de linker anterieure insula, die betrokken is bij de verwerking van affectieve informatie van de achterste insula via het autonome zenuwstelsel⁶². Dit suggereert dat sensorische en affectieve verwerking van viscerale informatie in de insula gedissocieerd is in deze groep. Het is verleidelijk om te speculeren dat weerstand tegen homeostatische signalen verantwoordelijk zou kunnen zijn voor dit effect. Verdere studies zijn nodig om deze mogelijkheid te onderzoeken.

Hoe kan de tegenovergestelde pathologische rusttoestandactiviteit in de dACC resulteren in hetzelfde obese fenotype? Hoewel er nog geen verklaring bestaat, is het verleidelijk om te speculeren dat er een Bayesiaans hersenmechanisme bij betrokken kan zijn, omdat dit gebied is gekoppeld aan Bayesiaanse leer- en voorspellingsfoutverwerking.^58,63. In de hoge YFAS-groep kan een probleem met de berekening van een voorspellingsfout leiden tot een drang naar voedselinname die leidt tot obesitas⁶⁴, analoog aan wat is gesuggereerd voor alcohol en andere verslavingen⁶⁵. In de lage YFAS-groep veronderstellen we echter dat ontoereikende viscerale signalen resulteren in een foutieve voorspellingsberekening.

Het is bekend dat voedselverslaving en eetbuien sterk correleren (r = 0.78) (Imperatori, Innamorati et al. 2014) en dat de associatie tussen voedselverslaving en psychopathologie wordt gemedieerd door eetaanvallen in een klinische populatie (Imperatori, Innamorati et al. 2014). En inderdaad zien we een verband tussen YFAS- en BES-scores. Vanwege het lage aantal echte verslavende mensen (n = 3) en echte eetbuieneters (n = 2), kan dit onderzoek deze bevinding echter niet bevestigen wanneer het verder wordt geanalyseerd. Inderdaad, toen de hersenactiviteit correleerde met de score voor honger, tevredenheid, volheid, waardering en voedselwens, correleerden deze scores in zowel lage als hoge YFAS-groepen niet met de BES-score. Dit is een zwakte van deze studie. Het is echter van belang dat in een groep zonder gediagnostiseerde psychopathologie een neurofysiologisch verschil kan worden gevonden tussen lage en hoge YFAS, die niet wordt geïdentificeerd in de intermediaire groep. Dit suggereert dat hoewel deze groep met hoge YFAS mogelijk geen representatieve steekproef van psychopathologisch voedselverslaafden vertegenwoordigt, er in een groep zonder gediagnosticeerde psychiatrische ziekte nog steeds verschillen zijn tussen lage en hoge YFAS, en dat er een groep bestaat zonder psychopathologie die nog steeds heeft gemeenschappelijke elektrofysiologische kenmerken met typische verslaving, in dit geval alcoholverslaving.

Een zwakte van de studie is dat de EEG-bevindingen alleen maar correlationeel kunnen zijn. Maar voor de overlappende 'verslaving neurale activiteit', tussen alcohol en voedselverslaving is er enig voorlopig bewijs dat de rol van de dACC bij het verlangen naar causaliteit kan zijn. Inderdaad, in een casusrapport met een TEM met dubbele kegel gericht op de dACC, werd aangetoond dat rTMS een tijdelijke (2-3 weken) vermindering van alcoholverslaving kon induceren⁶⁶. Verder werd in een volgend gevalrapport een elektrode geïmplanteerd op de dACC van een alcoholverslaafde patiënt voor een meer permanente oplossing voor zijn alcoholverslaving, met een meer permanent positief resultaat⁶⁷. Dit suggereert dat de dACC inderdaad betrokken zou kunnen zijn bij het coderen van hunkering in het algemeen, zoals gesuggereerd door een eerdere meta-analyse, kijkend naar het neurale correlaat van hunkering over verschillende misbruikstoffen⁵⁵.

Een andere zwakte van het onderzoek is dat alleen een indirecte maatstaf voor specifieke eetlust werd gebruikt, namelijk voedselwens (zou je nu iets willen eten?). Hoewel het hunkeren naar voedsel een intens verlangen is om voedsel te verkrijgen en te consumeren, is eetlust meestal een intens verlangen om een ​​specifiek voedsel te consumeren (bijvoorbeeld heel vaak chocolade) en verschilt het van normale honger.

Een derde beperking van deze studie is de lage resolutie van de bronlocatie die inherent het gevolg is van een beperkt aantal sensoren (19-elektroden) en een gebrek aan vakspecifieke anatomische voorwaartse modellen. Dit is voldoende voor bronreconstructie maar leidt tot grotere onzekerheid in bronlocalisatie en verminderde anatomische precisie, en dus is de ruimtelijke precisie van de huidige studie aanzienlijk lager dan die van functionele MRI. Desalniettemin heeft de tomografie sLORETA aanzienlijke validatie gekregen van studies die LORETA combineren met andere meer gevestigde lokaliseringsmethoden, zoals functionele Magnetic Resonance Imaging (fMRI)^68,69, structurele MRI⁷⁰, Positron Emissie Tomografie (PET)^71,72,73 en werd in eerdere studies gebruikt om bijvoorbeeld activiteit in de auditieve cortex te detecteren^74,75,76. Verdere sLORETA-validatie is gebaseerd op het aanvaarden als grondwaarheid van de lokaliseringsbevindingen verkregen uit invasieve geïmplanteerde diepte-elektroden, in welk geval er verschillende onderzoeken zijn naar epilepsie^77,78 en cognitieve ERP's⁷⁹. Het is de moeite waard om te benadrukken dat diepe structuren zoals de cortex anterior cingulate⁸⁰en mesiale temporale lobben⁸¹ kan correct worden gelokaliseerd met deze methoden. Verder onderzoek kan echter de ruimtelijke precisie en nauwkeurigheid verbeteren door gebruik te maken van EEG met hoge densiteit (bijv. 128- of 256-elektroden) en subjectspecifieke kopmodellen en MEG-opnamen.

Samenvattend laten we zien dat bij obese personen, ondanks identieke fenotypische kenmerken, er ten minste twee neurobiologische mechanismen bestaan ​​die pathofysiologisch zijn.. Het meest opvallende verschil tussen deze twee zwaarlijvige groepen heeft betrekking op de tegengestelde activiteit van de dACC. Er is ook een opvallende overeenkomst tussen de voedsel- en alcoholverslaafde groepen, wat suggereert dat een hoge YFAS-score wel wijst op een verslavende aandoening gerelateerd aan voedsel en met vergelijkbare neurobiologische processen als alcoholverslaving. Onze resultaten suggereren ook dat behandelingen voor obesitas, zoals medicatie of neuromodulatie, geïndividualiseerd moeten worden op basis van de onderliggende neurobiologische pathofysiologie.

Extra informatie

Hoe dit artikel citeren: De Ridder, D. et al. De hersenen, obesitas en verslaving: een EEG neuroimaging-onderzoek. Sci. Rep. 6, 34122; doi: 10.1038 / srep34122 (2016).

voetnoten

Referenties