Biol Psychiatry. Rękopis autora; dostępny w PMC 2014 May 1.
Opublikowany w końcowym edytowanym formularzu jako:
Biol Psychiatria. 2013 maja 1; 73 (9): 877–886.
Opublikowano online 2013 Feb 23. doi: 10.1016 / j.biopsych.2013.01.014
PMCID: PMC3686098
NIHMSID: NIHMS466498
Abstrakcyjny
Tło
Ważnym krokiem w badaniach nad otyłością jest identyfikacja neurobiologicznych podstaw przetwarzania nagród niespożywczych, unikalnych dla określonych podgrup osób otyłych.
Metody
Dziewiętnaście otyłych osób szukających leczenia zespołu napadowego objadania się (BED) porównano z 19 osobami otyłymi bez BED (OB) i 19 osobami z grupy kontrolnej szczupłej (LC) podczas wykonywania zadania nagrody/straty pieniężnej, które analizuje składowe przewidywania i wyniku podczas funkcjonalnego rezonansu magnetycznego obrazowanie. Różnice w aktywacji regionalnej badano w grupach BED, OB i LC podczas perspektywy nagrody / straty, przewidywania i powiadomienia.
Efekt
W porównaniu z grupą LC, grupa OB wykazała zwiększoną aktywność brzusznej prążkowia i brzuszno-przyśrodkowej kory przedczołowej podczas faz przewidywania. W przeciwieństwie do tego, grupa BED w stosunku do grupy OB wykazała zmniejszoną obustronną aktywność prążkowia brzusznego podczas przewidywania przetwarzania nagrody / straty. Nie zaobserwowano różnic między grupami BED i LC w prążkowiu brzusznym.
wnioski
Wśród osób otyłych istnieje heterogeniczność w odniesieniu do neuronalnych korelatów przetwarzania nagrody / straty. Różnice neuronalne w oddzielnych grupach z otyłością sugerują, że wiele różnych interwencji może być ważnych w optymalizacji strategii zapobiegania i leczenia otyłości.
Neuronowe systemy nagrody – poprzez regulację apetytu, regulację masy ciała i reakcję na leczenie – są zaangażowane w otyłość (1-3). Jednak badania na otyłych populacjach wykazały, że zarówno nadreaktywność, jak i hiporeaktywność nagradzają obwody nerwowe w odpowiedzi na sygnały pokarmowe (4-8). Te pozornie niezgodne wyniki mogą odnosić się do heterogeniczności wśród osób otyłych (9). Otyłość wiąże się z różnymi formami zaburzonych zachowań żywieniowych. Na przykład grupy z otyłością i zaburzeniem z napadami objadania się (BED) różnią się od grup z otyłością niezwiązaną z napadami objadania się w wielu wymiarach behawioralnych i psychologicznych (10). Obecnie toczy się debata na temat możliwości zastosowania „uzależnienia od jedzenia” do zachowań żywieniowych; chociaż niektórzy badacze argumentują brak dowodów (11), inni proponują, że konstrukt wydaje się szczególnie odpowiedni dla pewnych podgrup otyłych, takich jak BED (12,13).
Pozornie niezgodne wyniki mogą również odzwierciedlać niepowodzenia w odpowiednim ujednoznacznieniu faz związanych z przewidywaniem i przetwarzaniem wyniku (14). Oczekiwanie na nagrodę jest powiązane z aktywnością prążkowia brzusznego (VS), podczas gdy większa przyśrodkowa aktywność kory przedczołowej jest związana z powiadomieniem o nagrodzie lub fazą wyniku przetwarzania nagrody (15-18). Badania wskazujące na żywność, dokonujące rozróżnienia antycypacyjno-konsumpcyjnego, wskazują na większą reakcję antycypacyjną w VS, śródmózgowiu, ciele migdałowatym i wzgórzu w stosunku do konsumpcyjnych faz przetwarzania nagrody u zdrowych osób (19,20). Spożywanie smacznych pokarmów wiąże się z większą aktywnością kory oczodołowo-czołowej (OFC) i wyspy, ze zwiększoną reakcją obserwowaną u osób otyłych (19,21,22). W przypadku otyłości rozróżnienie między przewidywaniem a konsumpcją jest szczególnie ważne, ponieważ wydaje się, że na spożycie energii duży wpływ ma sygnalizacja przewidywania, a nie faktyczna konsumpcja żywności (23). Zwiększone oczekiwanie na nagrodę żywnościową jest uważane za czynnik wyzwalający przejadanie się u osób otyłych (20,24).
Do tej pory badania neuroobrazowe rozróżniające przetwarzanie antycypacyjne/konsumpcyjne w populacjach z zaburzeniami odżywiania dostarczają złożonych wyników. Osoby otyłe, w stosunku do szczupłych, wykazują zwiększoną aktywność wyspy i dolnego zakrętu czołowego (IFG) podczas oczekiwania na pokarm (22). Jednak w bulimii psychicznej, zaburzeniu charakteryzującym się napadowym objadaniem się, oczekiwanie na jedzenie jest związane ze zmniejszoną aktywnością przedczołową i wyspową w porównaniu z osobami nieobjadającymi się (25). Aktywność prążkowia jest związana z zadaniami przetwarzania nagrody (15-18,26,27), a zmienione reakcje prążkowia są związane z otyłością i przyrostem masy ciała; jednakże, chociaż niektóre badania wykazują zmniejszoną aktywność po spożyciu smacznego pokarmu u osób otyłych, inne donoszą o zwiększonej odpowiedzi prążkowia (6,22,28,29).
Podobnie literatura dotycząca uzależnień zawiera pozornie niejednoznaczne odkrycia dotyczące przetwarzania nagrody, nawet przy rozróżnianiu elementów antycypacyjnych / konsumpcyjnych. Na przykład odnotowano zwiększoną aktywność prążkowia w przypadku uzależnienia od kokainy podczas przetwarzania antycypacyjnego (30), podczas gdy w przypadku uzależnienia od alkoholu odnotowano zmniejszone antycypacyjne odpowiedzi VS (31) i patologiczny hazard (32). Różnice te mogą dotyczyć konkretnych zaburzeń, względów metodologicznych/analitycznych, statusu poszukiwania leczenia lub anatomicznych cech VS; dodatkowe różnice mogą dotyczyć rodzajów wzmocnień (np. związane/niezwiązane z uzależnieniem).
Chociaż wiele badań neuroobrazowania bada procesy nagradzania związane z paradygmatami sygnałów pokarmowych w populacjach otyłych, brakuje badań nad przetwarzaniem nagród nieżywnościowych w otyłości (33,34). Zrozumienie uogólnionego przetwarzania nagrody w otyłości jest ważne, ponieważ zmiany w obwodach nagrody mogą stanowić podatność na nieuporządkowane odżywianie. W bieżącym badaniu wykorzystano funkcjonalne obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego (fMRI) do zbadania przetwarzania nagrody pieniężnej podczas przewidywania i otrzymywania wygranych / przegranych u osób otyłych z BED i bez BED oraz grupy porównawczej (LC). Zespół napadowego objadania się znacznie różni się od innych form otyłości i zaburzeń odżywiania licznymi markerami behawioralnymi, obrazem ciała, psychologicznymi i psychiatrycznymi (XNUMX).10,35,36). Jednak do tej pory tylko dwa badania neuroobrazowe zbadały biobehawioralne korelaty tego zaburzenia w porównaniu z innymi stanami otyłości. Pierwsze zaobserwowane różnice u uczestników BED z nadwagą w porównaniu z grupami z nadwagą i szczupłymi bez BED w odpowiedziach brzuszno-przyśrodkowej kory przedczołowej (vmPFC) na sygnały pokarmowe (37). Ostatnio zaobserwowaliśmy różnice w aktywacji mózgu między osobami otyłymi z BED i bez BED podczas zadania kontroli poznawczej, przy czym grupa BED wykazała stosunkowo zmniejszoną aktywację w IFG, vmPFC i wyspie (38).
Aby zbadać dalsze różnice między osobami otyłymi z BED i bez, zastosowaliśmy szeroko stosowane zadanie opóźnienia zachęty pieniężnej (MIDT) w celu zbadania przetwarzania nagród / strat (16,17,32,39,40). Postawiliśmy hipotezę, że grupa BED wykaże zmniejszoną odpowiedź w VS podczas faz przewidywania, podczas gdy grupa OB wykaże zwiększoną aktywność VS w stosunku do grupy LC. Postawiliśmy hipotezę, że zgodnie z badaniami fMRI dotyczącymi bulimii (25), podczas fazy wyników grupa BED wykazywałaby zmniejszoną aktywność vmPFC, wyspy, wzgórza i IFG w stosunku do grup bez BED. Zbadano podobieństwa w grupach BED i OB, biorąc pod uwagę potencjalne podobieństwa między osobami otyłymi w neuronowych korelacjach przetwarzania nagrody.
Metody i materiały
Uczestnicy
Uczestnikami było 57 osób dorosłych w wieku 19–64 lat (średnia wieku: 38.9, 34 kobiety), gdzie 64.9% (n = 37) zidentyfikowane jako rasy kaukaskiej, 29.0% (n = 17) zidentyfikowany jako Afroamerykanin, 5.3% (n = 3) zidentyfikowanych jako rdzenni Amerykanie i 1.8% (n = 1) zidentyfikowany jako Amerykanin pochodzenia azjatyckiego; 5.3% (n = 3) określiło się jako Latynosi, a 94.7% (n = 54) zidentyfikowany jako nie-Latynos. Informacje demograficzne są dostępne Tabela 1 i Suplement 1. Wiek został uwzględniony jako współzmienne we wszystkich analizach kontrastu grupowego, biorąc pod uwagę różnice między grupami w wieku i kontrolę potencjalnych skutków związanych z wiekiem. Wskaźnik masy ciała (BMI) w grupie BED wahał się od 30.1 do 44.1. Grupa OB obejmowała 19 osób z BMI w zakresie od 30.4 do 41.6, a grupa LC składała się z 19 osób z BMI w zakresie od 20.4 do 24.6. Grupy BED i OB nie różniły się pod względem średniego BMI i zgodnie z oczekiwaniami grupy te miały wyższe BMI niż grupa LC.
Grupa otyłych BED składała się z 19 uczestników poszukujących leczenia włączonych do randomizowanego badania kontrolowanego placebo, testującego 4-miesięczne leczenie sibutraminą i interwencje samopomocy poznawczo-behawioralnej, samodzielnie lub w połączeniu. Po opisanych tutaj podstawowych pomiarach uczestnicy przeszli protokół fMRI przed rozpoczęciem leczenia, które trwało 4 miesiące. Proponowane kryteria DSM-5 dla BED (www.dsm5.org) wykorzystano do zweryfikowania, czy wszystkie osoby z grupy BED spełniły kryteria, ale żadna osoba z grup OB lub LC nie miała w przeszłości lub obecnie ekspresji napadowego objadania się lub innych nieuporządkowanych zachowań związanych z jedzeniem.
Środki
ŚRODEK
Wszyscy uczestnicy ukończyli MIDT; zadanie i metody eksperymentalne są opisane w innym miejscu (32,39) oraz w sekcji Metody w Dodatku 1.
Przejęcie i analiza fMRI
Obrazy uzyskano za pomocą systemów MRI Siemens TIM Trio 3T (Siemens, Malvern, Pensylwania). Metody akwizycji i analizy obrazu są szczegółowo opisane w Dodatku 1. Obrazy funkcjonalne zostały wstępnie przetworzone za pomocą SPM5 (Welcome Functional Imaging Laboratory, Londyn, Wielka Brytania), znormalizowane do szablonu Montreal-Neurological-Institute i wygładzone za pomocą jądra 6 mm o pełnej szerokości w -połowa maksimum. Modelowanie pierwszego poziomu przeprowadzono z solidną regresją (41), aby zmniejszyć wpływ wartości odstających (42). Parametry ruchu i filtra górnoprzepustowego zostały uwzględnione jako dodatkowe regresory, które nie są przedmiotem zainteresowania. Pakiet analityczny Neuroelf (www.neuroelf.net) zastosowano do analizy efektów losowych drugiego poziomu. Korektę porównań wielokrotnych przeprowadzono za pomocą symulacji Monte-Carlo (np. AlphaSim), z połączonymi progami wokselowymi i klastrowymi, co dało współczynnik błędu rodzinnego wynoszący 5%. Aby zbadać aktywacje mózgu związane z zadaniami, porównaliśmy: 1) przewidywanie zysku pieniężnego z oczekiwaniem braku wyniku pieniężnego dla fazy perspektywy (A1) i przewidywania powiadomienia (A2) (odpowiednio A1Win i A2Win); 2) przewidywanie straty pieniężnej w porównaniu z przewidywaniem braku wyniku pieniężnego dla faz A1 i A2 (odpowiednio A1Loss i A2Loss); 3) „Wygrana” kontra „Neutralna” próba wyników (OCWin); oraz 4) próby z wynikami „stratnymi” i „neutralnymi” (OCLoss). Zobacz dodatek 1, aby uzyskać więcej informacji i Balodis i wsp, (32) przedstawiający strukturę próbną. Aby zbadać różnice między grupami, porównaliśmy aktywność w grupach BED, OB i LC podczas A1Win, A2Win, OCWin, A1Loss, A2Loss i OCLoss w parach t testy. Oprócz kontrastów całego mózgu przeprowadzono 2 analizy obszaru zainteresowania. Analizy te koncentrowały się na VS, ze współrzędnymi z metaanalizy obwodów mózgowych rekrutowanych podczas przewidywania bodźców pieniężnych (Rysunek 2) (43) i współrzędne obejmujące jądro półleżące (Rysunek 3) (26).
Efekt
Kontrast A1 oraz wyniki reakcji behawioralnej i afektywnej znajdują się w Dodatku 1, biorąc pod uwagę ograniczenia przestrzenne i znaczenie faz A2 i OC dla procesów uzależniających. Dodatkowo wymieniono analizę koniunkcji, w której wymieniono nakładające się aktywacje w grupach otyłych (połączone grupy BED + OB). Tabela S2 w Suplemencie 1. Wszystkie różnice między grupami są wymienione w Tabela 1. Poniżej wyniki podkreślają i opisują różnice grupowe związane z naszymi hipotezami (tj. Obszary czołowo-prążkowiowe). Wyniki analiz regionu zainteresowania przedstawiono w Ryciny 2 i I 33.
OB kontra LC
See Rysunek 1A i Tabela 2.
A2Wygrana
Podczas A2Win kontrasty OB-LC wykazały zwiększoną aktywność w prawym IFG rozciągającym się przyśrodkowo do OFC oraz w obustronnym wzgórzu rozciągającym się do prawego jądra ogoniastego, VS (Rysunek 2C, Rysunek 3C) i podwzgórze.
A2Strata
Podczas A2Loss kontrasty OB-LC wykazały zwiększoną aktywność w lewym IFG, rozciągającą się obustronnie do prawego IFG, OFC i vmPFC; prawy przyśrodkowy zakręt czołowy rozciągający się w bok do środkowego zakrętu czołowego i IFG; i lewa istota czarna śródmózgowia rozciągająca się przyśrodkowo do jądra czerwonego i jądra soczewkowatego.
OC Win
Podczas OCWin kontrasty OB-LC wykazywały stosunkowo zmniejszoną aktywność w lewym zakręcie przedśrodkowym rozciągającym się grzbietowo do środkowego zakrętu czołowego i postcentralnego.
OCStrata
Podczas OCLoss kontrasty OB-LC wykazały zmniejszoną aktywność w lewym zakręcie przedśrodkowym rozciągającym się do przyśrodkowego zakrętu czołowego i postcentralnego.
ŁÓŻKO kontra LC
See Rysunek 1B i Tabela 2.
A2Wygrana
Podczas A2Win kontrasty BED-LC wykazały stosunkowo zwiększoną aktywność w grzbietowym zakręcie ogoniastym rozciągającym się do środkowego zakrętu czołowego, wyspy i klaustrum oraz w lewym zakręcie obręczy rozciągającym się do jądra ogoniastego (Rysunek 2D). Obserwowano zmniejszoną aktywność w zakręcie czołowym grzbietowo-przyśrodkowym.
A2Strata
Podczas A2Loss kontrasty BED-LC wykazały stosunkowo zwiększoną aktywność w prawym jądrze ogoniastym rozciągającym się do IFG. Względnie zmniejszoną aktywność zaobserwowano w prawym środkowym zakręcie czołowym rozciągającym się grzbietowo do przyśrodkowego zakrętu czołowego.
OC Win
Podczas OCWin kontrasty BED-LC wykazały stosunkowo zmniejszoną aktywność w prawym górnym zakręcie skroniowym rozciągającym się do wyspy, zakrętu obręczy i tylnego zakrętu obręczy; lewy płat ciemieniowy dolny rozciągający się do wyspy, tylnego zakrętu obręczy, górnego / środkowego zakrętu skroniowego, VS, jądra ogoniastego, zakrętu zaśrodkowego, przedklinka, klina, górnego / środkowego zakrętu potylicznego i culmen; obustronny przedni zakręt obręczy rozciągający się bocznie do prawego IFG, jądra ogoniastego i klaustrum; obustronny przyśrodkowy zakręt czołowy; i prawy VS.
OCStrata
Podczas OCLloss kontrasty BED-LC wykazały stosunkowo zmniejszoną aktywność w lewym zakręcie przedśrodkowym rozciągającym się do prawego zakrętu obręczy, obustronnego przedniego zakrętu obręczy, lewego płata przyśrodkowego, prawego zakrętu zaśrodkowego i prawego płata przyśrodkowego; prawy górny zakręt skroniowy rozciągający się do poprzecznego zakrętu skroniowego, zakrętu postcentralnego i wyspy; lewa wyspa rozciągająca się do zakrętu przedśrodkowego i zakrętu postcentralnego; lewy tylny zakręt obręczy rozciągający się do zakrętu językowego, obustronnego przedklinka i klina; i prawe śródmózgowie rozciągające się do wzgórza i kulmenu.
ŁÓŻKO kontra OB
See Rysunek 1C i Tabela 2.
A2Wygrana
Podczas A2Win kontrasty BED-OB wykazały stosunkowo zmniejszoną aktywność w jądrze soczewkowatym rozciągającym się obustronnie do VS (Rysunek 2B, Rysunek 3B), podwzgórze, wzgórze, jądro ogoniaste, skorupa i czerwone jądro śródmózgowia; w prawym zakręcie obręczy rozciągającym się obustronnie do przyśrodkowego / górnego zakrętu czołowego; prawa wyspa rozciągająca się do górnego zakrętu skroniowego; oraz w lewym zakręcie przedśrodkowym rozciągającym się do IFG.
A2Strata
Podczas A2Loss kontrasty BED-OB wykazały stosunkowo zmniejszoną aktywność w czerwonym jądrze śródmózgowia rozciągającym się do wzgórza, obustronnego VS i istoty czarnej; przyśrodkowy zakręt czołowy rozciągający się do zakrętu zaśrodkowego, zakrętu obręczy, płata ciemieniowego dolnego, zakrętu zaśrodkowego i zakrętu czołowego górnego; lewa wyspa rozciągająca się do górnego zakrętu skroniowego; środkowy zakręt czołowy rozciągający się do przedniego zakrętu obręczy i przyśrodkowego zakrętu czołowego; i lewy zakręt przedśrodkowy rozciągający się do zakrętu postcentralnego.
OC Win
Podczas OCWin kontrasty BED-OB wykazały stosunkowo zmniejszoną aktywność w wyspie, jądrze soczewkowatym, zakręcie para-hipokampowym, klinie, wzgórzu i górnym zakręcie skroniowym; prawy górny zakręt skroniowy rozciągający się na wyspę, zakręt przedśrodkowy i IFG; prawy przyśrodkowy zakręt czołowy rozciągający się do przedniego zakrętu obręczy, obustronnego VS i jądra ogoniastego; i lewe jądro ogoniaste.
OCStrata
Podczas OCLoss kontrasty BED-OB nie wykazały różnic grupowych w obszarach czołowo-prążkowiowych (Tabela 1 wymienia wszystkie różnice grupowe).
Dyskusja
Zaobserwowano znaczące różnice między grupami BED, OB i LC w sposób, który częściowo potwierdził nasze hipotezy: znaczące przewidywane różnice w VS zaobserwowano podczas faz wygranej / przegranej A2 w kontrastach BED – OB (ale nie BED – LC); Porównania BED-OB podczas tych faz ujawniły zmniejszone antycypacyjne odpowiedzi VS w BED, podczas gdy kontrasty OB-LC wykazały podwyższone odpowiedzi VS w OB. Wzorce te dotyczyły również różnic grupowych w śródmózgowiu, wzgórzu i ciele migdałowatym, sugerując zróżnicowaną rekrutację obwodów afektywnych i/lub motywacyjnych (44,45). Przetwarzanie wyników u uczestników BED wiązało się ze zmniejszoną aktywnością przedczołową i wyspową w stosunku do obu grup bez BED. Implikacje biologiczne i kliniczne omówiono tutaj w odniesieniu do różnic między kontrastami grupowymi podczas faz przewidywania i nagrody za wynik.
Przetwarzanie przewidywań
Zgodnie z naszymi hipotezami przetwarzanie antycypacyjne było związane ze zmniejszoną obustronną aktywnością VS w BED w stosunku do uczestników OB. I odwrotnie, kontrasty OB-LC ujawniły zwiększoną dwustronną rekrutację VS podczas tej fazy u uczestników OB. Ponadto wykazano rozbieżną sygnalizację BED-OB w śródmózgowiu, ciele migdałowatym i wzgórzu - obszarach wcześniej zidentyfikowanych w paradygmatach sygnałów pokarmowych jako bardziej reagujących podczas przewidywania w stosunku do konsumpcyjnych procesów nagrody (19,20). Wyniki te dostarczają zatem pewnych wyjaśnień pozornie niejednoznacznych wyników przetwarzania nagród związanych z hipo- i nadpobudliwością w otyłości i podkreślają znaczenie rozróżnienia między podtypami otyłości a fazami nagrody przewidującymi wyniki. VS, szczególnie jądro półleżące, jest silnie zaangażowane w przetwarzanie nagrody, zwłaszcza w odniesieniu do zmian stanu afektywnego i zachowań ukierunkowanych na cel (46-48). Nasze odkrycia dotyczące zmniejszonej odpowiedzi prążkowia w grupie BED, w stosunku do grupy OB, w fazach wygranej / przegranej A2 są zgodne z wynikami MIDT w innych populacjach charakteryzujących się problemami z kontrolą impulsów, w tym z patologicznym hazardem, deficytem uwagi / zespołem nadpobudliwości , uzależnienie od alkoholu i pozytywne historie rodzinne dotyczące alkoholizmu (31,32,39,49,50). Podobne do patologicznych wyników związanych z hazardem (37), względna hipoaktywność czołowo-prążkowa u uczestników BED była mniej specyficzna dla fazy niż przypuszczano. Względnie zmniejszona aktywność czołowo-prążkowia wystąpiła zarówno w fazie przewidywania, jak i wyniku oraz w warunkach wygranej i przegranej (Rysunek 1), wskazując w BED na uogólniony wzór zmniejszonego przetwarzania nagród i strat czołowo-prążkowiowych. Ponadto kontrasty BED – LC i BED – OB dały podobny wzór różnic w fazach wyników w MIDT, szczególnie w regionach wyspiarskich i prążkowia. Jednak niewiele różnic w obszarach czołowo-prążkowiowych podczas fazy antycypacji w kontrastach BED-LC sugeruje, że grupę BED można najlepiej scharakteryzować zmianami podczas faz wynikowych, podczas gdy grupa OB wyróżnia się nadpobudliwością podczas faz przewidywania.
Związek z teoriami uzależnień
Zmniejszone przetwarzanie antycypacyjne może stanowić ważnego prekursora w rozwoju BED. „Syndrom niedoboru nagrody” zakłada, że osoby z niską wyjściową aktywnością układu nerwowego nagradzającego mogą spożywać jedzenie lub angażować się w zachowania uzależniające w wysiłkach kompensacyjnych mających na celu stymulację aktywności w tych obszarach (51). Zmienione odpowiedzi śródmózgowia obejmujące istotę czarną zarówno w fazie A2W, jak i A2L w kontrastach BED-OB i OB-LC sugerują zmiany w dopaminergicznych szlakach nerwowych. Rzeczywiście, VS, podwzgórze, wzgórze i kora przedczołowa reprezentują dominujące obszary projekcji mezokortykolimbicznego układu dopaminowego, zgodne z rolą tego neuroprzekaźnika w przetwarzaniu nagrody (52,53). Chociaż fMRI nie może jednoznacznie powiązać zmian aktywności z dopaminą, połączone badania fMRI i pozytonowej tomografii emisyjnej wykazują zwiększoną aktywność dopaminergiczną w obszarach kory przedczołowej, ponieważ osoby oczekują i otrzymują nagrody pieniężne (54). W BED obserwuje się zmiany dopaminergiczne (55-57), a uwalnianie dopaminy w prążkowiu podczas stymulacji pokarmu jest pozytywnie związane z ograniczeniem diety (58). Niemniej jednak model dopaminergiczny BED-hipo-aktywny / OB-hiperaktywny może nadmiernie uprościć podstawowe procesy; zmiany mogą odnosić się do określonych stadiów zaburzeń, tak że początkowa nadwrażliwość tego układu może ulec obniżeniu z okresowym przejadaniem się wysokotłuszczowych lub słodkich pokarmów (59-61). Zgodnie z teorią zachęty-wyrazistości, hedoniczny wpływ (tj. „lubienie”) przetwarzania konsumpcyjnego może się zmniejszyć po nadmiernej konsumpcji, podczas gdy komponent zachęty-wyrazistości (tj. „chcenia”) jest zwiększony. W obecnym badaniu uczestnicy BED wykazali zmniejszone przetwarzanie antycypacyjne w stosunku do grupy OB do wskazówek pieniężnych; możliwe jest, że ekspozycja na sygnały pokarmowe (tj. bodźce specyficzne dla zaburzenia) może zwiększyć aktywność sieci czołowo-prążkowiowych (37).
W przeciwieństwie do grupy BED, różnice w grupie OB-LC były w większości zawarte w fazach przewidywania. Odkrycia w grupie OB (w stosunku do LC) zwiększonej przyśrodkowej / bocznej aktywacji OFC, prążkowia, ciała migdałowatego i hipokampa podczas przetwarzania antycypacyjnego są zgodne z podobnymi wzorami odpowiedzi odnotowanymi podczas prezentacji wskazówek dotyczących jedzenia (7) i popieraj ideę większego oczekiwania na nagrodę w tej grupie.
Przetwarzanie wyników
Zgodnie z naszymi hipotezami, uczestnicy BED wykazali stosunkowo zmniejszoną aktywność w regionach przedczołowych i wyspowych podczas faz wynikowych, w stosunku zarówno do grup OB, jak i LC. Odkrycia te są zgodne z doniesieniami dotyczącymi bulimii pełnej i podprogowej, gdzie osoby wykazują zmniejszoną aktywność w lewym środkowym zakręcie czołowym, wysepce i prawym zakręcie przedśrodkowym podczas spożywania smacznych pokarmów (25). Dodatkowo vmPFC i atrofia prawej wyspy są powiązane z etiologią kompulsywnego objadania się (62). Zarówno w kontrastach BED – OB, jak i BED – LC, u uczestników BED widoczna jest zmniejszona obustronna aktywność wyspy rozciągająca się na IFG. Wyspa stanowi pierwotną korę smakową, ale jest również zaangażowana w sygnalizację homeostatyczną (63-65). Dlatego wyniki potwierdzają ideę zmienionego uogólnionego przetwarzania nagrody w BED. Zmieniona świadomość interoceptywna poprzez stępioną aktywność wyspy, szczególnie podczas przetwarzania wyników, sugeruje upośledzoną zdolność do integracji informacji o nagrodzie odnoszących się do aktualnego stanu jednostki. Ponadto IFG jest zaangażowany w interakcję między przetwarzaniem poznawczym i motywacyjnym podczas kontroli hamowania (66-68); dlatego zbiorowe zmniejszone IFG i sygnalizacja wyspowa mogą mieć wpływ na pomiar sygnałów głodu / sytości.
Mocne strony, ograniczenia i przyszłe kierunki
Według naszej wiedzy, obecne badanie jest pierwszym badaniem fMRI dotyczącym uogólnionego przetwarzania nagrody w różnych fazach nagrody i między podgrupami otyłości, w tym z BED. Zastosowanie paradygmatu przetwarzania nagrody w grupach otyłych wykazujących różne zachowania żywieniowe zapewnia lepszy wgląd w potencjalne biomarkery każdego fenotypu. W ten sposób obecne badanie analizuje określone neuronalne korelaty związane z wzorcami zachowań żywieniowych od tych związanych z otyłością. Dodatkowo zadanie fMRI daje możliwość zbadania wzorców neurofunkcjonalnych związanych z procesami nagrody/straty, które mogą promować określone wzorce odżywiania.
Obecne badanie jest ograniczone kilkoma czynnikami. Mała liczba mężczyzn w grupie BED uniemożliwiła zbadanie różnic między płciami; podawanie kwestionariuszy żywieniowych we wszystkich grupach mogło również zidentyfikować inne ważne cechy żywieniowe. Poprzednie badania wykazały różnice związane z ciężkością BED w próbkach klinicznych i społecznych (69); dlatego możliwe jest, że charakter poszukiwania leczenia odróżniał BED od grup OB i LC. Niektóre z wyników całego mózgu nie przetrwały konserwatywnej poprawki Bonferroniego dla wielokrotnych porównań odnoszących się do sześciu faz MIDT i trzech badanych grup diagnostycznych.
Przyszłe badania mogłyby dokładniej zbadać podobieństwa między grupami BED i OB; w bieżącym badaniu analizy koniunkcji zidentyfikowały nakładanie się w większej liczbie obszarów grzbietowych i tylnych (Tabela S2 w Suplemencie 1). Ponadto zaobserwowano niewielkie nakładanie się grup otyłych w kontrastach BED – LC i OB – LC. Zgodne obszary pojawiały się głównie podczas faz wynikowych oraz w bardziej grzbietowych tylnych obszarach, w tym zmniejszona aktywność tylnego zakrętu obręczy, przedklinka i zakrętu przedśrodkowego podczas obu faz wyników. Obszary te są zaangażowane w oczekiwanie na nagrodę i kontrolę uwagi; na przykład tylnemu zakrętowi obręczy przypisuje się rolę w sygnalizowaniu zmian środowiskowych, w tym wyniku nagrody, ze zwiększoną aktywnością odpowiadającą zmianom stanu wewnętrznego lub zmiennych środowiskowych (70). Zmniejszona aktywność w tych obszarach w grupach otyłych sugeruje zmiany uwagi i motywacji podczas informacji zwrotnej w fazach wyników.
Przyszłe badania powinny również zbadać możliwe różnice związane z płcią, statusem palenia i zachowaniami związanymi z poszukiwaniem leczenia u osób otyłych. Kolejnym ważnym krokiem będzie zrozumienie, w jaki sposób te układy neuronowe oddziałują na mechanizmy homeostatyczne (71,72) i dodatkowo powiązać je z przewlekłością/czasem trwania otyłości i/lub BED. Badania podłużne mogą ponadto dostarczyć czasowych powiązań między zmianami masy ciała a przetwarzaniem systemu nagrody oraz zidentyfikować markery biologiczne związane ze spożyciem pokarmu poprzedzającym rozwój otyłości. Chociaż obecny projekt eksperymentalny nie może rozróżnić, czy te różnice są przyczyną czy konsekwencją otyłości lub objadania się, to jednak mają one znaczące implikacje dla leczenia otyłości. Terapie skoncentrowane na stymulacji aktywności układu limbicznego kortykostriatalnego mogą stanowić ważne strategie leczenia BED. Mówiąc szerzej, odkrycia te sugerują potencjalne znaczenie polityki zdrowotnej w regulowaniu żywności wysokotłuszczowej i wysokocukrowej, która może zmieniać reakcję na nagrodę u osób zagrożonych napadami objadania się i otyłością (73).
wnioski
Obecne badanie stanowi ważny krok w badaniu grup osób z otyłością i mózgowych korelatów przetwarzania nagród nieżywnościowych. Ustalenia dotyczące zmniejszonego przetwarzania korowo-prążkowiowego u uczestników BED w fazach przewidywania i nagradzania wyników w stosunku do grup OB i LC sugerują zmniejszoną rekrutację sieci zaangażowanych w przetwarzanie nagród i samoregulację. Dane te dostarczają również dowodów na podobne zmiany w układzie nerwowym pośredniczące w przetwarzaniu nagrody w innych zaburzeniach kontroli impulsów, takich jak patologiczny hazard i uzależnienie od alkoholu. Włączenie grup BED i OB stanowi kluczowy krok w rozważaniu, w jaki sposób złożone zachowania przyczyniają się do otyłości. W sumie obecne odkrycia sugerują rozbieżne substraty neuronowe w abstrakcyjnym przetwarzaniu nagród, wyróżniające określone podgrupy osób otyłych. Dane te mogą dostarczyć wglądu w pozornie niejednoznaczne ustalenia dotyczące aktywności VS w badaniach nad otyłością.
Podziękowanie
Wsparcie zostało udzielone w ramach grantów: National Institutes of Health (NIH) granty R01-DA019039, P20-DA027844, P50-AA012870, R01-DA020908, R01-AA016599, RL1-AA017539, K12-DA00167, R01 DK073542, PL1-DA024859 2 i 24K070052 DKXNUMX. Jesteśmy wdzięczni Scottowi Bullockowi, Jessice Montoyi, Naaili Panjwani, Monice Solorzano, Jocelyn Topf, Katie VanBuskirk, Rachel Barnes i Robinowi Mashebowi za pomoc w realizacji projektu. Za treść manuskryptu odpowiadają wyłącznie autorzy i niekoniecznie odzwierciedla ona oficjalne poglądy którejkolwiek z agencji finansujących.
Dr Potenza konsultował się i doradzał firmie Boehringer Ingelheim; konsultował się i ma interesy finansowe w Somaxon; otrzymał wsparcie badawcze od NIH, Veterans Administration, Mohegan Sun Casino, Narodowego Centrum Odpowiedzialnej Gry i stowarzyszonego z nim Institute for Research on Gambling Disorders, Forest Laboratories, Psyadon, Ortho-McNeil, Oy-Control/Biotie i farmaceutyków GlaxoSmithKline; uczestniczył w ankietach, mailingach lub konsultacjach telefonicznych związanych z uzależnieniem od narkotyków, zaburzeniami kontroli impulsów lub innymi tematami zdrowotnymi; doradzał kancelariom prawnym i federalnemu obrońcy publicznemu w sprawach związanych z zaburzeniami kontroli impulsów; zapewnia opiekę kliniczną w Departamencie Zdrowia Psychicznego i Uzależnień w Connecticut Program usług związanych z hazardem; przeprowadzał przeglądy dotacji dla NIH i innych agencji; wygłaszał wykłady akademickie podczas wielkich rund, wydarzeń związanych z kontynuacją edukacji medycznej oraz w innych miejscach klinicznych lub naukowych; i generowane książki lub rozdziały książek dla wydawców tekstów dotyczących zdrowia psychicznego.
Przypisy
Wszyscy pozostali autorzy nie zgłaszają żadnych biomedycznych interesów finansowych ani potencjalnych konfliktów interesów.
Dodatkowe materiały cytowane w tym artykule są dostępne online pod adresem http://dx.doi.org/10.1016/j.biopsych.2013.01.014.
Referencje