Sci Rep. 2016 Nov 23; 6: 37126. doi: 10.1038 / srep37126.
De Ridder D1, Manning P2, Leong SL1, Ross S2, Vanneste S3.
Sumário
A homeostase é a base da medicina moderna e a alostase, uma elaboração adicional da homeostase, foi definida como estabilidade através da mudança, que foi posteriormente modificada para a redefinição de referência preditiva. Tem sido sugerido que o prazer está relacionado à saliência (relevância comportamental), e a abstinência tem sido associada à alostase em tipos de dependência. Surge a questão de como se relacionam as assinaturas clínicas e neurais de prazer, saliência, alostase e abstinência, tanto em estado não viciado como viciado. O estado de repouso EEGs foi realizado em pessoas 66, envolvendo um grupo obeso viciado em alimentos, um grupo obeso não-alimentar viciado e um grupo controle magro. Análises de correlação foram realizadas em dados comportamentais, e análises de correlação, comparativa e conjunta foram realizadas para extrair relações eletrofisiológicas entre prazer, saliência, alostase e abstinência. Prazer / gostar parece ser a expressão fenomenológica de que suficientes estímulos salientes são obtidos, e a retirada pode ser vista como um incentivo motivacional, porque devido à reposição de referência alostática, mais estímulos são necessários. Além disso, em contraste com o não vício, uma saliência patológica, não adaptativa, ligada à comida, resulta em abstinência mediada pela redefinição de referência alostática persistente.
PMID: 27876789
DOI: 10.1038 / srep37126
Introdução
O conceito de homeostase é fundamental para nossa compreensão de como os processos fisiológicos normais são regulados. Ela encapsula a capacidade do corpo de manter todos os parâmetros do ambiente interno do organismo dentro de limites que permitem a um organismo sobreviver1. Foi proposto que a sobrevivência dependesse de dois mecanismos importantes: os necessários para manter um estado estacionário fisiológico (homeostase) e aqueles necessários para atender às demandas externas repentinas (emergência).2. Em outras palavras, o ambiente interno (milieu intérieur) deve ser mantido em equilíbrio com o ambiente externo2.
A homeostase é predominantemente baseada em mecanismos de feedback negativo que não são particularmente adaptáveis a um ambiente em constante mudança, especialmente porque criaturas multicelulares desenvolveram mobilidade. Nessas circunstâncias, os estímulos sensoriais preditivos permitem a redefinição de referência dos sistemas homeostáticos para melhor adaptação a um ambiente em constante mudança.3. Este mecanismo tem sido chamado de allostasis, que pode ser pensado como "estabilidade através da mudança"4. A alostase é importante porque permite o ajuste de uma referência ou set point às demandas previstas com base na memória e no contexto3. O componente preditivo da alostase é a diferença fundamental entre ela e a homeostase, que é apenas responsiva. Vantagens propostas de mecanismos alostáticos incluem erros (1) são reduzidos em magnitude e frequência, (2) capacidades de resposta de diferentes componentes são combinadas, (3) recursos são compartilhados entre sistemas para minimizar capacidades de reserva e (4) erros são lembrados e usados para reduzir erros futuros3.
Inicialmente a alostase foi considerada um processo patológico5. Por exemplo, na dependência, o grau de prazer experimentado por uma substância viciada diminui para a mesma quantidade de substância ao longo do tempo, resultando em uma ingestão progressivamente maior da substância viciada para uma resposta hedônica cada vez menor. Em outras palavras, a referência hedônica redefinida estava levando ao vício5. No entanto, foi recentemente sugerido que a alostase é uma resposta fisiológica normal para manter a estabilidade quando os parâmetros estão fora da faixa normal homeostática, redefinindo os parâmetros do sistema para um novo ponto de ajuste.4,5,6.
O substrato neurobiológico e neurofisiológico subjacente da alostase ainda não foi definido. Em nível de sistemas, a ínsula e o cingulado anterior têm sido implicados na alostase da dor7,8.
A obesidade pode ser pensada como uma mudança no ponto de referência ou ponto de ajuste homeostático para o peso corporal ou entrada de energia. Embora controverso, também foi sugerido que pelo menos um subconjunto de indivíduos obesos pode ter uma tendência viciante em relação à alimentação.9,10. Recentemente, foi desenvolvido um questionário capaz de identificar padrões alimentares semelhantes aos comportamentos observados em áreas clássicas de dependência.11,12: substância consumida em maior quantidade e por um período maior do que o pretendido; desejo persistente ou repetidas tentativas frustradas de desistir; tempo / atividade significativa obtida para obter, usar ou recuperar; importantes atividades sociais, ocupacionais ou recreativas abandonadas ou reduzidas; o uso continua apesar do conhecimento das conseqüências adversas; tolerância; sintomas de abstinência característicos; substância utilizada para aliviar a abstinência; e uso que causa comprometimento ou sofrimento clinicamente significativo.
Tem sido sugerido que, no vício alimentar 'querer', o que foi cunhado saliência de incentivo13, torna-se sensibilizado e dissociado de "gostar", que normalmente permanece inalterado ou pode desenvolver uma resposta de prazer embotada à comida14. O resultado é a ingestão excessiva de alimentos, apesar do prazer mínimo estar relacionado à abstinência, o que pode ser visto como um incentivo motivacional para ingerir mais alimentos.14.
A ingestão de alimentos deve ter relevância comportamental (ou seja, saliência) em pessoas magras e obesas, como a ingestão de energia é necessária para se manter vivo. Na dependência alimentar, é hipotetizado que a comida ganha uma saliência anormal ou paradoxal, e é considerada importante em termos comportamentais, mesmo que tenha sido ingerido alimento suficiente para satisfazer as necessidades energéticas. Essa saliência paradoxal poderia redefinir a referência ou o ponto de ajuste para a saciedade ao obter alimentos que, subsequentemente, estimularão mais a ingestão de alimentos. Além disso, a referência de restabelecimento da saciedade (alostase) também poderia levar à abstinência na ausência do estímulo atípico alimentar importante para o comportamento, aumentando ainda mais a ingestão de alimentos. Isso leva à previsão de que na saliência e alostase do vício alimentar estão relacionados, em contraste com a dependência não alimentar, que pode ser testada experimentalmente. Neste estudo, investigamos clinicamente como o prazer, a saliência, a alostase e a abstinência são relacionados com base em autorrelatos comportamentais de pessoas obesas com dependência alimentar, pessoas obesas sem dependência alimentar e indivíduos magros. Além disso, analisamos a atividade cerebral e os correlatos de conectividade de prazer, saliência, alostase e retirada e analisamos como eles se relacionam, observando a atividade e a conectividade sobrepostas e diferenciadas.
Métodos e Materiais
Os participantes da pesquisa
Vinte adultos saudáveis com peso normal e participantes obesos 46 (ver tabela 1 para as características iniciais) foram recrutados da comunidade por meio de um anúncio de jornal. Os critérios de inclusão incluíram participantes do sexo masculino ou feminino com idade entre 20 e 65 anos e um IMC 19 – 25 kg / m2 (grupo magro) ou> 30 kg / m2 (grupo obeso). Os participantes foram excluídos se tivessem outras co-morbidades significativas, incluindo diabetes, malignidade, doença cardíaca, hipertensão não controlada, doença psiquiátrica, traumatismo craniano anterior ou qualquer outra condição médica significativa.
Os 20 adultos saudáveis e com peso normal com IMC entre 18.5 e 24.9 foram recrutados para servir como um grupo controle para verificar quais correlatos neurais para prazer, saliência, alostase e abstinência estão em um peso normal, grupo não alimentar viciado e como viciado em alimentos e As pessoas obesas dependentes não alimentares diferem em sua atividade cerebral e conectividade funcional com controles saudáveis não obesos.
Procedimentos
Todos os potenciais participantes compareceram às instalações de pesquisa para uma visita de triagem e para realizar procedimentos de consentimento informado. O protocolo do estudo foi aprovado e realizado de acordo com o Comitê de Ética de Saúde e Deficiência do Sul (LRS / 11 / 09 / 141 / AM01). Todos os participantes foram submetidos a medidas antropométricas, exame físico e gasto energético de repouso e análise da composição corporal. Posteriormente, os participantes que preencheram os critérios de inclusão relataram à instituição após um jejum noturno para análise de EEG, coleta de sangue e avaliação de questionários.
Avaliações de questionários
YFAS Yale Food Addiction Scale (YFAS) é um questionário padronizado auto-relatado, baseado nos códigos do DSM-IV para os critérios de dependência de substâncias, para identificar indivíduos com alto risco de dependência alimentar, independentemente do peso corporal12,15,16. Embora não exista atualmente nenhum diagnóstico oficial de “dependência alimentar”, o YFAS foi criado para identificar pessoas que exibiram sintomas de dependência em relação a determinados alimentos. O YFAS é uma ferramenta psicometricamente validada que consiste em perguntas 27 que identificam padrões alimentares semelhantes aos comportamentos observados em áreas clássicas de dependência.12. O YFAS também pode ser dividido em subescalas 8 com domínios semelhantes aos do transtorno de uso de substâncias: substância tomada em maior quantidade e por um período maior do que o pretendido; desejo persistente ou repetidas tentativas frustradas de desistir; tempo / atividade significativa obtida para obter, usar ou recuperar; importantes atividades sociais, ocupacionais ou recreativas abandonadas ou reduzidas; o uso continua apesar do conhecimento das conseqüências adversas; tolerância; sintomas de abstinência característicos; substância utilizada para aliviar a abstinência; e uso que causa comprometimento ou sofrimento clinicamente significativo. Usando a escala do sistema de pontuação contínua calculamos uma pontuação YFAS de 7 para cada participante (2). Mas, a fim de dicotomizar a escala contínua em um grupo viciado em alimentos versus viciado não alimentar, realizamos uma divisão mediana, com um grupo baixo e alto de YFAS, de modo que os correlatos neurais de prazer, saliência, alostase e abstinência na obesidade alimentar viciada podem ser em comparação com obesidade não-alimentar viciada e um grupo de controle enxuto. Assim, uma divisão mediana foi aplicada no YFAS para o grupo obesidade. Oito participantes tiveram uma pontuação igual à mediana (= 3) e foram excluídos da análise. Os participantes com uma pontuação menor que a mediana foram designados para o baixo grupo YFAS, enquanto aqueles com pontuação maior que a mediana foram designados para o grupo YFAS alto.
Avaliação de tendências gerais de dependência
A tendência geral de dependência de pessoas dependentes de alimentos em múltiplos domínios foi investigada usando o questionário geral de tendências aditivas (GATQ). Isto é baseado no conceito de transferência de dependência, ou seja, quando um vício é tratado, por exemplo, vício alimentar por cirurgia gástrica, que pessoas dependentes se tornam, por vezes, dependentes de outras substâncias ou apresentam outros comportamentos de dependência.17.
Com base na literatura disponível, pode haver um mecanismo patofisiológico universal subjacente à dependência / abuso de substâncias em geral18, estamos interessados em encontrar os correlatos neurais do prazer, saliência, alostase e abstinência em geral no cérebro viciado, bem como em pessoas sem tendências aditivas. Portanto, usamos uma versão modificada do questionário geral de tendências aditivas19. O questionário pontua alto em confiabilidade e tem boa validade de construto19. Quatro itens relacionados à dependência foram registrados para cada um dos seguintes domínios 12: álcool, cigarros, drogas, cafeína, chocolate, exercícios, jogos de azar, música, internet, compras, trabalho e amor / relacionamentos. Esses itens relacionados ao vício eram (1) se os participantes consideravam a substância / atividade como importante em termos de comportamento (saliência), (2) se a consideravam prazerosa (3) se sentiam necessidade de consumir mais / se envolver mais para conseguir o mesmo efeito (alostase) e (4) se sentem desconforto quando interrompem o uso (abstinência). Cinco escalas de resposta de ponto que variam de (1) muito falso para mim (5) muito verdadeiro para mim foram usadas para cada item. Todas as escalas relacionadas à dependência apresentam altos níveis de consistência interna (por exemplo, para a escala total de dependência de itens 96, alfa = 0.93). As pontuações médias para cada um dos itens relacionados ao vício 4 (prazer, saliência, alostase e abstinência) foram calculadas em todos os domínios 12, de modo a representar uma pontuação verdadeira para uma tendência geral de dependência.
Estatísticas
Uma comparação entre o grupo enxuto, o YFAS baixo e o YFAS elevado foi conduzida usando uma ANOVA usando associação de grupo como variável independente e os domínios 8 da YFAS como variáveis dependentes. Além disso, aplicamos uma correlação de Pearson entre as quatro medidas de tendências gerais de dependência para todo o grupo, bem como para os grupos enxuto, baixo YFAS e alto YFAS separadamente. Além disso, realizamos uma análise de regressão de mediação20 no alto grupo YFAS para ter uma melhor compreensão da relação entre saliência, alostase e retirada. Em vez de uma relação causal direta entre a variável independente (saliência) e a variável dependente (retirada), um modelo de mediação foi calculado para determinar se a variável independente influencia a variável mediadora (alostase), que por sua vez influencia a variável dependente (retirada).
Dados de imagem
Coleta de dados EEG
Estado de repouso EEGs foram registrados, como os autores estavam interessados em elucidar os correlatos neurais de prazer, saliência, alostase e retirada como mecanismos subjacentes presentes no cérebro (comida) viciado. A hipótese é que existem assinaturas neurais no cérebro, mesmo quando pessoas (alimentares) viciadas não estão expostas à substância do abuso (comida), que pode ser detectada, o que predispõe as pessoas ao vício (alimentar).
Os dados do EEG foram registrados por procedimento padrão. As gravações foram realizadas em uma sala totalmente iluminada com cada participante sentado em uma cadeira pequena, mas confortável. A gravação real durou aproximadamente cinco minutos. Os pacientes foram instruídos a permanecerem quietos e relaxar suas mandíbulas e pescoço com os olhos fechados, concentrando-se em um ponto à frente deles. O EEG foi amostrado usando amplificadores Mitsar-201 (NovaTech http://www.novatecheeg.com/) com eletrodos 19 colocados de acordo com a colocação padrão 10 – 20 Internacional (Fp1, Fp2, F7, F3, F4, T8, C7, C3, P4, P8, P7, P3, O4 O8). Os participantes se abstiveram do consumo de álcool 1 horas antes do registro EEG e de bebidas com cafeína no dia da gravação, a fim de evitar alterações induzidas pelo álcool no EEG21 ou uma diminuição do poder alfa induzida por cafeína22,23. A vigilância dos participantes foi monitorada por parâmetros do EEG, como a diminuição do ritmo alfa ou o surgimento de fusos, pois a sonolência é refletida no aumento do poder teta24. As impedâncias foram verificadas para permanecer abaixo de 5 kΩ. Os dados foram coletados com olhos fechados (taxa de amostragem = 500 Hz, banda passada 0.15 – 200 Hz). Os dados off-line foram reamostrados para 128 Hz, passa-banda filtrada no intervalo 2-44 Hz e subsequentemente transposta para o Eureka! Programas25, plotados e cuidadosamente inspecionados para a rejeição manual de artefatos. Todos os artefatos episódicos, incluindo piscar de olhos, movimentos oculares, apertamento dos dentes, movimento do corpo ou artefato de ECG, foram removidos do fluxo do EEG. Além disso, uma análise de componentes independentes (ICA) foi realizada para verificar se todos os artefatos foram excluídos. Para investigar o efeito da possível rejeição do componente ICA, comparamos os espectros de potência com duas abordagens: (1) somente após a rejeição do artefato visual, e (2) após a rejeição adicional do componente ICA. A potência média em delta (2 – 3.5 Hz), teta (4 – 7.5 Hz), alpha1 (8 – 10 Hz), alpha2 (10 – 12 Hz), beta1 (13 – 18 Hz), beta2 (18.5 – 21 Hz ), bandas beta3 (21.5 – 30 Hz) e gama (30.5 – 44 Hz)26,27,28 não mostrou diferença estatisticamente significante entre as duas abordagens. Portanto, estávamos confiantes em relatar os resultados de dados de correção de artefatos em duas etapas, ou seja, rejeição de artefatos visuais e rejeição de componentes independentes adicionais. As matrizes médias espectrais cruzadas de Fourier foram calculadas para todas as oito bandas.
Localização de origem
Tomografia eletromagnética cerebral padronizada de baixa resolução (sLORETA29,30) foi utilizado para estimar as fontes elétricas intracerebrais que geraram os sete componentes do grupo BSS. Como procedimento padrão, uma transformação de referência média comum29 foi realizado antes de aplicar o algoritmo sLORETA. sLORETA calcula a atividade neuronal elétrica como densidade de corrente (A / m2) sem assumir um número predefinido de fontes ativas. O espaço de solução usado neste estudo e a matriz de leadfield associada são aqueles implementados no software LORETA-Key (disponível gratuitamente em http://www.uzh.ch/keyinst/loreta.htm). Este software implementa as coordenadas revisadas dos eletrodos realistas e o campo de chumbo produzido pela aplicação do método dos elementos de contorno no modelo MNI-152 (Instituto Neurológico de Montreal, Canadá) da Mazziotta. et ai.31,32. O modelo anatômico da chave sLORETA divide e marca o volume neural (incluindo hipocampo e córtex cingulado anterior) MNI-152 em voxels 6,239 de dimensão 5 mm3, baseado em probabilidades retornadas pelo Atlas Demônio33,34. O co-registro faz uso da tradução correta do espaço MNI-152 para Talaiach e Tournoux.35 espaço36.
Análise de correlação do cérebro inteiro
Correlações são calculadas para prazer, abstinência, alostase e saliência com atividade cerebral. A metodologia utilizada para as correlações sLORETA é não-paramétrica. Baseia-se na estimação, via randomização, da distribuição de probabilidade empírica para a estatística máxima, sob as comparações de hipóteses nulas37. Essa metodologia corrige vários testes (ou seja, para a coleta de testes realizados para todos os voxels e para todas as bandas de frequência). Devido à natureza não paramétrica do método, sua validade não se baseia em nenhuma hipótese de Gaussianidade37. Os mapas de contraste estatístico sLORETA foram calculados através de múltiplas comparações voxel-por-voxel. O limiar de significância foi baseado em um teste de permutação com permutações 5000.
Análise Conjuntiva
Realizamos uma análise conjunta com todas as medidas de correlação cerebral de prazer, abstinência, alostase e saliência.38,39,40,41. Uma análise de conjunção identifica um 'componente de processamento comum' para duas ou mais tarefas / situações, encontrando áreas ativadas em subtrações independentes38,39,40,41. Friston et ai.39 também indicou que, embora a análise conjunta geral seja usada em uma condição dentro do grupo, ela também pode ser aplicada entre grupos e foi aplicada em alguns artigos recentes.42,43.
Análise de comparação do cérebro inteiro
A fim de identificar potenciais diferenças na atividade elétrica do cérebro entre participantes obesos com baixo e alto YFAS, o sLORETA foi então usado para realizar comparações entre condições de voxel-por-voxel da distribuição de densidade atual. Análises estatísticas não paramétricas de imagens funcionais de sLORETA foram realizadas para cada contraste empregando uma estatística F para grupos não pareados e corrigidos para comparações múltiplas. Conforme explicado por Nichols e Holmes, a metodologia de SnPM não requer nenhuma suposição de Gaussianity e corrige todas as comparações múltiplas37. Foi realizado um teste de voxel por voxel (incluindo 6,239 voxels cada) para as diferentes bandas de frequência.
Coerência de fase defasada
Coerência e sincronização de fase entre séries temporais correspondentes a diferentes localizações espaciais são geralmente interpretadas como indicadores da “conectividade”. No entanto, qualquer medida de dependência é altamente contaminada com uma contribuição instantânea, não fisiológica, devido à condução do volume.44. No entanto, Pascual-Marqui45, introduziu novas medidas de coerência e sincronização de fase levando em consideração apenas a conectividade não instantânea (defasada), efetivamente removendo o fator de confusão da condução do volume. Essa “coerência de fase defasada” entre duas fontes pode ser interpretada como a quantidade de interferência entre as regiões que contribuem para a atividade de origem.46. Como os dois componentes oscilam coerentemente com um atraso de fase, o cross-talk pode ser interpretado como compartilhamento de informações por transmissão axonal. Mais precisamente, a transformada discreta de Fourier decompõe o sinal em uma série finita de ondas seno e cosseno nas freqüências de Fourier (Bloomfield 2000). A defasagem das ondas cosseno em relação às suas contrapartes seno é inversamente proporcional à sua frequência e equivale a um quarto do período; por exemplo, o período de uma onda senoidal em 10 Hz é 100 ms. O seno é deslocado por um quarto de ciclo (25 ms) com respeito ao cosseno. Então a coerência da fase defasada em 10 Hz indica oscilações coerentes com um atraso 25 ms, enquanto em 20 Hz o atraso é 12.5 ms, etc. O limiar de significância para um dado valor de coerência de fase defasado de acordo com resultados assintóticos pode ser encontrado como descrito por Pascual-Marqui (2007), onde a definição de coerência de fase defasada pode ser encontrada também. Como tal, esta medida de dependência pode ser aplicada a qualquer número de áreas cerebrais conjuntamente, isto é, redes corticais distribuídas, cuja atividade pode ser estimada com sLORETA. Medidas de dependência linear (coerência) entre as séries temporais multivariadas são definidas. As medidas são não-negativas e obtêm o valor zero somente quando há independência e são definidas no domínio da frequência: delta (2 – 3.5 Hz), theta (4 – 7.5 Hz), alpha1 (8 – 10 Hz), alpha2 (10 – 12 Hz), beta1 (13 – 18 Hz), beta2 (18.5 – 21 Hz), beta3 (21.5 – 30 Hz) e gama (30.5 – 44 Hz). Com base nisso, o princípio da conectividade linear defasada foi calculado. As séries temporais de densidade de corrente foram extraídas para diferentes regiões de interesse usando sLORETA. A energia em todos os voxels 6,239 foi normalizada para uma potência de 1 e log transformada em cada ponto de tempo. Os resultados são relatados usando um teste F e relatados como o log da razão F. Os valores da região de interesse refletem a fração transformada de log da potência total em todos os voxels, separadamente para frequências específicas. As regiões de interesse selecionadas foram o córtex cingulado anterior pré-lingual, o córtex cingulado anterior dorsal e o córtex cingulado posterior.
Análises estatísticas para a coerência de fase defasada
Sincronização / coerência de fase retardada para mapas de contraste de conectividade funcional foram calculados. Comparação foi computada entre os grupos viciado e controle, bem como correlacionada com a alostase, retirada e saliência para o alto grupo YFAS. O limiar de significância foi baseado em um teste de permutação com permutações 5000. Essa metodologia corrige vários testes (por exemplo, para a coleta de testes realizados para todos os voxels e para todas as bandas de frequência). Os resultados são relatados usando um teste F e relatados como o log da razão F.
Resultados
Características do participante
Em geral, uma comparação entre o YFAS enxuto, baixo e alto mostra uma diferença significativa (F = 104.18, p <0.001). O grupo magro e o baixo YFAS não diferem um do outro, mas diferem do grupo alto YFAS. Isso foi confirmado por diferentes subescalas do YFAS: uso excessivo de alimentos, tempo gasto com comida, retraimento social, sintomas de abstinência e alimentos (ver FIG. 1); no entanto, o alto grupo YFAS não difere dos grupos YFAS baixos ou magros em relação ao uso persistente, apesar da adversidade ou tolerância.
O grupo obeso viciado em alimentos (YFAS elevado) comporta-se de forma diferente do grupo obeso magro e não obeso (baixo YFAS). O grupo de dependentes e não-alimentares mostra exactamente o mesmo comportamento relacionado com os alimentos.
Dados Comportamentais
Uma análise de correlação entre as quatro subescalas do questionário geral de tendências aditivas revelou uma correlação positiva significativa (após a correção) entre prazer e saliência, bem como entre alostase e retirada para os três grupos participantes (ver tabela 2). Uma relação semelhante foi identificada entre prazer e saliência, bem como entre a alostase e a retirada para os participantes magros e baixos da YFAS separadamente. Para o alto grupo YFAS, foi encontrada uma correlação positiva significativa entre prazer e saliência e entre alostase e abstinência. Uma correlação positiva também foi identificada entre saliência e alostase, bem como entre saliência e retirada para o mesmo grupo. Um efeito de mediação mostrou ainda que a relação entre saliência e abstinência foi mediada pela alostase (Teste de Sobel: 3.17, p = 0.001; Vejo FIG. 2).
No entanto, a saliência está relacionada à alostase e à abstinência apenas no grupo de dependentes. Além disso, a influência da saliência na abstinência é indireta, mediada pela alostase.
Dados de imagem
Análise de correlação cerebral completa: prazer, abstinência, alostase e saliência (grupo total: magro, baixo e alto YFAS)
Uma análise de correlação entre prazer e atividade cerebral revelou uma correlação positiva significativa entre a atividade de alfa2 no córtex cingulado anterior rostral que se estende para o córtex pré-frontal dorsomedial e córtex pré-frontal dorsolateral (FIG. 3). Foi também identificada uma correlação positiva entre o prazer e a atividade da banda de frequência beta1 no córtex cingulado anterior pré-lingual e no córtex pré-frontal ventrolateral e a atividade da frequência beta2 na ínsula direita (FIG. 3). Nenhum efeito significativo foi identificado para as bandas de freqüência delta, theta, alpha1, beta3 ou gama.
Cores quentes (amarelo-vermelho) representam correlações positivas, cores frias (azul) representam correlações negativas.
Uma correlação positiva significativa foi identificada entre a retirada e a atividade da banda de freqüência alpha2 no córtex cingulado rostral anterior / dorsal medial pré-frontal (FIG. 3). Uma correlação positiva foi observada entre a atividade de banda de frequência de retirada e beta1 no precuneus, o córtex pré-frontal dorsolateral, o lobo parietal superior e a junção temporo-occipital esquerda. Uma correlação negativa foi identificada entre a atividade de retirada e banda gama no córtex pré-frontal dorsomedial e na área para-hipocampal e na área temporoparietal direita. Não foi identificado efeito significativo para as bandas de frequência delta, theta, alpha1, beta2 ou beta3.
A alostase correlacionou-se positivamente com a atividade beta3 no córtex cingulado anterior pré-lingual e no córtex pré-frontal dorsolateral e negativamente com a atividade da faixa gama no para-hipocampo esquerdo (FIG. 3). Não foi identificado efeito significativo para as bandas de frequência delta, theta, alpha1, alpha2, beta1 ou beta2.
Não foram identificadas correlações significativas entre saliência e atividade em nenhuma das bandas de freqüência.
Análise Conjunta (grupo inteiro)
Uma análise conjunta entre a alostase e a retirada mostrou atividade alfa2 bilateral compartilhada no córtex cingulado rostral anterior / córtex pré-frontal medial dorsal. Não foi identificado qualquer efeito para as bandas de frequência delta, theta, alpha1, beta1, beta2, beta3 ou gama (FIG. 4, painel superior esquerdo).
Uma análise de conjunção entre saliência e prazer também mostrou atividade alfa2 comum no córtex cingulado anterior rostral / córtex pré-frontal medial dorsal (FIG. 4, painel superior direito). Nenhum efeito foi identificado para as bandas de frequência delta, theta, alpha1, beta1, beta2, beta3 ou gama.
Uma análise conjunta das duas análises de conjunção acima mencionadas mostrou atividade alfa2 bilateral comum no córtex cingulado anterior rostral / córtex pré-frontal dorsal medial e atividade de faixa gama comum no córtex cingulado anterior rostral esquerdo / dorsal medial pré-frontal, córtex pré-frontal lateral dorsal e bilateral córtex cingulado posterior (FIG. 4, painel inferior). Nenhum efeito foi identificado para as bandas de frequência delta, theta, alpha1, beta1, beta2 ou beta3.
Comparação entre baixo e alto YFAS
Uma comparação entre baixo (não viciado em alimentos) e alta YFAS (comida viciado) participantes mostra aumento da atividade beta1 e beta2 no córtex cingulado rostral anterior / dorsal medial pré-frontal córtex bilateralmente, bem como no córtex pré-motor / motor à esquerda para o elevado grupo YFAS (FIG. 5). Nenhum efeito foi identificado para as bandas de frequência delta, theta, alpha1, alpha2, beta3 ou gama.
Análise Conjunta (grupo YFAS alto)
Uma análise conjunta para os participantes do Alto YFAS entre saliência e alostase demonstrou atividade compartilhada no córtex cingulado posterior estendendo-se ao precuneus para as bandas delta, theta e alpha1 (FIG. 6). Além disso, para a banda de frequência teta, a atividade compartilhada foi identificada no lobo parietal superior. Para a banda gama, a atividade compartilhada foi notada no córtex cingulado posterior bilateralmente, bem como no córtex pré-frontal lateral ventral esquerdo, ínsula e polo temporal anterior (quadrante inferior FIG. 6). Nenhum efeito foi identificado para as bandas de frequência delta, alpha2, beta1 ou beta2.
Além disso, para a banda de frequência teta, a atividade compartilhada foi identificada no lobo parietal superior. Para a banda gama, a atividade compartilhada é observada no PCC bilateralmente, bem como na VLPFC esquerda, na ínsula e no pólo temporal anterior (quadrante inferior FIG. 5).
Comparações entre grupos para coerência de fase defasada
Conectividade significativamente aumentada (F = 1.76, p <0.05) foi identificado entre o córtex cingulado anterior pré-genital, córtex cingulado anterior dorsal e o córtex cingulado posterior para a banda de frequência gama para o grupo YFAS alto em comparação com o grupo controle (ver FIG. 7). Não foi identificado efeito significativo para as bandas de frequência delta, theta, alpha1, alpha2, beta1, beta2 ou beta3.
Análise de correlação de coerência de fase retardada para o alto grupo YFAS
Uma análise de correlação entre a coerência de fase defasada e a alostase mostrou um efeito significativo (r = 0.38, p <0.05) para as bandas de frequência delta, teta, alfa1, alfa2, beta1, beta2, beta3 e gama. Para as bandas de frequência delta, teta, beta2, beta3 e gama, foi identificada uma conexão aumentada entre o córtex cingulado anterior pré-genital, o córtex cingulado anterior dorsal e o córtex cingulado posterior. Isso sugere que quanto mais alta a pontuação dos participantes viciados na alostase, mais forte é a conectividade entre as três áreas. Para as bandas de frequência alfa1 e alfa2, uma conectividade diminuída foi identificada entre o córtex cingulado anterior pré-genual e o córtex cingulado posterior, bem como entre o córtex cingulado anterior dorsal e o córtex cingulado posterior. Isso indica que quanto menor a pontuação dos participantes viciados na alostase, mais forte é a conectividade. Para a banda de frequência beta1, um efeito significativo foi identificado entre o córtex cingulado anterior dorsal e o córtex cingulado posterior, bem como entre o córtex cingulado anterior pré-genual e o córtex cingulado anterior dorsal. Este último achado sugere que quanto maior a pontuação dos participantes dependentes na alostase, mais forte é a conectividade associada. Vejo FIG. 8 Para uma visão geral.
Uma análise de correlação entre a coerência de fase defasada e a retirada e saliência, respectivamente, não revelou efeitos significativos para as bandas delta, theta, alpha1, alpha2, beta1, beta2, beta3 ou gama.
Discussão
Nossos resultados comportamentais auto-relatados sugerem que o prazer derivado de uma substância ou atividade está relacionado à saliência, ou relevância comportamental, atribuída a ele. Além disso, parece que a redefinição de referência preditiva (alostase) está fortemente relacionada à retirada. Estas associações estão presentes tanto para indivíduos dependentes de alimentos como não dependentes de alimentos, indicando que elas são uma resposta fisiológica normal. De fato, ao ingerir alimentos, exatamente o mesmo estímulo alimentar no início da refeição (quando está com fome) tem um peso hedônico diferente do que no ponto da refeição quando a saciedade se instalou. Isso sugere que a alostase, isto é, a referência Reposição, ocorre fisiologicamente, de modo que as pessoas parem de comer uma vez que as exigências de energia corporal sejam satisfeitas. Em outras palavras, a alostase é dependente do estado ou do contexto. Em pessoas não-viciadas em alimentos ou pessoas magras, a saliência não influencia a alostase, mas sim naquelas com vício alimentar, sugerindo que este é um fenômeno patológico que pode ser uma característica da dependência alimentar. Isso sugere que, em pessoas com dependência alimentar, a relevância comportamental (isto é, saliência) da substância (de abuso) leva a uma redefinição de referência preditiva (isto é, alostase) que resulta em um desejo de obter mais da substância (desejo) que corre paralelamente ao vício. estado motivacional negativo conhecido como retirada47.
Curiosamente, os resultados da neuroimagem sugerem que prazer, saliência, alostase e abstinência estão todos relacionados neurofisiologicamente, pois compartilham um eixo comum no córtex cingulado anterior rostral / córtex pré-frontal medial dorsal e no córtex pré-frontal dorsolateral, bem como no córtex cingulado posterior como demonstrado pelas análises de conjunção. Isso é comum tanto para os indivíduos dependentes de alimentos, não dependentes de alimentos e magros, sugerindo que ele representa um fenômeno fisiológico normal.
O córtex cingulado anterior rostral está envolvido no processamento da “incerteza”48,49,50,51,52. Incerteza é definida como um estado no qual uma dada representação do mundo não pode ser adotada para guiar a crença subsequente.53 e pode ser reduzido pela aquisição de mais informações do ambiente51 ou desenhando na memória54. O córtex cingulado anterior rostral para dorsal tem um papel na aquisição de novos dados na tentativa de reduzir a incerteza55,56. Portanto, não é surpreendente que nossos resultados indiquem que a atividade na região do cíngulo anterior se correlaciona com a retirada, o que desencadeará uma necessidade de ação, codificada pelo córtex cingulado anterior dorsal e ínsula.57. O córtex cingulado anterior pré-lingual parece suprimir mais informações no ambiente somatossensorial58,59vestibular60 e sistemas auditivos61. O mau funcionamento deste mecanismo leva a um estado hiperativo dentro desses sistemas, resultando em dor relacionada à fibromialgia62vertigem60 ou zumbido respectivamente63,64,65,66. Além disso, a mesma área suprime a agressão67,68,69e uma deficiência geneticamente determinada do controle pré-cortical do córtex do cíngulo anterior sobre a amígdala está relacionada à agressividade67,68,69. Assim, o córtex cingulado anterior pré-lingual parece ter uma função de supressão inespecífica análoga à não especificidade do córtex cingulado anterior dorsal como parte de uma rede de saliência geral70,71 que funciona para adquirir mais entrada57 anexando saliência aos estímulos70,72,73. O córtex cingulado anterior pré-lingual também tem um papel importante na codificação do prazer por meio de sua conexão com o córtex orbitofrontal74. Isto está de acordo com o conceito de que o prazer é uma moeda comum para priorizar o processamento de estímulos comportamentalmente relevantes.75,76. Neste estudo, a quantidade de prazer derivada da substância ou ação correlaciona-se com o aumento da atividade nos córtices cingulado anterior pré-lingual e cingulado anterior rostral que se estende até o córtex pré-frontal dorsal lateral (ver FIG. 3).
Nossos resultados indicam que a alostase é um processo fisiológico normal, confirmando os achados de outras pessoas.3. Este mecanismo de restabelecimento de referência preditivo parece ser controlado pelo córtex cingulado anterior rostral e pelo córtex pré-frontal lateral dorsal, conforme demonstrado pelos dados de neuroimagem deste estudo. É importante ressaltar que nossos dados sugerem que a alostase também impulsiona a retirada fisiológica, pois é um achado comum em indivíduos magros e obesos. Assim, parece que o desejo induzido pela abstinência se relaciona com a alostase de um modo similar ao que “gostar” / prazer se relaciona com saliência.
Nos indivíduos dependentes e não-alimentares, saliência e abstinência não estão relacionados. Em contraste, em indivíduos dependentes de alimentos, a saliência modifica a retirada; no entanto, esse efeito parece ser mediado indiretamente, por meio da redefinição de referência alostática. Assim, o vício alimentar parece ser caracterizado por uma interação seletiva entre saliência e alostase. A questão então se torna: que mecanismo neural está subjacente a essa referência patológica orientada por relevância saliente? A análise de conjunção entre saliência e alostase no grupo alimentar viciado indica que este fenômeno está relacionado à atividade no córtex cingulado posterior que se estende para o precúnculo e o lóbulo parietal superior, bem como o córtex pré-frontal lateral ventral que se estende para a ínsula e temporal anterior lobo. Poder-se-ia especular que, no estado viciado, o envolvimento do córtex do cíngulo posterior permite a redefinição do ponto de referência autorreferencial com base na saliência do estímulo. Isto é sugerido pela conectividade funcional entre o PCC eo ACC (FIG. 6), que se correlaciona com a quantidade de reajuste de referência (alostase) (FIG. 7). O córtex cingulado posterior é o centro principal da rede de modo padrão auto-referencial77,78 e parece estar envolvido na alostase (ver FIG. 5). Uma de suas principais funções é permitir mudanças adaptativas de comportamento diante de um mundo em mudança.79. Adaptar-se a um ambiente em mudança requer que estímulos internos e externos sejam previstos e então comparados ao estado atual do eu. Isso provavelmente ocorre em diferentes áreas dentro do córtex cingulado posterior80,81. De fato, o processamento de estímulos do mundo interno ocorre predominantemente no córtex cingulado posterior ventral, enquanto o processamento de estímulos do mundo externo ocorre predominantemente no córtex cingulado posterior dorsal.81. Assim, a redefinição de referência preditiva pode depender criticamente da atividade cingulada posterior e da conectividade funcional.
A diferença comportamental crítica entre o vício e o não-vício é a alostase dirigida pela saliência (seta vermelha FIG. 1), que está relacionado à atividade no córtex cingulado anterior pré-lingual / córtex pré-frontal medial ventral e inversamente relacionado à atividade na área para-hipocampal. Em outras palavras, isso indica um aumento no prazer relacionado a uma substância e uma diminuição concomitante de sua influência contextual.82,83, pois a área para-hipocampal é predominantemente envolvida no processamento contextual82,83. Isso sugere que a substância do abuso se torna independente de seu contexto. Isso poderia, hipoteticamente, explicar por que as pessoas dependentes não param de consumir a substância do abuso, pois as influências contextuais se tornam menos influentes na supressão de mais informações. Isso é específico para o tipo de dependência, pois uma conjunção entre a saliência e a alostase em pessoas obesas e magras não-viciadoras não mostra nenhuma atividade sobreposta significativa. Isso sugere que, no tipo viciante, uma saliência anormal, separada de sua relevância contextual, impulsiona a redefinição de referência preditiva, a fim de obter mais informações para reduzir a incerteza (recebi comida suficiente para suprir minhas demandas de energia?) E que isso é fenomenologicamente expressa como retirada, um estado emocional negativo que impulsionará o desejo, um intenso desejo de consumir a substância. Embora em alergias não-dependentes, a alostase também impulsione a abstinência, é nas pessoas dependentes apenas que a alostase é dependente da saliência do estímulo, e essa reposição de referência parece ser controlada pelo córtex cingulado posterior.
Uma questão importante é se a alostase orientada pela saliência, única na adicção, é o resultado de uma conectividade funcional anormal que se desenvolve no vício entre o centro da rede de saliência (rostral para o córtex cingulado anterior dorsal) e o centro da auto-referência. (alostase) (córtex cingulado posterior) (ver FIG. 5).
No entanto, a própria alostase parece estar correlacionada com a atividade pré-cortical do córtex cingulado anterior / córtex pré-frontal medial ventral, que também faz parte da rede de modo padrão auto-referencial. Outra maneira conceitual de olhar para isto é que o córtex cingulado posterior auto-referencial se comunica com o córtex cingulado anterior dorsal, envolvido na aquisição de mais informações, e o córtex cingulado anterior pré-lingual, envolvido na supressão de mais, e que a o córtex cingulado controla o equilíbrio entre a coleta de entrada e a supressão de entrada55. Portanto, a conectividade funcional entre essas áreas 3 foi analisada. Isso demonstrou que indivíduos obesos com dependência alimentar apresentaram maior conectividade funcional entre o córtex cingulado anterior rostral - córtex cingulado anterior pré-lingual - a rede do córtex cingulado posterior quando comparados aos controles. Como tanto o córtex cingulado anterior pré-lingual quanto o córtex cingulado posterior pertencem à rede de modo padrão auto-referencial, a rede de saliência parece estar intrinsecamente ligada ao modo padrão, e quanto mais forte a conectividade, mais restabelecimento de referência ocorre (exceto para alfa) . Os achados deste estudo sugerem que a saliência ou relevância comportamental inerente ao alimento em pessoas dependentes de alimentos pode redefinir seu ponto de referência no córtex cingulado anterior pré-lingual mediado pelo córtex cingulado posterior auto-referencial. Como não foram calculadas medidas eficazes de conectividade, isso só pode ser hipotetizado a partir de um ponto de vista mecanicista derivado da análise de mediação.
Uma fraqueza deste estudo é que os conceitos de prazer, saliência, alostase e abstinência são baseados em questões únicas, em vez de questionários; no entanto, as perguntas parecem capturar a essência dos conceitos. (1) saliência é definida por uma pergunta que pergunta especificamente se os participantes consideravam a substância / atividade como importante para o comportamento71,84, (2) o prazer é descrito por uma pergunta que pergunta especificamente se o consideravam agradável, a alostase (3) é definida por uma pergunta que pergunta especificamente se eles sentiram a necessidade de consumir mais / se engajar mais para obter o mesmo efeito3,5 e (4) a abstinência é definida por uma pergunta que pergunta se sentem desconforto quando deixam de consumir. Como todas essas questões parecem capturar a definição dos conceitos estudados, acreditamos que essa abordagem seja válida, ainda que sem nuances dos conceitos estudados. Uma vantagem dessa abordagem é que, limitando a questão à definição do conceito, ela separa melhor os conceitos estudados do que em questionários maiores, onde perguntas mais sobrepostas podem ser feitas. Novos estudos devem avaliar se as questões individuais que são usadas neste estudo estão de fato refletindo o comportamento descrito (prazer, saliência, alostase e abstinência). Isso poderia ser feito adicionando-se questionários mais abrangentes e realizando análises de correlação entre as perguntas individuais e os questionários mais abrangentes.
Outra fraqueza do estudo é que, devido ao fato de que a maioria dos participantes satisfaz 3 ou mais critérios da YFAS, a maioria dos pacientes pode ser considerada viciada em alimentos. No entanto, para verificar se os participantes mais severamente viciados eram comportamental e neurofisiologicamente diferentes dos controles menos dependentes e magros, uma análise de divisão mediana foi realizada. Estudos futuros devem incluir amostras maiores, bem como grupos mais distintos. Além disso, aplicamos uma divisão mediana para o YFAS, o que poderia ser considerado uma fraqueza. No entanto, o clear split mediano mostra uma diferenciação no YFAS. Como FIG. 1 indica que os indivíduos com baixo YFAS têm um perfil semelhante aos indivíduos magros, enquanto que as pessoas com pontuação alta no YFAS claramente têm um perfil diferente.
Outra limitação deste estudo é a baixa resolução da localização da fonte, resultante inerentemente de um número limitado de sensores (eletrodos 19) e a falta de modelos anatômicos específicos para assuntos específicos. Isso é suficiente para a reconstrução da fonte, mas resulta em maior incerteza na localização da fonte e menor precisão anatômica, e, portanto, a precisão espacial do presente estudo é consideravelmente menor do que a da RM funcional. No entanto, sLORETA recebeu considerável validação de estudos combinando LORETA com outros métodos de localização mais estabelecidos, como a ressonância magnética funcional (fMRI)85,86MRI estrutural87 e tomografia por emissão de pósitrons (PET)88,89,90 e foi usado em estudos anteriores para detectar atividade específica, por exemplo, atividade no córtex auditivo91,92,93. A validação adicional do sLORETA baseou-se em aceitar como verdade básica os achados de localização obtidos a partir de eletrodos de profundidade implantados invasivos, o que é demonstrado em vários estudos sobre epilepsia94,95 e ERPs cognitivos96. Vale ressaltar que estruturas profundas como o córtex cingulado anterior97e lobos temporais mesiais98 pode ser localizado corretamente com esses métodos. No entanto, pesquisas posteriores poderiam melhorar a precisão espacial, e a precisão poderia ser alcançada usando EEG de alta densidade (por exemplo, eletrodos 128 ou 256), modelos de cabeçotes específicos de assuntos e gravações MEG.
Em resumo, a coleta ou supressão de entrada de insumos é baseada em uma previsão do que é energeticamente necessário, com informações coletadas de áreas envolvidas na aquisição de mais insumos (rostral ao córtex cingulado anterior dorsal) e uma área que suprime mais informações (córtex cingulado anterior pré-lingual). ). A predição autorreferencial baseada na exigência de energia determina a referência alostática, que é controlada pelo córtex cingulado posterior auto-referencial. A retirada é um sinal de que é necessária mais entrada e o prazer indica que uma entrada suficiente foi identificada. Esses sentimentos são ajustados com base no nível alostático, que em pessoas dependentes é determinado por uma saliência não adaptativa (não dinâmica ou fixa) ligada à substância. Assim, prazer / gostar parece ser a expressão fenomenológica de que suficientes estímulos salientes são obtidos, e a retirada que leva ao querer é devida à reposição de referência alostática, de modo que mais estímulos são necessários. Além disso, em contraste com o não vício, uma saliência patológica não adaptativa ligada à substância do abuso resulta em abstinência, o que criará uma necessidade de ação para obter mais do mesmo estímulo. Novos estudos precisarão confirmar alguns dos mecanismos propostos descritos neste relatório. Isso pode ser feito observando-se um modelo dinâmico em que alimentos ou bebidas são dados até que a saciedade seja alcançada e a realização de EEGs sequenciais em diferentes momentos no tempo correlacionados ao estado de saciedade.
Informação adicional
Como citar este artigo: De Ridder, D. et ai. Alostase na saúde e dependência alimentar. Sci. Rep. 6, 37126; doi: 10.1038 / srep37126 (2016).
Nota do editor: A Springer Nature permanece neutra em relação a reivindicações jurisdicionais em mapas publicados e afiliações institucionais.
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o
Informação sobre o autor
Afiliações
1. Seção de Neurocirurgia, Departamento de Ciências Cirúrgicas, Dunedin School of Medicine, University of Otago, Nova Zelândia
o Dirk De Ridder
o & Sook Ling Leong
2. Seção de Endocrinologia, Departamento de Medicina, Dunedin School of Medicine, University of Otago, Nova Zelândia
o Patrick Manning
o & Samantha Ross
3. Escola de Ciências Comportamentais e do Cérebro, Universidade do Texas em Dallas, EUA
o Sven Vanneste
Contribuições
DDR: análise de dados, escrita, revisão. PM: coleta de dados, escrita. SLL: coleta de dados. SR: coleta de dados. SV: análise de dados, redação, revisão.
Interesses concorrentes
Os autores declaram não haver interesses financeiros concorrentes.
autor correspondente
Correspondência para Dirk De Ridder.
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