Ressonância magnética aprimorada com manganês para mapeamento de padrões de atividade cerebral total associados à ingestão de salgadinhos em ração ad libitum (2013)

Introdução

A hiperfagia, que está associada à hiperalimentação calórica, contribui substancialmente para o desenvolvimento da obesidade e complicações relacionadas à obesidade em sociedades industriais. . Enquanto a hiperfagia homeostática é causada por uma perturbação do sistema homeostático que regula a fome e a saciedade, a hiperfagia hedônica é bastante independente da saciedade . Os mecanismos, no entanto, que anulam a regulação fisiológica da fome e da ingestão de alimentos, não estão totalmente elucidados. Sob certas condições, a ingestão de alimentos pode ativar o sistema de recompensa do cérebro de uma forma que sobrecarrega o controle homeostático do apetite. . A hiperfagia hedônica resultante é influenciada por vários fatores, como estado emocional do consumidor, condições de saúde mental ou privação de sono. . Além disso, a composição alimentar molecular e a densidade energética parecem ser fatores importantes na indução da hiperfagia hedônica. Está bem documentado que “alimentos saborosos” podem induzir hiperfagia em humanos e animais , . Episódios de compulsão alimentar em humanos, por exemplo, freqüentemente envolvem alimentos ricos em gorduras ou açúcares, ou ambos .

A ingestão de alimentos no estado de fome dispara fortemente um complexo sistema de recompensas no cérebro, incluindo o nucleus accumbens e o pallidum ventral no estriado ventral, a área tegmentar ventral no mesencéfalo, o córtex pré-frontal, o hipocampo e a amígdala. . Esses padrões de ativação estão mais provavelmente associados à liberação de dopamina, por exemplo, no nucleus accumbens ou estriado dorsal , , , processos que também são ativados na dependência de drogas . Sob condições homeostáticas, no entanto, os sinais de saciedade desencadeiam estruturas cerebrais como o tronco cerebral caudal, o hipotálamo, particularmente o núcleo arqueado, ou núcleo do trato solitário, que limitam a ingestão de alimentos, por exemplo, diminuindo seu valor de recompensa. , . Observou-se que certos tipos de alimentos, como uma dieta rica em gordura ou cafeteria, induzem o aumento da ingestão de alimentos e / ou energia levando eventualmente à obesidade. Por exemplo, ratos alimentados ad libitum, que tinham acesso restrito a uma dieta de cafeteria, desenvolveram um comportamento alimentar pesado durante o período de acesso. . Assim, pode-se supor que alguns componentes dos alimentos podem anular a regulação da saciedade, resultando em ingestão de alimentos independente da fome.

Curiosamente, foi demonstrado que, em camundongos, o aumento inicial de ingestão de alimentos e calorias é compensado após um período de duas semanas. . Assim, foi sugerido que a ingestão crônica de uma dieta rica em gordura diminui o efeito recompensador dos alimentos, levando à desorganização do padrão de alimentação que eventualmente resulta em excesso de peso. .

A fim de lidar com a hiperfagia hedônica como um dos principais contribuintes da obesidade em sociedades industriais e suas implicações para o sistema de saúde, é importante entender os processos cerebrais desencadeados por certos tipos de alimentos associados a episódios hedônicos de compulsão alimentar periódica. A aplicação de técnicas de imagem cerebral não invasiva como a ressonância magnética funcional (RM) para analisar a influência da ingestão de alimentos na atividade cerebral é limitada em sua abordagem clássica, impulsionada por estímulos, pela necessária sincronização da ingestão de alimentos e ressonância magnética. Para monitorar os efeitos a longo prazo sobre a atividade cerebral, a RM de manganês (MEMRI) tem sido empregada. O agente de contraste manganês se acumula em estruturas cerebrais ativadas e reflete uma medida integral da atividade neuronal , , . MEMRI permite o desacoplamento da análise da atividade cerebral a partir da medição da ressonância magnética. Para este propósito, MnCl₂ é injetado antes da medição da ressonância magnética. Íons de manganês (Mn²⁺) têm um raio iônico similar e a mesma carga que os íons cálcio (Ca²⁺). Por isso, Mn²⁺ é transportado através de canais de cálcio dependentes de voltagem para células excitáveis. Em contraste com o Ca²⁺, no entanto, Mn²⁺ acumula-se nas células proporcionalmente à sua atividade e pode ser posteriormente registrado pela RM devido ao seu caráter paramagnético. Assim, a atividade cerebral associada a eventos que ocorreram até vários dias antes da medição da RM pode ser registrada. Portanto, a principal vantagem dessa técnica é a possibilidade de desembaraçar o estímulo (alimentação) e a medida da ressonância magnética. Além disso, Mn²⁺ pode ser realocado por transporte axonal para outras áreas do cérebro. A principal desvantagem do Mn²⁺No entanto, é a sua citotoxicidade, que pode influenciar consideravelmente o comportamento natural e limita a aplicação em estudos comportamentais. Foi demonstrado que a injeção subcutânea de MnCl₂ em concentrações suficientes para a análise por ressonância magnética resultou em uma diminuição persistente no desempenho motor e ingestão de alimentos, bem como na perda de peso . Recentemente, no entanto, bombas osmóticas foram introduzidas em estudos MEMRI. MnCl₂ é administrado por bombas osmóticas, que liberam lenta e continuamente a solução durante um período de até sete dias, evitando efeitos adversos na atividade motora, mas fornecendo acúmulo suficiente de manganês para análise por ressonância magnética. .

O presente estudo testou a usabilidade da análise MEMRI assistida por bomba osmótica para analisar toda a atividade cerebral associada à absorção de alimentos. O método foi aplicado para desvendar padrões específicos de ativação cerebral da ingestão de batata-inglesa em ratos alimentados ad libitum.

Materiais e Métodos

1. Declaração de ética

Este estudo foi realizado em estrita conformidade com as recomendações do Guia para o Cuidado e Uso de Animais de Laboratório do National Institutes of Health. O protocolo foi aprovado pelo Comitê de Ética em Experimentação Animal da Universidade de Erlangen-Nuremberg (Regierung Mittelfranken, Número de Autorização: 54-2532.1-28 / 12). Todos os experimentos de cirurgia e ressonância magnética foram realizados sob anestesia com isoflurano, e todos os esforços foram feitos para minimizar o sofrimento.

2. Design Experimental e Análise Comportamental

Ratos machos Wistar (peso inicial 257 ± 21g, mantidos em ciclo 12 / 12 h escuro / claro, adquiridos de Charles River, Sulzfeld, Alemanha) foram divididos aleatoriamente em dois grupos (quatro gaiolas por grupo, quatro animais por gaiola). Cada grupo recebeu um dos diferentes alimentos adicionais às suas pastilhas de ração padrão (Altromin 1326, Altromin, Lage, Alemanha). O grupo de salgadinhos (n = 16, peso corporal inicial 258 ± 28g) recebeu batatas fritas (batatas fritas salgadas sem sabor comercial sem adição de compostos de sabor ou intensificador de sabor, particularmente nenhum glutamato monossódico, esmagado por um processador de alimentos) e o grupo padrão de ração (peso corporal inicial 256 ± 21 g) receberam ração padrão em pó (Altromin 1321, n = 16), respectivamente. As pastilhas de ração padrão foram oferecidas ad libitum durante todo o período do estudo, o alimento teste (batatas fritas esmagadas ou ração padrão em pó, respectivamente) foi oferecido ad libitum durante a fase de treinamento e a fase de manganês adicionalmente Figura 1 para desenho experimental). Para o treinamento, os alimentos teste foram apresentados em dois dispensadores de alimentos contendo alimentos teste idênticos à direita e à esquerda da gaiola durante um período de sete dias (fase de treinamento), seguidos por sete dias intermediários (fase intermediária) sem alimentos teste. Posteriormente, bombas osmóticas preenchidas com cloreto de manganês (MnCl₂, veja abaixo para detalhes) foram implantados. Durante o período de injecção gota-a-gota (sete dias, grupo de ração standard: 163 ± 5 h, grupo de refeições ligeiras 166 ± 4 h) e acumulação de MnCl₂ no cérebro de rato (fase de manganês) os animais tiveram acesso ad libitum ao alimento de teste familiar desde a fase de treino. Uma vez que os grânulos de ração padrão e a água da torneira estavam disponíveis ad libitum durante todas as fases do estudo, os animais não estavam em jejum em nenhum momento durante o estudo. As estruturas cerebrais ativas foram escaneadas por MEMRI após esse período de MnCl₂ administração_. Durante as diferentes fases, a quantidade de alimento ingerido foi medida por pesagem diferencial dos dispensadores de alimentos duas vezes ao dia. A ingestão de energia foi determinada multiplicando os valores calóricos dos alimentos teste pelas quantidades ingeridas. A ingestão de alimentos correlacionou-se positivamente com o peso corporal inicial dos ratos. No entanto, a correlação foi semelhante para os dois tipos de alimentos testados e a distribuição do peso corporal inicial não diferiu significativamente entre os dois grupos.

Além disso, a atividade locomotora associada aos alimentos teste foi quantificada pela avaliação de imagens gravadas por webcams acima das gaiolas (uma imagem por dez segundos) por meio de “contagens” definidas. Uma "contagem" foi definida como "um rato mostra atividade locomotora perto dos distribuidores de alimentos em uma foto". O teste t de Student foi utilizado para avaliar diferenças significativas na actividade locomotora dos ratos nos diferentes grupos durante 24 h por dia com caixas de uma hora ao longo de sete dias como uma média de quatro gaiolas (animais 16) por grupo.

3. Preparação e Implantação das Bombas Osmóticas

Utilizaram-se bombas mini-osmóticas (Alzet®, modelo 2001, Durect Corporation, Cupertino, CA, EUA) para a aplicação do agente de contraste (200 µL de uma solução 1 M de MnCl₂, para biologia molecular, BioReagent, Sigma Aldrich, Schnelldorf, Alemanha) de acordo com . Para o uso em ressonância magnética, o moderador de fluxo de aço inoxidável foi substituído por um micro-tubo médico PEEK ™ (Scientific Commodities, Lake Havasu City, AZ, EUA). As bombas osmóticas preenchidas foram incubadas em solução salina isotónica para 12 h antes da implantação. Durante os sete dias de injeção por gotejamento, MnCl₂ foi lançado com uma taxa de fluxo de 1 µL h^-1.

Na tarde do primeiro dia da fase de manganês (ver Figura 1), bombas osmóticas foram implantadas. Para este propósito, os animais foram anestesiados por um tempo máximo de 15 minutos com isoflurano (inicialmente 5% e 1.5% de manutenção, Baxter Deutschland, Unterschleißheim, Alemanha) em ar medicinal e as bombas cheias foram implantadas em tecido subcutâneo dorsal. Posteriormente, o pequeno corte foi fechado por cola de tecido (Histoacryl®, B. Braun Petzold, Melsungen, Alemanha).

4. Medição de ressonância magnética

Após sete dias da fase de manganês, as ressonâncias magnéticas foram registradas. Os animais foram anestesiados com isoflurano (inicialmente 5% em ar medicinal) 163 ± 5 h (grupo de ração padrão) e 166 ± 4 h (grupo lanche) após o implante das bombas osmóticas. A anestesia durou no máximo 50 minutos para cada animal. Após a indução da anestesia, os animais foram colocados em um berço no interior do tomógrafo de ressonância magnética (Bruker BioSpec 47 / 40, 200 mT / m, bobina de cérebro de superfície em quadratura). A temperatura corporal dos animais foi mantida constante a 37 ° C com água quente circulando no berço. A fixação da cabeça do rato e a anestesia contínua com isoflurano foram asseguradas por uma “máscara de nariz-boca” diretamente abaixo da superfície da bobina. As funções vitais dos animais foram monitoradas durante a medição através de um sensor de respiração fixado sob o peito do rato. Para manter a taxa de respiração constante em cerca de 60 min^-1, a concentração de isoflurano foi ajustada em uma faixa entre 1% e 2%.

A medição foi realizada utilizando uma sequência de transformada de Fourier de equilíbrio modificada (MDEFT): tempo de repetição 4 s, tempo de eco 5.2 ms, tempo de inversão 1000 ms, com quatro segmentos e matriz de aquisição de 256 × 128 × 32, matriz de reconstrução após zero preenchendo 256 × 256 × 64 com uma resolução de 109 × 109 × 440 µm, campo de visão 27.90 × 27.90 × 28.16 mm e duas médias resultando em um tempo de medição de 17 min repetido duas vezes.

5 Processamento de Dados

5.1 Registro e pré-processamento de imagens.

Para investigar diferenças na anatomia / função do cérebro, todos os conjuntos de dados tiveram que ser transferidos para um sistema de coordenadas comum. O objetivo era combinar a anatomia sem eliminar as diferenças relevantes. Isto foi conseguido usando um esquema de registro não-paramétrico, não-rígido, que calculou um campo de deformação para um volume modelo T, indicando um vetor de translação para cada voxel de tal forma que a semelhança do volume do molde deformado com o volume de referência R foi maximal.

O método de registro otimizou um funcional de energia que consiste em um termo de dados que mede a similaridade dos dois conjuntos de dados sob a transformação atual (aqui informação mútua) e um termo de regularização que restringe a deformação permitida. No nosso caso, a lisura da deformação foi assegurada pela regularização da curvatura do campo de deformação, conforme . O registro foi feito usando uma implementação personalizada dos componentes de registro não rígidos empregados .

Primeiro, todos os conjuntos de dados pertencentes a um grupo foram registrados de forma não rígida em um volume de referência escolhido aleatoriamente daquele grupo, e o volume médio por grupo e um volume de variância foram calculados. Posteriormente, todos os volumes médios do grupo foram subsequentemente registrados não rigidamente em um dos volumes, e o respectivo campo de deformação aplicado ao volume de variância em grupos. Finalmente, um volume médio global e volume de variância foi calculado. Pela análise morfométrica baseada em voxel (VBM), significativamente (estatística-t) diferentes áreas ativadas do cérebro entre os dois grupos alimentares podem ser determinadas. A utilização da estatística voxelwise nos conjuntos de dados registrados também permitiu o cancelamento de contrastes básicos de tecido nas imagens, que foram os mesmos em ambos os grupos.

Processamento de valor 5.2 Gray para análise específica de estrutura.

A análise do valor cinza baseada nesses conjuntos de dados pré-registrados foi realizada no MagnAN (BioCom GbR, Uttenreuth, Alemanha). Um registro baseado na superfície ajustou cada conjunto de dados do valor cinzento MEMRI ao atlas cerebral de rato digital derivado de . Em seguida, para compensar as pequenas diferenças de forma individuais, as lâminas do atlas foram ajustadas por fatia para cada conjunto de dados guiado pelos contornos do cérebro e do sistema ventricular. O atlas digital consistia em estruturas cerebrais distintas pré-selecionadas 166. A área tegmentar ventral (ATV) é uma das menores estruturas avaliadas, mas tem alto impacto nos resultados obtidos. Tem um volume de 0.7914 mm³ por hemisfério, ou seja, voxels 152. Em cada dimensão espacial, o VTA foi amostrado com mais de voxels 4. Portanto, efeitos de volume parciais, que poderiam causar grandes problemas de confusão em nossa análise, poderiam ser evitados. Os valores cinzentos médios destas regiões foram determinados nos conjuntos de dados individuais. Para a normalização dos valores de cinza de cada indivíduo, os escores z foram calculados dividindo a diferença entre o valor de cinza de cada estrutura cerebral e o valor médio de cinza de todas as estruturas atlas pelo desvio padrão dos valores de cinza de todas as estruturas atlas. O teste t de Student foi utilizado para avaliar diferenças significativas das estruturas cerebrais entre os dois grupos diferentes. A abordagem de análise combinada permitiu obter as diferentes áreas significativas (VBM), bem como a atividade up-and-downregulation dentro das correspondentes regiões atlas (região baseada).

Resultados e discussão

1. Efeito da Dieta dos Alimentos Snack (Batata Frita) na Ingestão de Caloria e Atividade Locomotora

O presente estudo investigou padrões específicos de atividade cerebral relacionados à ingestão de salgadinhos (batatas fritas) em comparação com a ração padrão. A atividade cerebral relacionada à ingestão do alimento teste em particular foi registrada por MEMRI, o que permitiu integrar a atividade cerebral durante o período de sete dias de ingestão de alimentos. (Figura 1).

Além disso, a ingestão de alimentos e atividade locomotora dependente do alimento teste foram registrados. Durante a fase de treinamento, os ratos alimentados com ração padrão apresentaram atividade continuamente menor que os ratos alimentados com batatas fritas, especialmente no período escuro do ciclo de luz / escuro 12 / 12 h. A ingestão de cavacos de batata induziu uma maior atividade com diferenças significativas em 10 de pontos de tempo 24 na fase de treinamento (Figura 2A).

2. Aplicação do MEMRI assistido por bomba osmótica para a análise de padrões de atividade cerebral total associados à dieta

Para a análise dos padrões cerebrais ativos, o MEMRI assistido por bomba osmótica foi aplicado. Considerando que uma dose única de MnCl₂ levou a uma acumulação máxima 24 h após a injecção, acumulação de manganês no cérebro através de bombas osmóticas atingiu um patamar após três dias . A concentração cumulativa obtida de Mn²⁺ foi suficiente para o mapeamento funcional resultando em uma relação sinal-ruído semelhante à obtida por uma injeção de dose única de MnCl₂, mas a atividade motora não foi afetada sob essas condições . Diferenças no geral Mn²⁺ distribuição devido a diferentes permeabilidade das estruturas cerebrais ao Mn²⁺ deve ser o mesmo em ambos os grupos. As diferenças de Z-Score entre os grupos foram usadas para avaliar a atividade cerebral relacionada ao teste alimentar em vez dos valores do escore z absoluto. Consequentemente, as áreas do cérebro que estiveram ativas durante o período de sete dias da fase de manganês poderiam ser registradas por uma única medida de ressonância magnética. (Figura 1). Em nosso caso, o MEMRI assistido por bomba osmótica forneceu uma visão abrangente da atividade cerebral total induzida por alimentos testados.

O presente estudo registrou uma atividade motora total um tanto reduzida durante a fase de manganês em comparação com a fase de treinamento (Figura 2B). Isto pode ser devido à implantação e ao stress associado, à citotoxicidade do manganês ou aos efeitos de habituação relativos ao alimento testado. No entanto, os ratos alimentados com batatas fritas apresentaram uma atividade claramente maior em comparação com o controle com atividade significativamente aumentada em quatro momentos. Esse comportamento foi semelhante à fase de treinamento. Caso contrário, a quantidade de alimentos ingeridos não foi significativamente alterada durante a fase de manganês em comparação com a fase de treino, tanto no que diz respeito ao ciclo 12 h como ao ciclo 12 h dark. Uma ingestão ligeiramente aumentada do salgadinho durante o ciclo 12 h escuro em comparação com o alimento padrão tanto no treinamento quanto na fase de manganês foi detectada (Figura 3A). Isto levou a uma maior ingestão de energia através de batatas fritas em comparação com a ração padrão. A diferença não foi significativa durante o período de luz 12 h, mas altamente significativa durante o período 12 h, tanto durante a fase de treino como na fase de manganês. (Figura 3B). Assim, concluiu-se que o MnCl₂ administração por bombas osmóticas é um método adequado para mapear padrões de atividade no cérebro específico para diferentes alimentos ingeridos.

Após a normalização do escore z, os dados da imagem foram analisados ​​por um lado por uma abordagem VBM, o que resultou - puramente orientado por dados - em áreas do cérebro ativadas de forma significativamente diferente (Figura 4). Por outro lado, a análise adicional baseada na região, usando um atlas digital, tornou possível determinar os regulamentos de subida e descida de cada estrutura atlas rotulada.

Foram detectadas pontuações z significativamente diferentes nas áreas do cérebro de 80 quando se comparou a ração padrão e o lanche (batatas fritas) (Tabelas 1, 2, 3, 4). Em geral, as duas estratégias de análise de dados diferentes levaram a resultados comparáveis. A ativação diferencial do MEMRI das estruturas cerebrais mais relevantes após a ingestão de batatas fritas em comparação com a ração padrão é descrita para estruturas cerebrais selecionadas (Figura 5).

A qualidade de registro final alcançada é descrita Figura 4A e Figura 5.

3. Influência da ingestão de salgadinhos (batatas fritas) nos circuitos de recompensa e saciedade

No presente estudo, a ingestão de batatas fritas levou a uma variedade de mudanças de atividade específicas da estrutura, que são resumidas em Tabelas 1, 2, 3, 4. Aumento significativo da atividade foi encontrado para o núcleo e concha do núcleo accumbens (lado direito e esquerdo (R + L)), o globo pálido ventral (R + L), e o hipotálamo dorsomedial (R) e o núcleo anterior talventricular do tálamo. Ao mesmo tempo, o núcleo arqueado (L) e o núcleo do trato solitário (R) foram desativados em ratos que ingeriram batatas fritas em comparação com animais alimentados com ração padrão. Mecanismos centrais que regulam o consumo de alimentos e o apetite foram recentemente resumidos por Harrold et al. e Kenny , : a regulação homeostática da ingestão de alimentos é induzida principalmente por sinais que refletem um déficit de energia . A ingestão de alimentos hedônicos, em contraste, parece ser impulsionada pela ativação de mecanismos de recompensa que supercompensam a regulação negativa homeostática da ingestão de alimentos. .

O núcleo do trato solitário é responsável pelo processamento de sinais periféricos que refletem a ingestão alimentar contínua, como distensão gástrica ou níveis de glicose na veia portal, resultando na desativação de áreas cerebrais, como o nucleus accumbens, levando a um downregulation da ingestão de energia. , . A inativação do núcleo do trato solitário por “alimento saboroso” pode ser mediada por uma diminuição da sensibilidade dessa área do cérebro em direção aos hormônios intestinais relacionados à saciedade . Semelhante ao núcleo do trato solitário, o núcleo hipotalâmico arqueado é ativado por sinais periféricos que refletem o estado nutricional. Está ligado a outras regiões cerebrais, como o núcleo paraventral e o núcleo hipotalâmico dorsomedial, que controlam a ingestão de alimentos , , . Assim, pode-se supor que as mudanças de atividade do núcleo do trato solitário, do núcleo arqueado, do hipotálamo dorsomedial e do núcleo talâmico paraventrical anterior, observadas neste estudo, refletem uma desativação dos circuitos de saciedade central, o que acaba resultando em ingestão de calorias excedendo a necessidade de energia.

Além disso, uma forte ativação do nucleus accumbens relacionada ao consumo de batatas fritas foi observada. O nucleus accumbens é uma estrutura-chave do sistema de recompensa, que é ativado, por exemplo, recompensando as drogas . No contexto da ingestão de alimentos, a ativação do nucleus accumbens resulta em um sinal recompensador que induz a ingestão hedônica de alimentos. Adicionalmente, foi registada uma activação significativamente aumentada após o consumo de batatas fritas em áreas anteriormente atribuídas aos sistemas gerais de recompensa ou dependência, nomeadamente o córtex pré-límbico (R + L). , , o subículo dorsal (R + L) , os núcleos do leito da estria terminal (L) tálamo mediodorsal (R + L) , , o córtex cingulado (R + L) , caudado / putâmen (estriado ventral) (R + L) e o córtex insular (R + L) . O tálamo mediodorsal e o córtex insular também foram associados ao olfato ou à integração de um olfato com outros estímulos sensoriais . O caudado e a ínsula também estão associados ao desejo por drogas e alimentos . Outras estruturas cerebrais, que têm sido associadas com recompensa e dependência, mostraram uma atividade significativamente menor após a ingestão de salgadinhos em comparação com a ração padrão: a rafe , o núcleo interpeduncular , a área tegmentar ventral (R + L) , e o subiculum ventral (R + L) .

Esses resultados indicam que o consumo de batatas fritas está relacionado à ativação de circuitos de recompensas hedônicas e, paralelamente, à inativação de circuitos de saciedade homeostáticos. Ambos os circuitos também estão ligados, principalmente pelo núcleo paraventricular do tálamo, que atua como uma interface entre equilíbrio de energia e recompensa. . Assim, o padrão de ativação observado pode resultar em maior consumo de energia quando o lanche, como batatas fritas, estiver disponível.

Novos estudos são necessários para revelar os componentes moleculares das batatas fritas, o papel da densidade energética, bem como os mecanismos periféricos e centrais que levam a uma desregulação do controle homeostático da captação de energia.

4. Influência da ingestão de salgadinhos (Chips de batata) em outras estruturas cerebrais relacionadas à ingestão de alimentos

Além disso, após o consumo de salgadinhos (batata frita), observou-se uma ativação mais forte dessas estruturas cerebrais que foram previamente associadas à ingestão alimentar, ao comportamento do apetite e ao controle alimentar, como o córtex infralímbico (R + L). , , o hipotálamo lateral (R) e o septo (R + L) .

As estruturas cerebrais dos núcleos da rafe e do núcleo parabraquial lateral (R), que também foram conectados à ingestão de alimentos, mostraram atividade significativamente reduzida após o consumo de batatas fritas em comparação com a ração padrão . O núcleo parabraquial lateral tem sido associado à regulação calórica, recompensa ingestiva, processamento cognitivo na alimentação , mas também com ingestão de sódio e água . Assim, a atividade reduzida desta estrutura pode estar associada ao maior teor de sal das batatas fritas em comparação com a ração padrão. Os resultados indicam que, devido à sua composição molecular, que resulta, por exemplo, em uma maior densidade de energia, as batatas fritas podem ativar as estruturas cerebrais associadas à recompensa e ao controle da ingestão de alimentos de maneira diferente do padrão da ração. Este efeito pode eventualmente modular a qualidade e a quantidade de alimentos ou a ingestão de energia.

5. Influência da ingestão de salgadinhos (Chips de batata) em estruturas cerebrais relacionadas à atividade locomotora e ao sono

Além disso, seis estruturas cerebrais conectadas ao movimento e atividade mostraram Mn significativamente maior²⁺ acumulação quando ratos tiveram acesso a batatas fritas em comparação com a ração padrão: o córtex motor primário (R + L), o córtex motor secundário (R + L), bem como o putâmen caudado (R + L) . A atividade significativamente elevada das áreas motoras dos animais alimentados com batatas fritas está de acordo com os estudos comportamentais, que mostram maior atividade locomotora nesse grupo. (Figura 2A e B). O aumento da atividade locomotora já foi relacionado antes com a ingestão de alimentos. Assim, foi demonstrado, por exemplo, que a grelina induziu a ingestão de alimentos recompensadores, bem como a atividade locomotora em roedores, o que provavelmente está relacionado à estimulação do comportamento de busca de alimentos. [45], [46].

Finalmente, a ingestão de batatas fritas foi conectada com uma desativação significativa das estruturas cerebrais relacionadas ao sono, ou seja, o núcleo reticular lateral (R). , o núcleo reticular parvicelular (R + L) , o núcleo paragigantocelular lateral (R + L) , o núcleo gigantocelular (R + L) , , o núcleo reticular pontino oral (R + L) e os núcleos tegmentares (R + L) . A influência da composição dos alimentos no comportamento do sono não é totalmente compreendida. Tem sido demonstrado que uma ingestão a longo prazo (seis semanas) de uma dieta rica em gordura levou a um aumento da frequência e duração dos episódios de sono. Este efeito, no entanto, estava mais relacionado ao desenvolvimento da obesidade do que à própria ingestão de energia. . Por outro lado, vários estudos revelaram que uma aplicação a longo prazo de uma dieta rica em gordura induz o aumento da ingestão de alimentos durante o período de repouso diurno em camundongos. , . O aumento da ingestão alimentar diurna está provavelmente relacionado a mudanças no comportamento do sono e, consequentemente, à modulação da atividade da estrutura cerebral relacionada ao sono. Sob as condições de alimentação a curto prazo aplicadas aqui, no entanto, o lanche não induziu nem um aumento significativo do peso corporal nem uma mudança do padrão de alimentação circadiana. Portanto, especulamos que a desativação de estruturas cerebrais relacionadas ao sono está ligada ao aumento da atividade locomotora e de procura de alimentos, que pode suprimir o sono.

Conclusões

Em resumo, o MEMRI e a análise subsequente de estruturas cerebrais ativadas tanto pela VBM como pela abordagem baseada na região de interesse mostraram ativação específica semelhante resp. desativação de numerosas estruturas cerebrais dependentes do alimento ingerido. A ingestão de salgadinhos (batatas fritas) em comparação com a ração padrão por ratos alimentados ad libitum induziu diferenças significativas nos padrões de ativação em estruturas cerebrais que haviam sido associadas antes com a ingestão de alimentos, recompensa / dependência, bem como atividade e movimento. Os aumentos nas estruturas de atividade locomotora cerebral foram de acordo com o comportamento animal: perfis de atividade durante vários dias mostraram que um nível mais alto de atividade locomotora dos animais estava associado com a ingestão de batatas fritas. A atividade reduzida foi registrada em estruturas cerebrais que são importantes para a regulação do ritmo sono-vigília, especialmente do sono REM.

As mudanças observadas nos padrões de atividade cerebral relacionados à ingestão de alimentos são provavelmente causadas pela composição molecular do lanche, resultando, por exemplo, em uma maior densidade energética. Além disso, o fornecimento de calorias pelo lanche pode induzir a modulação dos padrões de atividade cerebral. Novos estudos são necessários para revelar os gatilhos das mudanças observadas, seja introduzindo um grupo de lanches com uma ingestão calórica controlada ou testando os efeitos de componentes de lanches definidos nos padrões de atividade cerebral.