Комментарии: Исследование выявляет как сенсибилизацию, так и гипофронтальность у людей с ожирением. Оба являются признаками связанных с зависимостью изменений мозга.
Метаболизм глюкозы хвостатого ядра в среднем мозге (А) был значительно выше у лиц с ожирением и худой (В).
В большинстве западных стран ежегодное увеличение распространенности и тяжести ожирения в настоящее время является существенным. Хотя ожирение обычно происходит просто из-за чрезмерного потребления энергии, в настоящее время неясно, почему некоторые люди склонны переедать и набирать вес.
Поскольку центральная нервная система тесно связана с обработкой сигналов голода и контролем за потреблением пищи, возможно, что причина увеличения веса и ожирения может быть в мозге.
Исследователи из Университета Турку и Университета Аалто теперь нашли новые доказательства роли мозга в ожирении. Исследователи измерили функционирование мозговые цепи связанных с несколькими методами визуализации мозга.
Результаты показали, что у людей с ожирением и худых метаболизм глюкозы в мозге был значительно выше в полосатых областях мозга, которые участвуют в обработке вознаграждений. Более того, система вознаграждения тучного человека более энергично реагировала на изображения еды, тогда как реакции в лобных областях коры, участвующих в когнитивном контроле, были ослаблены..
Результаты показывают, что мозг людей с ожирением может постоянно генерировать сигналы, способствующие принятию пищи, даже если организму не требуется дополнительное потребление энергии.», - говорит адъюнкт-профессор Лаури Нумменмаа из Университета Турку.
«Результаты подчеркивают роль мозга в ожирении и наборе веса. Результаты имеют большое значение для текущих моделей ожирения, а также для разработки фармакологических и психологических методов лечения ожирения », - говорит Нумменмаа.
Участники были болезненно тучными людьми и худой, здоровый контроль. Их мозг метаболизм глюкозы измеряли позитроном эмиссия томографии во время условий, в которых организм был насыщен с точки зрения передачи сигналов инсулина. Мозговые реакции к изображениям продуктов были измерены с помощью функциональная магнитно-резонансная томография.
Исследование финансируется Академией Финляндии, Университетской больницей Турку, Университетом Турку, Университетом Або Академи и Университетом Аалто.
Результаты были опубликованы в январе 27th, 2012 в научном журнале PLoS ONE.
ИССЛЕДОВАНИЕ: Спинной стриатум и его лимбическая связь опосредуют аномальную предвидательную обработку вознаграждения при ожирении
Лаури Нуменмаа, Юсси Хирвонен, Джарна К. Ханнукайнен, Хайди Иммонен, Маркус М. Линдруос, Паулина Салминен, Пирджо Нуутила .. PLoS ONE, 2012; 7 (2): e31089 DOI: 10.1371 / journal.pone.0031089
Абстрактные
Ожирение характеризуется дисбалансом в цепочках головного мозга, способствующим поощрению вознаграждения, и теми, которые управляют когнитивным контролем, Здесь мы показываем, что дорсальное хвостатое ядро и его связи с амигдалой, изоляцией и префронтальной корой вносят вклад в ненормальную обработку вознаграждения при ожирении. Мы измеряли поглощение глюкозы в регионах у пациентов с болезненным ожирением (n = 19) и нормально взвешенных (n = 16) субъектов с 2- [18F] фтор-2-дезоксиглюкозой ([18F] FDG) позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) во время эугликемической гиперинсулинемии и с функциональной магнитно-резонансной томографией (fMRI), в то время как ожидаемое вознаграждение за питание было вызвано повторными представлениями аппетитных и мягких пищевых изображений. Во-первых, мы обнаружили, что уровень поглощения глюкозы в дорзальном хвостатоном ядре был выше при ожирении, чем у пациентов с нормальным весом. Во-вторых, пациенты с ожирением проявляли повышенные гемодинамические реакции в хвостатотом ядре при просмотре аппетитных и легких продуктов в МРТ. Хвостовик также показал повышенную функциональную связность, связанную с задачами, с миндалевидной и инсулой в группах с ожирением и нормальным весом. Наконец, у тучных испытуемых были более мелкие ответы на аппетитные и мягкие продукты в дорсолатеральной и орбитофронтальной коре, чем у людей с нормальным весом, а отказ от активации дорсолатеральной префронтальной коры коррелировал с высоким метаболизмом глюкозы в дорзальном хвостатотом ядре. Эти данные свидетельствуют о том, что повышенная чувствительность к внешним пищевым сигналам при ожирении может включать в себя аномальное обучение стимул-ответ и мотивацию стимула, поддерживаемую дорзальным хвостатодным ядром, что, в свою очередь, может быть вызвано аномально высоким вкладом от контроля миндалины и инсулы и дисфункционального ингибирования фронтальные области коры. Эти функциональные изменения в реакции и взаимосвязи схемы вознаграждения могут быть критическим механизмом для объяснения переедания при ожирении.
Образец цитирования: Nummenmaa L, Hirvonen J, Hannukainen JC, Immonen H, Lindroos MM, et al. (2012) Спинной стриатум и его лимбическая связь Промежуточная аномальная предвидовая обработка вознаграждения при ожирении. PLOS ONE 7 (2): e31089. DOI: 10.1371 / journal.pone.0031089
Редактор: Я-Пин Тан, Центр медицинских наук штата Луизиана, Соединенные Штаты Америки
Получено: Август 19, 2011; Принято: Январь 2, 2012; Опубликовано: февраль 3, 2012
Авторское право: © 2012 Nummenmaa et al. Это статья с открытым доступом, распространяемая в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии, что оригинал автора и источник зачисляются.
Финансирование: Эта работа была поддержана Академией Финляндии (гранты #256147 и #251125 http://www.aka.fi) в LN, Университетом Аалто (AivoAALTO Grant, http://www.aalto.fi) Фонд Сигрида Юселиуса (www.sigridjuselius.fi/foundation) Университетская больница Турку (грант EVO http://www.tyks.fi). Финансисты не играли никакой роли в разработке исследований, сборе и анализе данных, решении опубликовать или подготовить рукопись.
Конкурирующие интересы: Авторы заявили, что не существует никаких конкурирующих интересов.
Введение
В большинстве западных стран ежегодное увеличение распространенности и тяжести ожирения в настоящее время является существенным [1], Неограниченная доступность вкусных продуктов является наиболее очевидным фактором окружающей среды, который способствует ожирению [2], и гены, способствующие быстрому потреблению энергии за счет высокого потребления сахара и жира в условиях дефицита продовольствия, стали обязательством в современных обществах, где ширококалиберная пища повсеместно доступна. Поэтому для борьбы с нынешней эпидемией ожирения необходимо понять, какие факторы определяют, преследуется или сдерживается потребление пищи. Еда питается питательными веществами, но также сильно усиливается, потому что она вызывает сильные чувства удовольствия и вознаграждения. В сравнительных исследованиях установлено, что взаимосвязанная схема вознаграждения, включающая подкорковые (амигдала, гипоталамус, стриатум) и фронтокортикальные (моторные, премоторные, орбитальные и медиальные префронтальные) области, играет ключевую роль в руководстве аппетитным поведением [3], [4], [5], Функциональные исследования изображений у людей также показали, что подкомпоненты схемы вознаграждения способствуют обработке внешних сигналов пищи, таких как изображения продуктов [6], [7], [8], [9], и дисфункции схемы вознаграждения также были связаны как с ожирением, так и с наркоманией. [2], [10], [11], [12], [13], [14], В настоящем исследовании мы показываем, как тоническая активность, региональные реакции, а также взаимосвязь схемы вознаграждения могут быть критическими механизмами, объясняющими переедание и ожирение.
Вкусные продукты несут сильную мотивационную силу. Простое представление о вкусном пироге или запахе нашей любимой пищи может вызвать сильное желание съесть прямо сейчас, и воздействие таких сигналов может переопределить сигналы физиологического насыщения и вызвать потребление пищи [15], Таким образом, переедание, вероятно, зависит от баланса между схемой вознаграждения и сетями, которые препятствуют поиску вознаграждения, например дорсолатеральной префронтальной коре [16], [17], [18], В распространенной литературе по исследованиям изображений у людей показано, что ожирение характеризуется дисбалансом в этих системах, поскольку схема вознаграждения является чрезмерной, чтобы вознаграждать ожидание ожирения и что тормозные сети могут не осуществлять контроль над схемой вознаграждения [2], [10], [11], [12], [13], [14], [19]. Есть большие индивидуальные различия в реакции системы вознаграждения на еду, и это может быть решающим фактором, способствующим перееданию и ожирению. [2], Признание награды за качество личности положительно связано с тяготением пищи и массой тела [20], а исследования с помощью фМРТ показали, что он также предсказывает реакцию вентрального полосатого тела на аппетитные изображения еды у людей с нормальным весом. [21], Точно так же чувствительность к сообщениям с внешними пищевыми сигналами с самооценкой положительно коррелирует с взаимосвязью схемы вознаграждения [22], В соответствии с этими выводами исследования fMRI подтвердили, что схема вознаграждения людей с ожирением является сверхчувствительной к простому виду продуктов. Люди, страдающие ожирением, демонстрируют повышенные ответы на фотографии продуктов питания в миндалине, хвостатом ядре и передней коревой коре. [10], [19], и было высказано предположение, что эта гиперактивность схемы допаминергического вознаграждения может вызывать ожирение у людей, подверженных перееданию. Исследования ПЭТ также продемонстрировали дофаминергические общности в механизмах злоупотребления наркотиками и чрезмерное потребление пищи, что указывает на то, что, по крайней мере, в некоторых случаях ожирение может быть охарактеризовано как «пищевая зависимость». Дофаминергические пути вознаграждения в среднем мозге модулируют потребление пищи и наркотиков [23] в частности путем создания ощущений пищи и тяги к наркотикам [24], и как наркотики, так и пищевые продукты оказывают усиливающее воздействие, увеличивая допамин в лимбических регионах. Пациенты с зависимыми расстройствами показывают тонически более низкий исходный уровень D2 рецептор (D2R) в полосатом теле и притупленном высвобождении допамина после введения лекарственного средства злоупотребления. Как и наркотики злоупотребления, потребление пищи связано с высвобождением допамина в дорзальном полосатом теле у здоровых людей, а количество дофамина высвобождается, что положительно коррелирует с оценками пищевой приятности [12], Подобно пациентам с зависимыми расстройствами, страдающие ожирением субъекты имеют более низкий базовый полосатый D2R, которая направленно пропорциональна BMI [11].
Хотя измененная чувствительность схемы вознаграждения может быть критическим фактором, объясняющим ожирение, остается неуловимым, как именно схема вознаграждения способствует упреждающим вознаграждениям, связанным с питанием, у людей с ожирением. Во-первых, предыдущие демонстрации повышенных ответных реакций на продукты питания у людей с нормальным весом и ожирением [10], [19] не рассматривали различия в тоническом исходном состоянии схемы вознаграждения в головном мозге. Тонически низкий уровень метаболизма глюкозы в префронтальной коре предсказывает низкий полосатый допамин D2 плотность рецепторов - признак нерегулируемой системы вознаграждения - у тучных субъектов [17], Однако неизвестна ли тоническая активность нейронных сетей, которые обрабатывают предваряющее вознаграждение, предсказывает функциональные реакции на внешние пищевые сигналы. Во-вторых, только несколько исследований взяли системный подход для проверки того, изменит ли ожирение функциональную связность схемы вознаграждения. В то время как недавнее исследование изображений у здоровых людей показало, что связь в рамках вознаграждения человека зависит от индивидуальной чувствительности к внешним пищевым сигналам [22], другой, страдающий ожирением и нормальным весом, предположил, что ожирение специфически связано с недостаточной функциональной связностью от миндалины до орбитофронтальной коры (OFC) и повышенной связностью от OFC до брюшной полосатой [25], Однако точные нейронные механизмы, лежащие в основе этих функциональных изменений, остаются неизвестными.
В этом исследовании мы применили мультимодальную визуализацию головного мозга, объединив [18F] FDG PET с экспериментом fMRI, включающим опережающее вознаграждение, вызванное представлением аппетитных и мягких продуктов питания. Обратите внимание, что, хотя вознаграждения не были фактически доставлены участникам, мы используем термин «предвидительная награда» ради краткости, так как видя высокоприоритетные цели, такие как продукты, достоверно индуцируют ответные реакции вознаграждения в брюшном полосатом теле, даже если на самом деле вознаграждения не являются доставлен [21], Было установлено, что использование глюкозы тесно связано с частотой повторения [26], поэтому скорость метаболизма глюкозы может быть использована для измерения тонической исходной активации мозга во время отдыха. Используя заправленный гиперинсулинемический зажим [27] Во время ПЭТ-сканирования мы смогли сравнить метаболизм глюкозы в мозге людей с ожирением и нормальным весом в ситуации, когда организм находится в состоянии сытости с точки зрения передачи сигналов инсулина. Эксперимент с фМРТ позволил нам сравнить, различаются ли люди с ожирением и нормальным весом в отношении как региональных реакций мозга, так и эффективной связи схемы вознаграждения во время просмотра аппетитной и мягкой пищи. Наконец, объединение данных ПЭТ и фМРТ позволило нам использовать региональные скорости метаболизма глюкозы (GMR), полученные при сканировании ПЭТ, для прогнозирования реакции мозга на аппетитную пищу в эксперименте фМРТ.
Материалы и методы
Участниками
Этический комитет больничного округа Юго-Западной Финляндии одобрил протокол исследования, и все участники подписали одобренные этическим комитетом формы информированного согласия. Исследование проводилось в соответствии с Хельсинкской декларацией. Таблица 1 представляет резюме участников. Тучная группа состояла из девятнадцати неврологически неповрежденных болезненно тучных субъектов (MBMI = 43.87, SDBMI = 6.60). Пять из них использовали пероральные антидиабетические препараты и были исключены из исследований ПЭТ. Шестнадцать неврологически неповрежденных добровольцев с нормальным весом служили контрольной группой (МBMI = 24.10, SDBMI = 2.07) и были сопоставлены с пациентами по возрасту, росту и показателям гипертонии (т.е. кровяное давление). Расстройства пищевого поведения, тяжелые психические расстройства и злоупотребление психоактивными веществами являются критериями исключения для всех участников. Один субъект с нормальным весом был исключен из анализа данных МРТ из-за чрезмерного движения головы.
Таблица 1. Характеристики участников.
DOI: 10.1371 / journal.pone.0031089.t001
Поведенческие измерения
До эксперимента участники оценивали чувство голода, используя визуальную аналоговую шкалу. После эксперимента fMRI участники оценили валентность (приятность и неприятность) экспериментальных стимулов на компьютере с использованием самооценки Manikin [28] с шкалой от 1 (неприятный) до 9 (приятный).
Получение и анализ ПЭТ
Исследования проводились после 12 часов голодания. Субъекты воздерживаются от кофеинсодержащих напитков и от курения за 24 за несколько часов до исследования ПЭТ. Любые виды физической активности запрещались с предыдущего вечера. Два катетера были вставлены в антекубитальные вены, один для физиологического раствора, инфузии инсулина и глюкозы и инъекции радиотерапевта [18F] FDG, а другой - в противоположную разогретую руку для отбора артериализованной крови. Эвгликемический гиперинсулинемический метод зажима использовали, как описано ранее [27], Скорость инфузии инсулина составляла 1 мU · кг-1 · Мин-1 (Актрапид, Ново Нордиск, Копенгаген, Дания). Во время гиперинсулинемии эвгликемию поддерживали путем внутривенного введения 20% глюкозы. Скорость инфузии глюкозы регулировали в соответствии с концентрациями глюкозы в плазме, измеренными каждые 5-10 мин из артериальной крови. В момент времени 100 + -10 минут эугликемического гиперинсулинемического зажима, [18F] FDG (189 ± 9 MBq) вводили внутривенно через 40 секунду и запускалось динамическое сканирование мозга для 40 min (кадры: 4 • 30 s, 3 • 60 s, 7 • 300 s). Во время сканирования образцы артериальной крови были взяты для анализа радиоактивности. Сканер GE Advance PET (General Electric Medical Systems, Милуоки, штат Висконсин, США) с разрешением 4.25 мм использовался для исследований ПЭТ, как описано выше [29], [30]. [18F] FDG синтезировали, как описано ранее [31], Плазменную радиоактивность измеряли автоматическим гамма-счетчиком (Wizard 1480 3), Wallac, Turku, Finland).
Скорость поглощения церебральной глюкозы измерялась для каждого воксела отдельно от динамических ПЭТ-сканирований, как описано ранее [29], [30], за исключением того, что была использована сосредоточенная константа 0.8 [32], Нормализацию и статистический анализ изображений параметрического глюкозного метаболизма проводили с помощью программного обеспечения SPM 5 (www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/). Параметрические изображения были нормализованы в собственном шаблоне метаболизма глюкозы в пространстве MNI с использованием линейных и нелинейных преобразований и сглажены с помощью ядра Гаусса с шириной FWHM 10 мм. Простые t-контрасты для нормализованных параметрических изображений использовались для анализа групповых различий в метаболизме глюкозы. Статистический порог был установлен на p <001, нескорректированный, с минимальным размером кластера 100 смежных вокселов. Для коррекции небольшого объема (SVC) в данных ПЭТ анатомически определенные области интереса в рамках системы вознаграждения (хвостатое ядро, миндалевидное тело, таламус, островок и орбитофронтальная кора) были определены с использованием WFU pickatlas. [33] и AAL [34] атлас.
Экспериментальная конструкция для fMRI
Стимулы и дизайн суммированы в Рисунок 1, Стимулы были оцифрованы полноцветными фотографиями аппетитных продуктов (например, шоколад, пицца, стейк), мягкие продукты (например, чечевица, капуста, крекеры) и автомобили, сопоставляемые с визуальными особенностями низкого уровня, такими как средняя яркость, контраст RMS и глобальная энергия. Независимая выборка здоровых добровольцев 29 оценила валентность (неприятность и приятность) стимулов с помощью SAM. Анализ валентных оценок (Mаппетитный = 6.64, Mласковый = 3.93, Mлегковые автомобили = 4.41) установили, что аппетитные продукты были оценены как более приятные, чем мягкие, t (28) = 10.97, p <001, и автомобили, t (28) = 7.52, p <001, но различий не было. для приятных ощущений от безвкусной еды и автомобилей t (28) = 1.19.
Рисунок 1. Экспериментальный дизайн для МРТ и примеры используемых стимулов.
Участники рассматривали чередующиеся эпохи 15.75 аппетитных продуктов, автомобилей и мягких продуктов. Каждая эпоха состояла из шести экспериментальных стимулов, псевдослучайно смешанных с тремя нулевыми событиями.
DOI: 10.1371 / journal.pone.0031089.g001
При сканировании рассматриваемых предметов чередуются 15.75-секундные эпохи, содержащие шесть стимулов из одной категории (аппетитные продукты, мягкие продукты или автомобили), смешанные с тремя нулевыми событиями. Чтобы изучать неявную обработку изображений продуктов питания, мы использовали краткую продолжительность показа стимулов и поведенческую задачу, не связанную с гедоническим значением стимулов: одно испытание состояло из представления 1000 ms изображения стимула, за которым следовал низкий контрастный центральный cross (750 ms). Нулевые события включали представление 1750 ms с низким контрастом. Пища и стимулы для автомобилей были слегка смещены влево или вправо от экрана, и участникам было предложено нажать левую или правую кнопку в соответствии с той стороны, в которой была показана стимул. На нулевых испытаниях ответа не требовалось. Порядок стимулов в каждую эпоху был псевдо-рандомизирован по типу исследования (стимул или нуль), так что не более трех последовательных испытаний были одного типа. Эта псевдо-рандомизация повышает эффективность проектирования при сохранении непредсказуемости стимулов в наивных участниках [35], Визуальное поле стимулов было рандомизировано и полностью уравновешено. Всего было в общей сложности 72 аппетитных испытаний пищевых продуктов (в эпоху 12), 72 мягких пищевых испытаний (в эпоху 12) и 144 испытаний автомобиля (в 24 эпох). Чтобы максимизировать силу дизайна и предотвратить эффекты переноса аппетитных продуктов, порядок эпох стимула был зафиксирован таким образом, что эпоха стимула автомобиля всегда была представлена между аппетитными и мягкими эпохами стимула. Начальная эпоха задачи была уравновешена участниками. Общая продолжительность задачи составляла 14 минут. Участники практиковали задачу за пределами сканера перед началом эксперимента FMRI.
Приобретение и анализ fMRI
Сканирование проводилось утром или в начале дня (9 am-2). Участникам было поручено воздержаться от еды и выпить только воду в течение не менее трех часов до сканирования. МР-томография была выполнена с помощью Philips Gyroscan Intera 1.5 T CV Nova Dual-сканера в Центре ПЭТ Турку. Анатомические изображения с высоким разрешением (1 мм3 разрешение) были получены с использованием взвешенной по T1 последовательности (TR 25 ms, TE 4.6 ms, угол поворота 30 °, время сканирования 376 s). Функциональные данные цельного мозга были получены с помощью последовательности эхо-планарной визуализации (EPI), чувствительной к контрасту сигнала на основе кислородного уровня (BOLD) (TR = 3000 ms, TE = 50 ms, 90 ° угол поворота, 192 мм FOV, 64 × 64, ширина 62.5 кГц, толщина среза 4.0 мм, зазор 0.5 мм между срезами, чередующиеся фрагменты 30, полученные в порядке возрастания). Были получены в общей сложности функциональные объемы 270, и первые объемы 5 были отброшены, чтобы обеспечить эффект уравновешивания. Данные были предварительно обработаны и проанализированы с использованием программного обеспечения SPM5 (www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/). Изображения EPI были синхронизированы по времени во времени, чтобы исправить разницу во времени среза и перенесли на первое сканирование с помощью преобразований твердого тела, чтобы исправить движения головы. EPI и структурные изображения были зарегистрированы и нормированы на стандартный шаблон T1 в пространстве MNI (Монреальский неврологический институт (MNI) - Международный консорциум по картированию мозга) с использованием линейных и нелинейных преобразований и сглажены гауссовым ядром FWHM 8-mm.
Анализ региональных эффектов
Модель случайных эффектов для всего мозга была реализована с использованием двухэтапного процесса (первый и второй уровень). Этот анализ случайных эффектов оценил эффекты на основе межпредметной дисперсии и, таким образом, позволил сделать выводы о популяции, из которой были взяты участники. Для каждого участника мы использовали GLM, чтобы оценить региональные эффекты параметров задачи на жирные индексы активации. Модель включала три экспериментальных условия (аппетитные продукты, мягкие продукты и автомобили) и эффекты, не представляющие интереса (параметры перестройки), для учета отклонений, связанных с движением. Дрейф низкочастотного сигнала был устранен с помощью фильтра верхних частот (отсечка 128 с) и применено AR (1) моделирование временных автокорреляций. Индивидуальные контрастные изображения были созданы с использованием контрастных аппетитных - безвкусных продуктов, а также для основного эффекта пищевых продуктов (т.е. аппетитных и мягких продуктов по сравнению с другими интересными эффектами). Анализ второго уровня использовал эти контрастные изображения в новой GLM и генерировал статистические изображения, то есть карты SPM-t. При сбалансированном дизайне на первом уровне (т.е. схожие события для каждого субъекта в одинаковом количестве) этот анализ второго уровня близко приближается к истинному плану со смешанными эффектами, с вариациями как внутри, так и между субъектами. Первоначальный анализ показал, что ни один из контрастов второго уровня между группами не был значительным, когда применялась строгая коррекция частоты ложных открытий (FDR) при p <05. Соответственно, статистический порог был установлен на p <005, без коррекции, с минимальным размером кластера из 20 смежных вокселей для сравнений между группами.
Психофизиологическое взаимодействие (PPI) в общей линейной модели (GLM)
Физиологическая связь между двумя областями мозга может варьироваться в зависимости от психологического контекста [36] известный как психофизиологическое взаимодействие (ИЦП). ИЦП могут быть идентифицированы с помощью общих линейных моделей, чувствительных к контекстуальной модуляции связанной с задачей ковариации. В отличие от динамического случайного моделирования или моделирования структурных уравнений сетевого взаимодействия, ИЦП не требуют определенной анатомической модели. Скорее, один начинается с «исходной» области и идентифицирует любые другие «целевые» вокселы / кластеры в мозге, с которыми этот источник имеет зависящую от контекста связь. Целевые регионы не должны коррелировать с задачей или контекстом, а взаимодействовать между этими факторами. Значительные ИЦП сами по себе не указывают направление или нейрохимия причинных влияний между исходной и целевой областями, а также не связывают ли связь с моно- или полисинаптической связью, а также изменения структурной нейропластичности с эпохи на эпоху. Однако они указывают на взаимодействие между региональными системами, а результаты ИЦП согласуются с другими методами подключения, такими как динамическое причинное моделирование [37].
Правильное хвостатодное ядро использовалось в качестве исходной области для анализа связности для контраста аппетитной минусовой контрастности. Глобальный максимум (2, 8, 4) для этой области в сравнении с обычным весом контраста нормального веса в анализе данных ПЭТ (см. Ниже) использовался для получения статистически независимой оценки для центра области источника; это эффективно защищено от «двойного погружения» в выборе области источника [38], и позволило теоретически правдоподобную интеграцию данных ПЭТ и ФМР. В этом месте сформировался сферический ROI с радиусом 10 мм. Временной ряд для каждого участника вычислялся с использованием первой собственной переменной из всех временных рядов вокселей в ROI. Этот временной цикл BOLD был деконволюционирован для оценки «временных рядов нейронов» для этой области с использованием параметров PPI-deconvolution по умолчанию в SPM5 [39], Термин психофизиологического взаимодействия (регрессионный репликатор PPI) был рассчитан как элементный элемент временных рядов нейронов ROI и векторный код для основного эффекта задачи (т. Е. 1 для аппетитных продуктов, -1 для мягких пищевых продуктов). Затем этот продукт повторно сверлили канонической функцией гемодинамического ответа (hrf). Модель также включала в себя основные эффекты задачи, свернутые hrf, «временные ряды нейронов» для каждого «источника» и регрессионные движения как эффекты, которые не представляют интереса. Тематические модели PPI [36] были запущены, а контрастные изображения были созданы для положительных и отрицательных ИЦП. Этот идентифицированный в целом анализ головного мозга регионов имеет большее или меньшее изменение в связности с исходной областью в соответствии с контекстом (т. Е. Аппетитные и мягкие пищевые продукты). Затем контрастные изображения были введены в анализы GLM второго уровня для представляющих интерес контрастов и Т-карт SPM, сгенерированных с использованием теории Гауссова случайного поля, чтобы сделать статистические выводы.
Итоги
Поведенческие измерения
Оценки валентности стимула анализировали с помощью 3 (стимул: аппетитная пища против мягкой пищи против автомобилей) × 2 (группа: ожирение против нормального веса), смешанная с ANOVA. Это показало, что валентные оценки существенно различались по категориям стимулов, F (2,60) = 6.01, p = .004, ηp2 = 17, но были одинаковыми в группах с ожирением и нормальным весом (F = 1.46). Множественные сравнения с поправками Бонферронни показали, что участники оценили аппетитные продукты как более приятные, чем мягкие, t (31) = 4.67, p <001, или автомобили, t (31) = 2.76, p = 01, но не оценили мягкие еда более приятная, чем автомобили, t (31) = 41. Оценки голода также были одинаковыми во всех группах пациентов и контрольной группе (p> 05).
Мозг глюкозы мозга
У пациентов с ожирением наблюдалось значительно более высокое метаболизм глюкозы в правом хвостовом ядре, чем у пациентов с нормальным весом (X = 4, Y = 8, Z = 4, T = 3.97, p = .03, SVC) (Рисунок 2), но не в какой-либо другой априорной области интереса (амигдала, таламуса, инсулы или орбитофронтальной коры).
Рисунок 2. ПЭТ-сканирование с использованием 2- [18F] FDG во время эугликемической гиперинсулинемии показывает, что скорость метаболизма глюкозы (GMR, мкмоль / 100 g * мин) в правом хвостатоном ядре (X = 4, Y = 8, Z = 4) был значительно выше у пациентов с ожирением, а не у пациентов с нормальным весом (p<05, SVC).
Панель A показывает статистическую параметрическую карту межгруппового эффекта, панель B показывает предметные значения GMR в хвостатотом ядре.
DOI: 10.1371 / journal.pone.0031089.g002
Региональные эффекты в МРТ
По всем предметам контрастные аппетитные и мягкие продукты привели к надежной активации схемы вознаграждения. Очаги активации наблюдались в медиальной префронтальной коре, передней зубчатой извилине, правого вентрального полосатого тела, двустороннем заднем изоляте и задней челюстной извилине и предконечности (Рисунок 3, Таблица 2). Тем не менее, анализ между группами показал, что кодирование упреждающего вознаграждения зависело от ожирения. Ответы на все пищевые продукты (аппетитные и мягкие) были выше при ожирении, чем у пациентов с нормальным весом в левой миндалине, гиппокампе, задней коре головного мозга и веретеновидной извилине, а также в правой соматосенсорной коре. Однако ответы были более выраженными при ожирении, чем у пациентов с нормальным весом в левой верхней лобной извилине. Таблица 3 представляет сводку этих очагов активации.
Рисунок 3. Области головного мозга демонстрируют повышенный ответ на аппетитные и мягкие продукты по всем предметам.
Аппетитная пища увеличивала активность передней (ACC) и задней поясной коры (PCC), медиальной префронтальной коры (mPFC), правого хвостатого ядра (CAUD) и двустороннего островка (INS). Данные нанесены на график при p <005 без поправок для визуального контроля.
DOI: 10.1371 / journal.pone.0031089.g003
Таблица 2. Области мозга, демонстрирующие повышенную реакцию на аппетитную по сравнению с мягкой пищей у всех испытуемых, p <05 (с поправкой на FDR).
DOI: 10.1371 / journal.pone.0031089.t002
Таблица 3. Различия между группами (ожирение по сравнению с нормальным весом и с нормальным весом по сравнению с ожирением) в мозговых ответах на все (аппетитные и безвкусные) изображения еды, p <005 (unc.).
DOI: 10.1371 / journal.pone.0031089.t003
Затем мы спросили, ожидают ли испытуемые более функциональные ответы, особенно аппетитные, а не мягкие продукты. С этой целью мы применили анализ взаимодействия между групповым (ожирением, нормальным весом) и пищевым типом (аппетитным, мягким). В соответствии с предсказанием того, что ожирение будет связано с гиперактивностью в схеме вознаграждения, ответ на аппетитную и мягкую пищу в правильном хвостатотом ядре был выше при ожирении, чем у людей с нормальным весом (Рисунок 4a, Таблица 4). Напротив, у тучных испытуемых были более мелкие функциональные реакции на аппетитные и мягкие пищевые продукты, чем у пациентов с нормальным весом в левой изоляте, боковой лобной коре, верхней теменной доле, правой орбитофронтальной коре и верхней височной извилине (Рисунок 4b, Таблица 4). Таким образом, у тучных испытуемых, по-видимому, был дисбаланс в региональных функциональных ответах на ожидаемую награду за питание: более высокие ответы в хвостатом ядре и меньшие ответы в нескольких лобных областях коры
Рисунок 4. Дифференциальные реакции BOLD на аппетитные и мягкие пищевые продукты у людей с нормальным весом и ожирением в хвостовом ядре и переднем отделе.
Реакция мозга на аппетитную пищу по сравнению с мягкой пищей была больше в головке правого хвостатого ядра (CAUD) у пациентов с ожирением, тогда как реакция на аппетитную по сравнению с мягкой пищей была больше в правой передней островке (INS) у людей с нормальным весом. . Данные нанесены на график при p <005 без поправок для визуального контроля.
DOI: 10.1371 / journal.pone.0031089.g004
Таблица 4. Межгрупповые различия (ожирение по сравнению с нормальным весом и с нормальным весом по сравнению с ожирением) в мозговых ответах на аппетитную и мягкую пищу, p <005 (unc.).
DOI: 10.1371 / journal.pone.0031089.t004
Наконец, чтобы проверить, наблюдается ли токовая гиперактивность хвостатого ядра, наблюдаемая в [18F] FDG PET сканирует аномальную опережающую награду за FMRI, мы сначала извлекли субъективные значения GMR в хвоятном ядре из параметрических изображений GMR. Затем мы использовали эти значения в качестве регрессора в модели второго уровня, сравнивая ответы BOLD с аппетитом против мягкой пищи в fMRI. Этот анализ показал, что повышенный метаболизм глюкозы в хвостатотом ядре предсказывал меньшие реакции на аппетитную и мягкую пищу, особенно в правой боковой лобной коре (Рисунок 5). Это открытие согласуется с недостаточным ингибирующим контролем подкорковых систем вознаграждения лобной корой.
Рисунок 5. Высокий уровень метаболизма глюкозы (GMR, мкмоль / 100 g * мин) в хвостатотом ядре во время 2- [18F] FDG ПЭТ-сканирование отрицательно ассоциировалось с ответами на аппетитные и мягкие пищевые продукты в правой боковой лобной коре (LFC) в эксперименте fMRI.
Панель A показывает область, где наблюдалась разница, панель B показывает диаграмму рассеяния ответов GMR и BOLD.
DOI: 10.1371 / journal.pone.0031089.g005
Психофизиологические взаимодействия
Обнаружив доказательства центральной роли хвостатого ядра в обеспечении аномального упреждающего вознаграждения при ожирении, мы затем спросили, имеет ли эта область мозга аномальная функциональная связность, связанная с задачами, с другими ключевыми областями мозга, такими как области лимбической системы. То есть, мы спросили, какие области мозга будут центральными в модуляции упреждающей активности, связанной с вознаграждением, в хвостатом ядре, рассматривая аппетитную и мягкую пищу. Мы использовали психофизиологические взаимодействия, чтобы определить функциональную связность хвостатого ядра, используя воксель с наибольшей разницей в метаболизме глюкозы в данных ПЭТ в качестве центра семенной области. Мы обнаружили, что у лиц с ожирением значительно более сильная связь между правым хвостатым ядром и правой базолатеральной миндалиной (X = 33, Y = −5, Z = −16, T = 3.92, p <005, unc.), Первичной соматосенсорной корой (X = 39, Y = −13, Z = 32, T = 3.63, p <005, unc.) И задней островковой доли (X = 30, Y = 14, Z = 18, T = 3.47, p <005, unc. .), чем у субъектов с нормальным весом (Рисунок 6).
Рисунок 6. Эффективная связь.
При рассмотрении аппетитной и мягкой пищи эффективная связь между правым хвостатым ядром и правой миндалиной (AMY), островком (INS) и соматосенсорной корой (SSC) была выше у субъектов с ожирением, чем у субъектов с нормальным весом. Данные нанесены на график при p <005 без поправок для визуального контроля.
DOI: 10.1371 / journal.pone.0031089.g006
Обсуждение
Это исследование показывает конкретные способы, с помощью которых ожирение изменяет чувствительность, а также функциональные связи схемы вознаграждения в мозге. В частности, результаты подчеркивают центральную роль спинного хвостатого ядра, региона, способствующего привычному обучению и побудительной мотивации, в интеграции различных нейронных входов в процесс упреждающего пищевого вознаграждения. Во время гиперинсулинемии, достигнутой с помощью гиперинсулинемического эугликемического зажима, заднее хвостатое ядро имело более высокий базальный метаболизм глюкозы у субъектов с ожирением, чем у субъектов с нормальным весом. Эксперимент с фМРТ показал, что, хотя субъекты с ожирением и нормальным весом давали аналогичные самоотчеты о том, насколько приятны пищевые стимулы, эти стимулы выявляли различные паттерны активации мозга и изменения в связности между двумя группами. Когда аппетитную и мягкую пищу сравнивали друг с другом, хвостатое ядро показало большую реакцию у людей с ожирением. Напротив, субъекты с ожирением не смогли активировать корковые ингибиторные области, такие как дорсолатеральная и орбитофронтальная кора, в ответ на аппетитную пищу; этот феномен также значительно коррелировал с более высоким базальным метаболизмом глюкозы в дорсальном хвостатом ядре. Наконец, та же самая область спинного хвостатого ядра, которая показала повышенный метаболизм глюкозы у участников с ожирением по сравнению с участниками с нормальным весом, также продемонстрировала повышенную связь с миндалевидным телом и задней островковой частью у субъектов с ожирением, когда они рассматривали аппетитную пищу по сравнению с мягкой. Важно отметить, что эти эффекты наблюдались в условиях, когда участники сознательно не обращали внимания на содержание стимульных изображений. Соответственно, результаты показывают, что неявная обработка визуальных сигналов о еде регулируется ожирением, что может объяснить, почему у людей с ожирением возникают проблемы с ограничением своего питания при просмотре высококалорийной пищи. Тем не менее, мы должны отметить, что возможно, что участники могли быть в какой-то степени вовлечены в явную обработку вознаграждения, даже если поведенческая задача не зависела от вознаграждения за изображения еды. Соответственно, будущие исследования должны установить, могут ли люди с ожирением и нормальным весом различаться в отношении неявной и явной обработки вознаграждения.
Региональные различия в каудатном ядре
Дорсальное хвостатое ядро было вовлечено в привычное изучение стимула-ответа, мотивацию и кондиционирование, а исследования изображений на людях предполагают, что он способствует разнообразным функциям, связанным с сигнализацией награды и зависимостями, Пациенты с наркоманией демонстрируют более низкий исходный уровень D2 рецептор (D2R) в полосатом теле и притупленном высвобождении допамина после введения лекарственного средства злоупотребления [40], Потребление пищи также связано с высвобождением дофамина в дорсальном полосатом теле у здоровых людей, а количество дофамина, высвобождаемого, положительно коррелирует с оценками пищевой приятности [12], В экспериментах с МРТ активация хвостатого ядра была связана с самоотдачей жажды конкретных продуктов [8], и у тучных испытуемых обнаружены повышенные стриатальные реакции на пищевые изображения [10], Тучные субъекты также снизили базовую полосатую D2R, и было предложено, чтобы это могло отражать понижающую регуляцию, которая компенсирует частый переходный допамин, увеличиваясь из-за бесконечной завышенной оценки схемы вознаграждения употреблением наркотиков или употреблением [11].
Используя гиперинсулинемический зажим, мы моделировали ситуацию, когда тело находится в состоянии насыщения с точки зрения передачи сигналов инсулина. Хотя этот подход не полностью моделирует физиологическое насыщение из-за отсутствия орозенсорной стимуляции и высвобождения гормонов из кишечника, плацебо-контролируемая внутривенная глюкоза, как было показано, увеличивает гормональные маркеры сытости [41] и допаминергическая активность в схеме вознаграждения у мужчин [42], Мы обнаружили, что дорсальный стриатум тучных субъектов остается гиперактивным по сравнению с субъектами с нормальным весом во время гиперинсулинемического зажима. Поскольку зажим поддерживает стабильные уровни глюкозы в крови, повышенный метаболизм глюкозы у пациентов с ожирением во время зажима указывает на то, что хвостатое ядро тучных субъектов может способствовать жажде пищи, даже когда концентрация глюкозы в крови не может уменьшаться. Более того, из-за его участия в неявном обучении и формировании привычки хвостат может способствовать обработке как неявных (периферических), так и явных (визуальных, оросенсорных) сигналов насыщения. Эти сигналы могут впоследствии привести к перееданию, даже если организму не потребуется дополнительное потребление энергии.
Установлено, что у пациентов с ожирением D2Наличие R в стриатуме отрицательно связано с метаболическим метаболизмом локонкортикального [43], Наши комбинированные данные ПЭТ-ФМР были сопоставлены с этими данными. Когда метаболизм глюкозы в каудатном ядре использовался в качестве регрессора для моделирования функциональных ответов на аппетитные и мягкие пищевые продукты в МРТ, мы обнаружили значительную отрицательную связь с метаболизмом глюкозы в хвостовом ядре и префронтальных ответах BOLD (Рисунок 5). Соответственно, неспособность задействовать префронтальные механизмы, способствующие ингибированию контроля и выявлению признаков, может способствовать перееданию путем снижения порога для сигнатуры награды, вызванной пищевыми продуктами, в хвостовом ядре. Однако следует также отметить, что некоторые предварительные исследования [19] сообщили об увеличенных фронтальных ответах на фотографии продуктов питания у людей с ожирением и нормальной массой тела. Вполне вероятно, что эти расхождения во всех исследованиях отражают зависящее от задачи вовлечение лобной коры: в то время как в нашем исследовании использовалась неявная обработка кратко представленных пищевых сигналов, Ротхемунд и коллеги использовали относительно продолжительное представление стимула с задачей памяти. Таким образом, возможно, что страдающие ожирением индивидуумы могут не активировать цепи когнитивного контроля, особенно когда они явно не обрабатывают продукты, которые они просматривают. Соответственно, это говорит о том, что даже «невидимые» или необработанные изображения продуктов питания в различных рекламных объявлениях могут спровоцировать мощные побуждения к употреблению в организм людей с ожирением.
Эффективное взаимодействие каудатного ядра и амигдала
Амигдала участвует в ранних стадиях обработки вознаграждений [44], и он показывает последовательные ответы на визуальные презентации продуктов [6], [22], Индивидуальные различия в обоих призах [21] и вес тела [10] как известно, влияют на ответы миндалины на визуальные презентации продуктов. В настоящем исследовании мы также обнаружили, что ответы миндалины на продукты питания были увеличены у пациентов с ожирением. Более того, когда были проверены эффективные шаблоны связности (ИЦП) хвостатого ядра, мы обнаружили, что связность хвостатого ядра и ипсилатеральной амигдалы была увеличена у пациентов с ожирением. В общем, эти данные согласуются с предшествующими результатами в объектах с нормальным весом, которые показывают, что на эффективную связь между миндалевидной и страстной аллелью влияют индивидуальные различия в самооценке желания есть при виде пищи («внешняя пищевая чувствительность») [22], Тем не менее, в то время как в предыдущих исследованиях было установлено, что особенно вентральный стриатум участвует в ожидании вознаграждения [21] и что связь между вентральным стриатом (ядром accumbens) и амигдалой зависит от внешней пищевой чувствительности [22], мы обнаружили, что ожирение влияет на связь между миндалиной и более дорзальными частями хвостатого ядра. Доказательства, касающиеся роли дорсальной полосатой в обработке вознаграждения, довольно неоднозначны, а некоторые исследования связывают ее с обработкой [45] и другие к завершающему [46] награды. Тем не менее, роль дорсального стриатума в кодировании ассоциаций действий и результатов для потенциальных вознаграждений намного лучше [47], [48], Следовательно, мы предлагаем, чтобы повторные воздействия на вкусовые продукты при ожирении приводили к сильным ассоциациям и предпочтениям ответа на стимулирующие стимулы пищи и неявно включали оценки результатов относительно потенциальных вознаграждений у страдающих ожирением индивидуумов, таким образом, модулируя взаимосвязь между миндалевидной и дорзальной полосатой полостью при виде продукты.
Интерпретация значительного ИЦП заключается в том, что существует дифференциальное взаимодействие анатомических связей как функция психологического контекста. Хотя ИЦП не может быть использован для выявления того, существуют или нет такие связи, вероятно, что обнаруженные ИЦП отражают изменения в вовлечении прямых анатомических связей между семенной и целевой областями, поскольку поддерживаются такие прямые анатомические связи между полосатым и миндалевидным участком путем отслеживания исследований у других приматов [49], [50], Тем не менее, ИЦП нельзя использовать для определения направленности наблюдаемой связности, поэтому нельзя сказать, увеличивает ли i) метаболизм глюкозы в хвостатотом ядре, увеличивает связь между хвостатодным ядром и амигдалой или ii) увеличиваются поступления от миндалевидной железы, повышают метаболизм глюкозы в хвостатом ядре.
Амигдала-нейроны облегчают получение прибыли через их прогнозы на полосатый [44], Стимуляция μ-опиоидных рецепторов в стриатуме вызывает переедание, но это может быть заблокировано инактивацией миндалины [51], [52], Соответственно, повышенная амигдало-полосатая связь может приводить к увеличению тонуса активности хвостатодного ядра, что может быть критическим механизмом, объясняющим переедание при ожирении. Взятые вместе, миндалина может участвовать в ожидаемом вознаграждении за питание, придавая эмоциональную валентность аппетитным рецептам пищи и влияя на усвоенные и навязчивые схемы питания благодаря усиленной связи с дорзальным хвостатодным ядром.
Эффективное взаимодействие каудатного ядра и изолята
Анализ PPI показал, что взаимосвязь между дорзальным стриатумом и задней оболочкой была увеличена у пациентов с ожирением и нормальным весом, тогда как региональные ответы на аппетитные и мягкие продукты в передней оболочке были меньше у пациентов с ожирением. Передняя оболочка интегрирует вегетативные и висцеральные сигналы в мотивационные и эмоциональные функции, тогда как задняя оболочка, как полагают, лежит в основе соматосенсорной, вестибулярной и двигательной интеграции, а также контролирует состояния организма [53], Недавняя работа также указывает на то, что соматосенсорная сигнализация в insula может в значительной степени способствовать зависимости, особенно с призывами употреблять наркотик злоупотребления (см. [53]). Предварительные исследования PET и fMRI связывают insula с обработкой приятности внешних пищевых сигналов [8], [9], [46], но периферические сигналы, такие как лептин, также влияют на реакцию островков на видение продуктов. У взрослых, страдающих от лептина, острое реагирование на аппетитные продукты больше во время дефицита лептина, а не во время замены лептина [54], Более того, у пациентов с ожирением, страдающих дефицитом лептина, замена лептина уменьшает островные реакции на просмотр аппетитных продуктов [55], Поскольку insula обрабатывает как внутренние (то есть гормональные), так и внешние (т.е. визуальные) пищевые сигналы [56], нарушения в этой интеграции внутренних и внешних сигналов могут привести к тому, что люди с ожирением будут более склонны к перееданию при виде пищи из-за повышенной связи от изолята и дорзальной полосатой. Поскольку задняя изоляция участвует в мониторинге состояний организма, усиленная связь между задней оболочкой и дорзальным хвостатотовым ядром может означать, что отозванные представления о постпландинальных соматических состояниях изоляцией могут потенциально усилить кормление с помощью стимуляционного обучения, поддерживаемого дорзальным хвостатодным ядром [18], В соответствии с этим понятием каудатное ядро также показало более высокую связанную с задачами связь с соматосенсорной корой при ожирении, подтверждая, что простые визуальные сигналы пищи могут вызвать соматические ощущения, связанные с едой. Эти ощущения могут дополнительно способствовать кормлению даже в отсутствие физиологических сигналов голода [15], Тем не менее, следует отметить, что в некоторых предыдущих исследованиях были обнаружены повышенные передние островные реакции на ожидаемые и завершающие связанные с продуктом вознаграждения в случае ожирения, а не у нежилых людей [10], [57], Хотя у нас нет четкого объяснения этих несогласованных результатов, возможно, что они могут отражать различия в подгруппах, страдающих ожирением, участвующих в исследованиях, таких как история питания и привычки, а также генетические и гормональные факторы.
Ограничения и будущие направления
Одно из очевидных ограничений настоящего исследования заключалось в том, что, несмотря на большой размер выборки (n = 35), межгрупповые сравнения для данных МРМ не были значительными при корректировке для множественных сравнений. Несмотря на то, что различия между группами наблюдались в прогнозируемых регионах, следует предусмотреть некоторую осторожность при интерпретации результатов. Кроме того, следует подчеркнуть, что мы не смогли полностью очертить точный психологический механизм, который приводит к повышенным ответам мозга на продукты питания у людей с ожирением. Хотя мы получили оценки воспринятой приятности («симпатии») продуктов, они были одинаковыми у людей с ожирением и нормальным весом. Соответственно, повышенная симпатия аппетитных продуктов к ожирению вряд ли будет способствовать различиям в ответах на мозг. Тем не менее, можно предположить, что желание пищи, а не симпатия может быть ключевым фактором, который модулирует мозговые реакции на продукты питания при ожирении. В подтверждение этой гипотезы было показано, что, несмотря на то, что пищевые продукты с ожирением и нормальным весом аналогичны, вызванная стрессом пищевая тяга намного выше у людей с ожирением [58], В будущих исследованиях функциональной визуализации было бы крайне необходимо распутать «жаждущие» и «симпатичные» ответы на продукты питания у людей с ожирением по сравнению с людьми с нормальным весом. Кроме того, учитывая, что реакции тяги опосредуются дофаминергическим звеном схемы вознаграждения, [24], было бы обязательно провести комбинированные исследования нейротрансмиттер-ПЭТ-фМРТ, в которых можно было бы проверить, может ли, например, доступность дофамина в полосатом теле у лиц с ожирением и худощавыми людьми предсказать реакцию схемы вознаграждения на внешнюю стимуляцию пищей.
Заключение
Мы показываем, что ожирение связано с повышенным метаболизмом глюкозы хвостатого ядра, а также с измененными региональными ответами и измененной связностью схемы вознаграждения при виде аппетитной и мягкой пищи. Эти данные параллельны выводам о измененном функционировании головного мозга при наркотических расстройствах и подтверждают мнение, что ожирение может иметь общий нейронный субстрат с зависимостями [2], [59], В частности, повышенная чувствительность к внешним пищевым признакам при ожирении может включать аномальное обучение стимул-ответ и мотивацию стимула, поддерживаемую дорзальным хвостатодным ядром, что, в свою очередь, может быть связано с аномально высоким вкладом от миндальной и задней отделки и дисфункциональным ингибирующим контролем лобной корковые области. Эти функциональные изменения в реакции и взаимосвязи схемы вознаграждения и систем когнитивного контроля могут быть критическим механизмом, который объясняет переедание в obesity.
Исследование проводилось в Финском центре передового опыта в области молекулярной визуализации в сердечно-сосудистых и метаболических исследованиях при поддержке Академии Финляндии, Университета Турку, Университетской больницы Турку и Университета Академии Або. Мы благодарим радиографов Центра ПТО Центра Турку за их помощь в сборе данных, а также за наших участников за возможность сделать это исследование возможным.
Задуманные и разработанные эксперименты: LN JH PN. Выполняли эксперименты: LN JH JCH HI MML PS. Проанализированы данные: LN JH JCH HI. Написал документ: LN JH PN.
Рекомендации
КТО (2000) Ожирение: предотвращение глобальной эпидемии и борьба с ней. Отчет о консультациях ВОЗ. Всемирный орган здравоохранения Tech Rep Ser 894: i-xii, 1-253. Найти эту статью в Интернете
Волков Н.Д., Мудрый Р.А. (2005) Как наркомания помогает нам понять ожирение? Nature Neuroscience 8: 555-560. Найти эту статью в Интернете
Berridge KC (1996) Награда за питание: Мозговые субстраты желаний и симпатий. Neuroscience and Biobehavioral Reviews 20: 1-25. Найти эту статью в Интернете
Ikemoto S, Panksepp J (1999) Роль ядра припадает допамин в мотивированном поведении: объединяющая интерпретация с особой ссылкой на поощрение. Обзор исследований мозга. 31: 6-41. Найти эту статью в Интернете
Келли А.Е. (2004) Вентральный стритальный контроль аппетитной мотивации: роль в пищевом поведении и обучении, связанное с наградами. Neuroscience and Biobehavioral Reviews 27: 765-776. Найти эту статью в Интернете
Killgore WDS, Young AD, Femia LA, Bogorodzki P, Rogowska J, et al. (2003) Корковая и лимбическая активация при просмотре продуктов с высоким содержанием низкокалорийных продуктов. NeuroImage 19: 1381-1394. Найти эту статью в Интернете
LaBar KS, Gitelman DR, Parrish TB, Kim YH, Nobre AC и др. (2001) Голод избирательно модулирует кортиколимбическую активацию для пищевых стимулов у людей. Поведенческая неврология 115: 493-500. Найти эту статью в Интернете
Пелхат М.Л., Джонсон А., Чан Р., Вальдес Дж., Рагланд Д.Д. (2004) Изображения желания: активация пищи во время МРТ. NeuroImage 23: 1486-1493. Найти эту статью в Интернете
Wang GJ, Volkow ND, Telang F, Jayne M, Ma J, et al. (2004) Воздействие аппетитных пищевых стимулов заметно активирует мозг человека. Neuroimage 21: 1790-1797. Найти эту статью в Интернете
Stoeckel LE, Weller RE, Cook EW Iii, Twieg DB, Knowlton RC и др. (2008). Широко распространенная активация поощрительной системы у женщин с ожирением в ответ на фотографии высококалорийных продуктов. NeuroImage 41: 636-647. Найти эту статью в Интернете
Wang GJ, Volkow ND, Logan J, Pappas NR, Wong CT и др. (2001) Дофамин мозга и ожирение. Lancet 357: 354-357. Найти эту статью в Интернете
Маленький ДМ, Джонс-Готман М, Дагер А (2003) Подавление, индуцированное подачей допамина в дорсальном полосатом теле, коррелирует с оценками вкуса пищи у здоровых добровольцев. NeuroImage 19: 1709-1715. Найти эту статью в Интернете
Kelley AE, Berridge KC (2002) Нейронаука естественных наград: Релевантность к наркотикам. Журнал Neuroscience 22: 3306-3311. Найти эту статью в Интернете
Volkow ND, Wang GJ, Fowler JS, Telang F (2008) Перекрывающиеся нейронные цепи в зависимости и ожирении: свидетельство системной патологии. Философские труды Королевского общества B-биологические науки 363: 3191-3200. Найти эту статью в Интернете
Cornell CE, Rodin J, Weingarten H (1989) Стимулируемое питание при насыщении. Physiol Behav 45: Найти эту статью в Интернете
Кооб Г.Ф., Волков Н.Д. (2010) Нейроциркуляция наркомании. Нейропсихофармакология 35: 217-238. Найти эту статью в Интернете
Volkow ND, Wang GJ, Telang F, Fowler JS, Thanos PK и др. (2008) Низкие дофаминовые полосатые рецепторы D2 связаны с префронтальным метаболизмом у пациентов с ожирением: возможные факторы. NeuroImage 42: 1537-1543. Найти эту статью в Интернете
Вердехо-Гарсия А, Бечара А (2009) Соматическая маркерная теория зависимости. Нейрофармакология 56: 48-62. Найти эту статью в Интернете
Rothemund Y, Preuschhof C, Bohner G, Bauknecht HC, Klingebiel R, et al. (2007) Дифференциальная активация спинного полосатого тела высококалорийными визуальными пищевыми стимулами у людей с ожирением. NeuroImage 37: 410-421. Найти эту статью в Интернете
Франкен IHA, Мурис П. (2005) Индивидуальные различия в чувствительности к награде связаны с тягой к пище и относительной массой тела у здоровых женщин. Аппетит 45: 198-201. Найти эту статью в Интернете
Beaver JB, Lawrence AD, van Ditzhuijzen J, Davis MH, Woods A, et al. (2006) Индивидуальные различия в драйвере вознаграждения предсказывают нервные реакции на изображения пищи. Журнал Neuroscience 26: 5160-5166. Найти эту статью в Интернете
Passamonti L, Rowe JB, Schwarzbauer C, Ewbank MP, von dem Hagen E, et al. (2009) Личность предсказывает реакцию мозга на просмотр аппетитной еды: нейронная основа фактора риска переедания. J Neurosci 29: 43–51. Найти эту статью в Интернете
Дагер А (2009) Нейробиология аппетита: голод как наркомания. Международный журнал ожирения 33: S30-S33. Найти эту статью в Интернете
Berridge KC, Ho CY, Richard JM, DiFeliceantonio AG (2010) Соблазненный мозг ест: схемы удовольствия и желания при ожирении и расстройствах питания. Исследование мозга: 1350: 43-64. Найти эту статью в Интернете
Stoeckel LE, Kim J, Weller RE, Cox JE, Cook EW Iii и др. (2009) Эффективная связь сети вознаграждений у женщин с ожирением. Бюллетень исследований мозга 79: 388-395. Найти эту статью в Интернете
Sokoloff L (1999) Энергетика функциональной активации в нервных тканях. Нейрохимические исследования 24: 321-329. Найти эту статью в Интернете
ДеФронцо Р.А., Тобин Д.Д., Андрес Р. (1979) Метод зажима глюкозы: метод количественного определения секреции и резистентности к инсулину. AmJPhysiol 237: E214-E223. Найти эту статью в Интернете
Брэдли М.М., Ланг П.Ю. (1994) Измерение эмоций - Манекен самооценки и семантический дифференциал. Журнал поведенческой терапии и экспериментальной психиатрии 25: 49–59. Найти эту статью в Интернете
Kaisti KK, Langsjo JW, Aalto S, Oikonen V, Sipila H, et al. (2003). Влияние севофлурана, пропофола и вспомогательного закиси азота на региональный мозговой кровоток, потребление кислорода и объем крови у людей. Анестезиология 99: 603-613. Найти эту статью в Интернете
Kaisti KK, Metsahonkala L, Teras M, Oikonen V, Aalto S, et al. (2002). Влияние хирургических уровней пропофола и севофлурановой анестезии на церебральный кровоток у здоровых испытуемых, изученных с помощью позитронно-эмиссионной томографии. Анестезиология 96: 1358-1370. Найти эту статью в Интернете
Hamacher K, Coenen HH, Stocklin G (1986) Эффективный стереоспецифический синтез нон-несущей 2- [F-18] -фтор-2-деокси-D-глюкозы с использованием аминополиэфира, поддерживающего нуклеофильное замещение. Журнал ядерной медицины 27: 235-238. Найти эту статью в Интернете
Грэм М.М., Музи М., Спенс А.М., О'Салливан Ф., Левеллен Т.К. и др. (2002) ФДГ сосредоточилась в нормальном человеческом мозге. Журнал ядерной медицины 43: 1157-1166. Найти эту статью в Интернете
Maldjian JA, Laurienti PJ, Kraft RA, Burdette JH (2003) Автоматизированный метод для исследования нейроанатомического и цитоархитектонического атласа наборов данных МРМ. Neuroimage 19: 1233-1239. Найти эту статью в Интернете
Tzourio-Mazoyer N, Landeau B, Papathanassiou D, Crivello F, Etard O, et al. (2002) Автоматическая анатомическая маркировка активации в СЗМ с использованием макроскопической анатомической парсерации одномоментного мозга MNI MRI. Neuroimage 15: 273-289. Найти эту статью в Интернете
Amaro E, Barker GJ (2006) Дизайн исследования в МРТ: Основные принципы. Мозг и познание 60: 220-232. Найти эту статью в Интернете
Friston KJ, Buechel C, Fink GR, Morris J, Rolls E, et al. (1997) Психофизиологические и модуляторные взаимодействия в нейровизуализации. NeuroImage 6: 218-229. Найти эту статью в Интернете
Passamonti L, Rowe JB, Ewbank M, Hampshire A, Keane J, et al. (2008). Связь от вентрального переднего пояса до миндалины модулируется аппетитной мотивацией в ответ на лицевые сигналы агрессии. NeuroImage 43: 562-570. Найти эту статью в Интернете
Kriegeskorte N, Simmons WK, Bellgowan PSF, Baker CI (2009) Циркулярный анализ в системах нейронауки: опасности двойного погружения. Nature Neuroscience 12: 535-540. Найти эту статью в Интернете
Gitelman DR, Penny WD, Ashburner J, Friston KJ (2003) Моделирование региональных и психофизиологических взаимодействий в МРТ: важность гемодинамической деконволюции. NeuroImage 19: 200-207. Найти эту статью в Интернете
Volkow ND, Fowler JS, Wang GJ, Swanson JM (2004) Дофамин при злоупотреблении наркотиками и наркомании: результаты исследований изображений и последствий для лечения. Молекулярная психиатрия 9: 557-569. Найти эту статью в Интернете
Haltia LT, Savontaus E, Vahlberg T, Rinne JO, Kaasinen V (2010) Острые гормональные изменения после внутривенного введения глюкозы у худых и страдающих ожирением людей. Скандинавский журнал клинических и лабораторных исследований 70: 275–280. Найти эту статью в Интернете
Haltia LT, Rinne JO, Merisaari H, Maguire RP, Savontaus E, et al. (2007) Влияние внутривенной глюкозы на дофаминергическую функцию в мозге человека in vivo. Synapse 61: 748-756. Найти эту статью в Интернете
Volkow ND, Wang GJ, Telang F, Fowler JS, Thanos PK и др. (2008) Низкие дофаминовые полосатые рецепторы D2 связаны с префронтальным метаболизмом у пациентов с ожирением: возможные факторы. NeuroImage 42: 1537-1543. Найти эту статью в Интернете
Амброгги Ф., Исикава А, Поля Х.Л., Никола С.М. (2008). Базолатеральные нейрганы миндалин облегчают поведение, вызвавшее интерес, возбуждая нейронные клетки. Neuron 59: 648-661. Найти эту статью в Интернете
Volkow ND, Wang GJ, Fowler JS, Logan J, Jayne M, et al. (2002) «Нехедоновая» пищевая мотивация у людей включает допамин в дорсальном полосатом теле, и метилфенидат усиливает этот эффект. Synapse 44: 175-180. Найти эту статью в Интернете
Малый DM, Zatorre RJ, Дагер A, Эванс АС, Джонс-Готман М (2001) Изменения активности мозга, связанные с употреблением шоколада - От удовольствия к отвращению. Мозг 124: 1720–1733. Найти эту статью в Интернете
О'Догерти Дж., Дайан П., Шульц Дж., Дайхманн Р., Фристон К. и др. (2004). Диссоциативные роли вентрального и дорзального стриатума в инструментальном обучении. Наука 304: 452-454. Найти эту статью в Интернете
Balleine BW, Delgado MR, Hikosaka O (2007) Роль спинного полосатого тела в вознаграждении и принятии решений. Журнал Neuroscience 27: 8161-8165. Найти эту статью в Интернете
Russchen FT, Bakst I, Amaral DG, Цена JL (1985) Миндалеводородные проекции у обезьяны - исследование антероградного отслеживания. Исследование мозга 329: 241–257. Найти эту статью в Интернете
Фридман Д.П., Агглтон Дж. П., Сондерс RC (2002) Сравнение гиппокампальной, амигдальной и периренальной проекций на ядро accumbens: комбинированное антероградное и ретроградное исследование трассировки в мозге макаки. Журнал сравнительной неврологии 450: 345-365. Найти эту статью в Интернете
Будут MJ, Franzblau EB, Kelley AE (2004). Миндалина имеет решающее значение для опосредованного опиоидом выпивки, содержащего жир. NeuroReport 15: 1857-1860. Найти эту статью в Интернете
Baldo BA, Alsene KM, Negron A, Kelley AE (2005) Гиперфагия, индуцированная GABAA-опосредованным ингибированием оболочки ядра accumbens: зависимость от интактного нейронного выхода из центральной области миндалины. Поведенческая неврология 119: 1195-1206. Найти эту статью в Интернете
Naqvi NH, Бечара A (2009) Скрытый остров зависимости: инсула. Тенденции в нейронауках 32: 56-67. Найти эту статью в Интернете
Baicy K, London ED, Monterosso J, Wong ML, Delibasi T, et al. (2007) Лептин заменяет реакцию мозга на пищевые сигналы у детей с дефицитом генетически лептина. Труды Национальной академии наук 104: 18276-18279. Найти эту статью в Интернете
Розенбаум М, Си М, Павлович К., Лейбель Р.Л., Хирш Дж (2008) Лептин меняет изменения, вызванные потерей веса, в региональных реакциях нейронной активности на зрительные пищевые стимулы. Журнал клинических исследований 118: 2583-2591. Найти эту статью в Интернете
Cornier MA, Salzberg AK, Endly DC, Bessesen DH, Rojas DC и др. (2009) Влияние перекармливания на нейронный ответ на визуальные пищевые сигналы у пациентов с тонким и уменьшенным течением. PLOS ONE 4: e6310. Найти эту статью в Интернете
Stice E, Spoor S, Bohon C, Veldhuizen MG, Small DM (2008) Отношение вознаграждения от потребления пищи и ожидаемого потребления пищи для ожирения: исследование функционального магнитного резонансного изображения. Журнал аномальной психологии 117: 924-935. Найти эту статью в Интернете
Lemmens SG, Rutters F, Born JM, Westerterp-Plantenga MS (в печати) Стресс увеличивает "голод" и потребление энергии у субъектов с висцеральным избыточным весом в отсутствие чувства голода. Физиология и поведение в прессе, исправленное доказательство.
Nathan PJ, Bullmore ET (2009) От вкусовой гедоники до мотивационного диска: центральные рецепторы мю-опиоидов и поведение при поедании. Международный журнал нейропсихофармакологии 12: 995-1008. Найти эту статью в Интернете
;
