Stimuly na predvídanie potravín majú rozdielny vplyv na pohyby očí a na cieľové správanie u ľudí s normálnou hmotnosťou, nadváhou a obezitou (2017)

Rea Lehner,^1,2,* Joshua H. Balsters,^1,3 Alexandra Bürglerová,¹ Todd A. Hare,^2,4 a Nicole Wenderoth^1,2,5

abstraktné

Ukázalo sa, že obézni jedinci vykazujú abnormálnu citlivosť na odmeny a predvídanie odmeňovania, napríklad príznaky súvisiace s výživou, ktoré sa často používajú v reklamách. Ukázalo sa tiež, že podnety súvisiace s výživou môžu zvýšiť správanie zamerané na cieľ, ale v súčasnosti nie je známe, či sa tento účinok líši medzi normálnymi, nadváhou a obéznymi jedincami. Tu skúmame túto otázku pomocou úlohy Pavlovian-to-instrumental transfer (PIT) v bežnej váhe (N = 20), nadváha (N = 17) a obézni (N = 17) jednotlivcov. Ďalej sme počas pavlovovského kondicionovania použili sledovanie očí, aby sme zmerali podmienenú reakciu účastníkov ako náhradu motivačného výhľadu predpokladanej odmeny. Naše výsledky ukazujú, že cieľovo orientované správanie jedincov s nadváhou bolo silnejšie ovplyvnené náznakmi predpovedajúcimi jedlo (tj silnejší PIT efekt) ako správanie jedincov s normálnou hmotnosťou a obezitou (p <0.001). Váhové skupiny boli zhodné podľa veku, pohlavia, vzdelania a vzdelania rodičov. Pohyby očí počas pavlovovskej kondicionácie sa tiež líšili medzi hmotnostnými kategóriami (p <0.05) a boli použité na kategorizáciu jednotlivcov podľa ich štýlu fixácie tiež na „vysoký index očí“ oproti „nízkemu indexu očí“. Našim hlavným zistením bolo, že štýl fixácie vykazoval komplexnú interakciu s hmotnostnou kategóriou. Ďalej sme zistili, že jedinci s normálnou hmotnosťou zo skupiny „vysoký index očí“ mali vyšší index telesnej hmotnosti v zdravom rozmedzí ako jedinci zo skupiny „nízky index očí“ (p <0.001), ale tento vzťah sa nenašiel v skupinách s nadváhou alebo obezitou (p > 0.646). Naše objavy sú do značnej miery v súlade s teóriou senzibilizácie stimulov, ktorá predpovedá, že jedinci s nadváhou sú náchylnejší na podnety súvisiace s potravinami ako kontroly s normálnou hmotnosťou. Táto precitlivenosť však môže byť znížená u obéznych jedincov, pravdepodobne v dôsledku obvyklého / nutkavého prejedania alebo rozdielov v ocenení.

účastníci

Celkovo boli dobrovoľníci 64 prijatí do tejto prípadovej kontrolnej štúdie. Boli použité nasledovné stratégie náboru: oznámenia nadácie Švajčiarska Adiposity a reklamy na miestnych klinikách, seba-pomocných skupinách, maloobchodných predajniach a na webových stránkach univerzity. Účastníci boli zaradení, keď spĺňajú nasledujúce kritériá: vek 18-65 rokov, nemeckí rečníci, normálne alebo korektné zrakové zistenie s kontaktnými šošovkami a žiadne potravinové alergie proti akejkoľvek zložke štyroch potravín použitých v experimente (tj Maltesers čokoláda, Haribo gumové medvede, sušienky TUC a lupínky Zweifel).

Účastníci s diagnózou akéhokoľvek psychologického alebo neurologického ochorenia, zneužívanie drog v minulosti, očné problémy alebo príjem psychiatrických alebo neuroleptických liekov počas posledných 6 mesiacov boli vylúčení (tj traja účastníci). Ďalších piatich účastníkov bolo vylúčených, pretože sa nepodarilo naučiť sa inštrumentálne a / alebo pavlovské združenia. Použili sme klasifikáciu indexu telesnej hmotnosti (BMI) podľa Svetovej zdravotníckej organizácie (64), na rozlíšenie medzi normálnou hmotnosťou (BMI <25 kg / m²), nadváhu (25 kg / m² ≥ BMI <30 kg / m²) a obéznych jedincov (BMI ≥ 30 kg / m²). BMI sa vypočítala tak, že sa hmotnosť jednotlivca (kilogramy) delí na štvorcový bod výšky jednotlivca (metre). Hmotnosť sa merala v rovnej mierke (Seca 635, Seca, Hamburg, Nemecko) a výšku pomocou mechanickej teleskopickej meracej tyče (Seca 222, Seca, Hamburg, Nemecko). Aby sa vzalo do úvahy, že môže dôjsť k vysokému BMI v dôsledku vysokej svalovej hmoty, boli účastníci s BMI ≥ 25 požiadaní, aby odhadli, či je to kvôli zvýšenej svalovej alebo tukovej hmotnosti. Výber možnosti svalovej hmoty viedol k vylúčeniu (tj dvom účastníkom). Konečná vzorka zahŕňala päťdesiat štyroch účastníkov (priemerný vek = 31 ± 10 roky, priemer ± SD, najstarší účastník = roky 55, 55.6% ženy). Hoci veková skupina našej vzorky bola široká, zmeny v stratégiách zvládania a komorbidít počas celého života by nemali ovplyvňovať naše výsledky v dôsledku zosúladenia skupín. Prípady a kontroly sa zhodovali s vekom, pohlavím, vzdelaním a vzdelávaním rodičov. Konečné charakteristiky vzorky sú uvedené v tabuľke Table11.

 

Tabuľka 1

Popisná štatistika (priemer ± SD) pre každú hmotnostnú kategóriu na základe indexu telesnej hmotnosti (BMI).

Všetci účastníci poskytli písomný informovaný súhlas v súlade s Helsinskou deklaráciou. Protokol bol schválený Etickou komisiou kantonu Canton. Účastníkom boli uhradené švajčiarske franky 20 za hodinu a občerstvenie (tj balenie vybraného jedla a jablka).

Nepriame opatrenia pre telesný tuk: BMI a obvod obvodu

Prejedanie vysokokalorických a chutných potravín vedie hlavne k nahromadeniu viscerálneho tuku (65), čo sa odráža v meraniach obvodu pásu (pozri tabuľku č Table1) .1). Obvod pása bol meraný na približnej strednej čiare medzi hornou časťou panvovej kosti a dolným okrajom najviac ohrozeného hmatateľného odtrhnutia. Bolo merané držaním meracej pásky vodorovne k podlahe (64, 66).

dotazníky

Všetci účastníci vyplnili niekoľko dotazníkov v nemčine (pozri tabuľku č Table1) .1). Nasledujúce osobné údaje boli získané: pohlavie, dátum narodenia, vzdelanie účastníka, ako aj vzdelávanie rodičov. Účastníci vyplnili štandardný dotazník o podrobnostiach (67) na určenie dominantnej ruky pri vytváraní tlačidiel na tlačidlách počas úloh.

Zahrnovali sme mieru vlastnej impulzívnosti pomocou krátkej verzie verzie Barratt Impulsiveness Scale (BIS; (68-70)]. BIS má dobrú vnútornú konzistenciu a spoľahlivosť skúšok a testov (71). Rozlišuje medzi tromi podsúbkami impulzívnosti: neplánovanosť, motorické a pozorovacie impulzivity.

Merali sme symptómy depresie hlásené prostredníctvom verzie 21-item Beck Depression Inventory [BDI-II; (72-74)]. BDI-II vykazuje vysokú vnútornú konzistenciu a spoľahlivosť skúšok a testov (74).

Ďalej bol hodnotený výhodný spôsob dezinfekcie zo štyroch rôznych možností. Boli použité štyri chutné, vysokokalorické občerstvenie, pretože predtým sa ukázalo, že účinok PIT bol pre tieto potravinové produkty silnejší (14). Naša ponuka zahŕňala dve sladké, kusy čokolády a gumové medvede a dve slané, sušienky a lupienky. V prvom kroku ich účastníci museli posúdiť podľa toho, koľko sa im páčilo (1 = Mám to rád najlepšie, 4 = to mi najviac páči). V druhom kroku bola použitá vizuálna analógová stupnica na kvantifikáciu toho, koľko sa im páčilo ich prvá voľba. Obrázok výberu účastníka bol následne použitý ako odmena / výsledok v experimente PIT.

Po inštrumentálnej a Pavlovianskej kondicionačnej úlohe účastníci odpovedali na dotaz, aby zistili, či sa naučili správne asociácie (tj odpoveď - výsledok v kondicionovaní nástrojov, stimul - výsledok v Pavlovian podmienke). Na konci fázy učenia účastníci hodnotili, ako vnímali neutrálny výsledok na vizuálnej analógovej stupnici (0 = neutrál, 10 = trest).

Neexistujú žiadne významné rozdiely medzi hmotnostnými skupinami pre impulzívnosť, symptómy depresie, potlačenie potravy a vnímanie neutrálneho výsledku medzi tromi hmotnostnými skupinami (ANOVA / Kruskal-Wallisov test, tabuľka Table11).

Behaviorálny experiment

Experimentálne nastavenie

Experimentálne nastavenie pozostávalo z nástroja na sledovanie oka s príslušným monitorom (Tobii TX300 Eye Tracker, Tobii Technology, Štokholm, Švédsko), oddych na brade na zákazku a počítač (HP EliteDesk 800 G1, Small Inc Factor PC, HP Inc., Palo Alto, CA, USA).

Počas Pavlovského kondicionovania a PIT úlohy sme použili dva šedo-stupňované fraktály ako stimuly, ktoré boli prispôsobené jasnosti a zložitosti (75). Okrem toho sme použili obrázky čokolády Maltesers, gumových medveďov Haribo, krekrov TUC a brožúr Zweifel na čiernom pozadí ako posilňujúce potraviny počas inštrumentálneho a Pavlovského kondicionovania (obrázok (Figure1) .1). Iba obľúbená voľba jedla účastníka bola použitá ako posilňujúci výsledok v nasledujúcich úlohách. Upozorňujeme, že účastníci boli poučení, že tieto obrázky predstavovali skutočné odmeny za potraviny, ktoré boli zhromaždené počas celého experimentu a prijaté na konci. Zodpovedajúce neutrálne výstupné znamenia mali podobný tvar a farbu ako originálna potravina (tj žltý ovál pre lupienky), ale bez odškodnenia. Vzhľadom na to, že vizuálne vlastnosti výsledkov boli zosúladené, rozdiely v pohyboch očí sa môžu zúžiť na odmeňujúce vlastnosti výsledku jedla.

 

Obrázok 1

Experimentálne nastavenie. Účastníci si vybrali svoje preferované jedlo zo štyroch možností (čokoláda, gumové medvede, krekry, lupienky). Obrázok tohto jedla bol potom použitý ako odmena počas učenia. Účastníci boli poučení, že dostanú proporcionálne ...

Analýza

Instruktívne úlohy

Účastníci (N = 54) si vybrali odpoveď s odmenou významne častejšie ako neutrálna odpoveď, čo naznačuje, že sa úspešne naučili asociácie odpoveď - výsledok (obrázok (Figure2A; 2A; stôl Table2) .2). Tento učiaci účinok možno považovať za silný (p <0.001, d = 2.9). Váhová kategória významne neovplyvnila počet odmenených a neutrálnych, ani celkový počet odpovedí pri prístrojovej príprave (tabuľka (Table2) .2). Zúčastnené neutrálne tlačové kliešte stále tvoria približne 25% všetkých odpovedí, čo je pravdepodobne spôsobené čiastočným zosilnením, ktoré sa použilo počas inštrumentálnej úlohy.

 

Obrázok 2

Výsledky inštrumentálneho a Pavlovského kondicionovania. Chybové pruhy označujú SEM. Odmenený kľúč / stav je zobrazený zelene a neutrálny kľúč / stav je červený. (A) Celkový počet odpovedí za každú podmienku počas inštalácie nástroja. účastníci ...

 

Tabuľka 2

Štatistická analýza nástrojového kondicionovania.

Pavlovian kondičné úlohy

Naša analýza pohybov očí ukázala, že všetci účastníci (N = 54) sa úspešne naučili asociácie stimul - výsledok počas pavlovovského podmieňovania. Konkrétne sme analyzovali pohyby očí účastníkov po nástupe stimulu pred zobrazením výsledku (tj. Počas neutrálnej obrazovky, pozri obrázok) Figure11B).

Očný index bol analyzovaný v košoch piatich pokusov na zachytenie učebných efektov pre odmenený a neutrálny stav (obr (Figure2B) 2B) a každej hmotnostiovej kategórii (obr (Figures2C-E; 2C-E; stôl Table3) .3). Odmenený stav ukázal výrazne vyšší index očí ako neutrálny stav (p <0.001, d = 0.41, obrázok Figure2B) .2B). Toto zistenie naznačuje, že pre odmeňovaný stav a počas celej kondicionačnej úlohy účastníci strávili viac času fixáciou odmeny ako miesto určenia. To sa líšilo od neutrálneho stavu, v ktorom účastníci strávili pomerne dlhšiu dobu fixáciou umiestnenia tága.

 

Tabuľka 3

Štatistická analýza indexu očí počas Pavlovského kondicionovania.

Zistili sme významnú interakciu medzi stavom, časom a hmotnosťou (p <0.05, obrázky Figures2C-E; 2C-E; stôl Table3) .3). Tento účinok bol riadený vzormi fixácie podľa stavu a času v každej z troch hmotnostných skupín. Účastníci s normálnou váhou sústavne fixovaní na mieste odmeny za odmenené náznaky a miesto pre výber neutrálnych znamení po prvom časovom kontajneri. Na rozdiel od toho účastníci s nadváhou fixovali hlavne na miesto odmeny bez ohľadu na to, či videli odmenené alebo neutrálne znamenie a tento fixačný vzor bol v čase stabilný. Obézni účastníci preukázali ďalší fixačný vzor v tom, že okamžite uprednostňovali miesto odmeňovania odmeňovaných podnetov a najprv uprednostňovali umiestňovanie tága na neutrálnych skúškach. Avšak v druhej polovici štúdií sa obézni subjekty presunuli tak, aby uprednostňovali miesto odmeňovania pre neutrálne znamenia.

V kontrolnej analýze sme analyzovali percentuálny podiel času, ktorý účastníci strávili v iných oblastiach, ako je definovaná oblasť záujmu (tj horný a dolný štvorec) pre prvú a druhú polovicu pokusov v každej chorobe (tabuľka (Table4) .4). Účastníci strávili o niečo viac času mimo oblasť záujmu po neutrálnom porovnaní s odmeňovaným stimulom (odmena = 19.13 ± 15.58, neutrál = 22.85 ± 15.72, p <0.001, d = -0.24). Účastníci navyše strávili v druhej v porovnaní s prvou polovicou experimentu o niečo viac času mimo záujmovej oblasti (prvá = 19.85 ± 15.20, druhá = 22.13 ± 16.23, p <0.05, d = -0.15). Okrem toho sa percento času, keď nebolo možné sledovať pohyby očí, napríklad z dôvodu blikania alebo nesústredenia obrazovky (tj chýbajúcich hodnôt), výrazne zmenilo v priebehu času (prvý = 7.58 ± 11.39, druhý = 10.79 ± 14.66, d = −0.24, p <0.001) a bola mierne vyššia po neutrálnom signále (odmena = 8.60 ± 12.58, neutrálny = 9.76 ± 13.82, p = 0.090) (tabuľka (Table4) .4). Približne 9% údajov o sledovaní očí sa z analýzy vyradilo. Dôležité je, že kategória hmotnosti nemala významný vplyv na čas strávený mimo cieľových oblastí alebo na chýbajúce hodnoty, pri ktorých zlyhalo sledovanie očí.

 

Tabuľka 4

Štatistická analýza času účastníkov strávených mimo cieľov a chýbajúcich hodnôt počas Pavlovian conditioning.

PIT Úloha

Na testovanie efektu PIT a možných rozdielov medzi hmotnostnými kategóriami a štýlom fixácie meranými počas Pavlovského kondicionovania sme pridali tieto faktory ako medzičlánkové faktory do lineárneho modelu zmiešaných efektov. Hmotnostné kategórie sa vytvorili na základe BMI a fixačného štýlu založeného na mediánovom rozdelení na podmienenú očné odozvy na odmenenú nádej v druhej polovici Pavlovského kondicionovania (pozri Analýza, pre viac podrobností). Okrem toho sme pridali celkové skóre impulzívnosti (BIS) a depresie (BDI) ako kovariáty bez záujmu o náš štatistický model PIT. Toto bolo založené na predchádzajúcej literatúre, ktorá ukázala, že účinok PIT môže byť ovplyvnený depresiou a že podmienená odpoveď je spojená s impulzívnosťou (49, 52, 85-87).

Zistili sme efekt PIT tak, že účastníci vyberali odmeňovanú odpoveď častejšie ako neutrálna odozva, keď bola zobrazená odmenená tága a naopak neutrálna tága. Sila účinku PIT bola modulovaná v závislosti od stavu hmotnosti účastníka, ako je naznačené výrazným účinkom KATEGÓRIA STAVU * RESPONSE TYPE * WEIGHT CATEGORY (p <0.001, tabuľky Tables55 a and6; 6; figúra Figure3) .3). Tento efekt odráža skutočnosť, že účinok PIT bol najsilnejší u jedincov s nadváhou (obr (Figure3B, 3B, p_{PODMIENKY * REAKCIA VO SVETE} <0.001), ktoré boli vysoko citlivé na prítomnosť odmeneného znamenia (čo spôsobuje jasnú preferenciu výberu kľúča s odmenou). Účinok PIT u účastníkov s normálnou hmotnosťou a obezitou bol tiež prítomný, ale zjavne menší (p_{PODMIENKY * REAKCIA V NORMÁLNEJ HMOTNOSTI} <0.001, p_{PODMIENKY * REAKCIA V OBEZE} <0.025). Účastníci stlačili neutrálny kláves aj počas prezentácie odmeneného tága pravdepodobne z dôvodu harmonogramu čiastočného posilnenia použitého v úlohe prístrojovej úpravy.

 

Tabuľka 5

Štatistická analýza počtu odpovedí počas prenosu Pavlovian-to-instrumental vrátane opakovaných faktorov CONDITION, RESPONSE STYLE a premennej skupiny WEIGHT CATEGORY.

 

Tabuľka 6

Štatistická analýza počtu odpovedí počas presunu Pavlovian-to-instrumental vrátane opakovaných faktorov STAV, STAŇ REAKCIE a skupinové premenné KATEGÓRIA HMOTNOSTI, FIXAČNÝ ŠTÝL.

 

Obrázok 3

Výsledok od presunu Pavlovského na inštrumentálny (PIT) a hmotnostnej kategórie. Chybové pruhy označujú SEM. Odmenený stav je zobrazený zelene a neutrálny stav je červený. Sila účinku PIT závisí od hmotnosti (normálna hmotnosť ...

Takisto sme zaznamenali významný hlavný účinok kategórie VÁHA (p_{KATEGÓRIA HMOTNOSTI} <0.05, tabuľka Table5) .5). Avšak rozdiely v celkovom počte odpovedí medzi hmotnostnými kategóriami boli vo veľmi malom rozsahu (normálna hmotnosť = 57 ± 38, nadváha = 55 ± 41, obezita = 54 ± 32). Preto sa nedomnievame, že to predstavuje všeobecný rozdiel v motivácii vykonať túto úlohu.

Ďalej sme skúšali spojenie medzi správaním podmienenej odozvy meranej počas Pavlovian conditioning (tj fixačný štýl) a efektom PIT. Preto sme identifikovali dve skupiny "nízkeho indexu očí" (tj osoby, ktoré prednostne fixovali umiestnenie v kaze) v porovnaní s "vysokým indexom očí" (tj jednotlivci, ktorí prednostne fixovali miesto odmeny), ktoré boli podobne rozložené v rámci hmotnostných kategórií (obrázok (Figure4A) .4A). Štatistiky odhalili, že efekt PIT je modulovaný fixačným štýlom, ale tento modulátorový efekt závisí dodatočne na hmotnostnej kategórii (štvorcestná interakcia STAV * TYP RESPONSE * WEIGHT CATEGORY * FIXATION STYLE, Tabuľka Table6; 6; číselné údaje Figures4B-D) .4B-D). V normálnej hmotnosti (obr (Figure4B) 4B) a obéznych skupín (obr (Figure4C), 4C), jedinci s vysokým indexom očí vykazovali silnejší PIT účinok vyvolaný odmeňovaním, ako u jedincov s nízkym indexom očí. Naproti tomu u účastníkov s nadváhou bola táto disociácia neprítomná, tj sme pozorovali vysoký PIT účinok bez ohľadu na to, či jednotlivci vykazovali nízku alebo vysokú tendenciu indexu očí počas kondicionovania. Zaujímavé je, že obézni jedinci s vysokým indexom očí (obr (Figure4D) 4D) boli nielen citlivé na odmenu, ale aj vo veľkej miere necitlivý k neutrálnemu znameniu, pretože si vybrali kongruentný verzus nesúrodý kľúč s takmer rovnakou pravdepodobnosťou pre tento posledný stav.

 

Obrázok 4

Výsledok z prevodu z Pavlovského na inštrumentálny (PIT) pre skupinu index "nízky index očí" a "vysoký index očí". Chybové pruhy označujú SEM. Odmenený kľúč / stav je zobrazený zelene a neutrálny kľúč / stav je červený. ...

Nakoniec sme testovali, či existuje spojenie medzi fixačným štýlom pozorovaným počas Pavlovian conditioning a BMI tým, že v každej z hmotnostných skupín prebiehajú samostatné modely so zmiešaným účinkom. Neočakávane sme zistili, že ľudia s normálnou hmotnosťou skupiny s "vysokým indexom očí" vykazujú zvýšený BMI v rámci zdravého rozsahu (d = 1.7, p <0.001, obrázok Figure4E) .4E). Tento účinok bol prekvapivo silný a nebol nájdený u osôb s nadváhou alebo obezitou (p > 0.646).

Účastníci s nadváhou vykazujú vyšší účinok PIT ako normálne alebo obézni jedinci

U účastníkov s nadváhou sa prejavil najsilnejší účinok PIT v porovnaní s normálnymi a obéznymi subjektmi (pozrite PIT Úloha, Obr Figures3A-C) .3A-C). Toto zistenie rozširuje predchádzajúce pozorovania, že dospelí s nadváhou a obéznymi dospelými vykazovali zvýšenú reaktivitu na potravinové stimuly počas pasívneho pozorovania stimulov, vizuálnej bodovej sondy, rôznych verzií Stroopovej úlohy alebo v dotazníkoch (37, 87, 89). Tieto štúdie kvantifikovali reaktivitu potravy pomocou merania reakčného času, trvania očkovania a smeru predpätia, priemeru žiaka, elektroencefalogramu a zobrazenia funkčnej magnetickej rezonancie (37). Sledovanie očí najmä odhalilo predsudky zamerané na smerovanie potravín a zníženie priemeru žiakov [marker noradrenergického nárastu a vyššieho pozorovacieho záberu (90, 91)] na potraviny s vysokým obsahom kalórií u pacientov s nadváhou a obezitou (92-94). Naše výsledky rozširujú tieto predchádzajúce správy tým, že ukazujú, že správanie zamerané na ciele u jedincov s nadváhou je silne ovplyvnené znakmi súvisiacimi s odmeňovaním potravín, ako to bolo testované v paradigme PIT, zatiaľ čo vplyv neutrálnych podnetov bol podobný ako normálna skupina. Zaujímavé je, že pre skupinu obéznych jedincov nebol pozorovaný žiaden takýto efekt PIT špecifický pre odmenu. Upozorňujeme, že v skupine nie sú žiadne rozdiely v potrave. Aj keď je výsledkom obéznych jedincov na prvý pohľad zmätený, je to v súlade s nedávnou štúdiou, ktorá tiež zistila, že obézni jedinci mali PIT účinok porovnateľný s normálnymi osobami (57). Watson a kol. (57) ukázali zvýšený PIT účinok pre vysokokalorické a nízkokalorické potraviny, ktoré sa vyskytovali iba u obéznych subjektov (57). Jedným z možných vysvetlení zistenia, že účinok PIT je u obéznych a zdravých jedincov podobný, je to, že zvyčajný príjem energeticky hustých diét môže vyvolať kompulzívny štýl stravovania, ktorý je necitlivý na environmentálne príznaky (pozri Fyziologický mechanizmus a otvorené otázky).

Celkovo možno povedať, že naše zistenie, že motivácia vyvolaná odmeňovaním súvisiacich podnetov je zvýšená u jedincov s nadváhou, je v súlade s teóriou závislosti od stimulácie na závislosť (15-21). Téma návykovej senzibilizácie závislosti predpovedá pozornosť voči odhodlaniu, čo je v súlade s našimi výsledkami očného pohybu počas Pavlovského kondicionovania a patologickou motiváciou odmeňovania a odmeňovania (t. J. Nutkavosť) (17, 20). Patologická motivácia potravín a predpovedí potravín bola v súčasnej štúdii znásobená zvýšeným PIT účinkom u jedincov s nadváhou. Niektoré štúdie u ľudí, ktoré skúmali vplyv Pavlovských podnetov na inštrumentálnu reakciu na látkovú závislosť, tiež ukázali zvýšený PIT účinok u závislých v porovnaní s kontrolnými zvieratami (48, 57, 95). Napriek tomu existujú dôkazy o tom, že neexistuje žiadna súvislosť medzi PIT a závislosťou od látok v iných štúdiách (11, 42, 43, 50, 56, 96).

Naše údaje však ďalej naznačujú, že akonáhle sa dosiahne obezita, motivačná senzibilizácia sa môže vrátiť na normálnu úroveň. Je lákavé špekulovať, že hypersenzitivita môže byť u obéznych jedincov znížená z dôvodu zvyčajného / kompulzívneho prejedania (97, 98), ale táto štúdia nebola priamo testovaná. Je tiež možné, že obézni jednotlivci môžu venovať menšiu pozornosť malým odmenám potravín (ako sa tu používajú) a / alebo ich preferencie môžu byť presunuté na podnety s vyššou subjektívnou hodnotou (napr. Chutnejšie a bohatšie na kalóriu), čo bolo preukázané podstatne ovplyvniť PIT (53). Neboli zozbierané údaje o subjektívnej odmene v tejto štúdii. Preto možné rozdiely v oceňovaní odmien medzi hmotnostnými skupinami môžu poskytnúť alternatívne vysvetlenie pre znížený PIT účinok pozorovaný u obéznych jedincov.

Pohyby očí počas Pavlovského kondicionovania sa líšia medzi normálnymi, nadváhou a obéznymi jednotlivcami

Pri meraní správania sa počas Pavlovského kondicionovania sme použili sledovanie očí. Sledovanie očí sa už predtým používalo na meranie reaktivity na pasívne pozorované potravinové podnety (34, 37) a skúmať individuálne rozdiely v tom, do akej miery jednotlivci pripisujú motiváciu k odmeňovaniu - predvídanie podnetov voči samotnej odmene (49). Tu sme vykonali sledovanie očí v období, keď sme videli nádej a dostali odmenu, tj keď účastníci videli iba neutrálnu obrazovku, ale žiadne vizuálne podnety. Rozhodli sme sa upraviť predchádzajúce paradigmy (49), pretože pohľad je automaticky priťahovaný k vizuálnym znameniam, pokiaľ tieto pohyby očí nie sú aktívne zablokované.

V našej štúdii bola podmienená očná odozva k odmeňovanému a neutrálnemu umiestneniu v priebehu Pavlovského kondicionovania odlišne modulovaná v závislosti od hmotnostného stavu účastníka (pozri Pavlovian kondičné úlohy, Obr Figures2C-E) .2C-E). Konkrétnejšie, počas Pavlovian kondicionácie sme zistili, že jedinci s nadváhou prejavili všeobecnú orientáciu smerom k odmeňovaniu, bez ohľadu na to, či vykonali pokus o odmenu alebo neutrálny pokus. Tento nedostatok jasnej disociácie medzi odmenou a neutrálnymi štúdiami zostal pomerne stabilný v podmienkach a je v podstate v súlade s pozorovaním, že dospelí nadváhou preukázali zvýšenú reaktivitu na potravinové stimuly počas pasívneho pozorovania stimulov, vizuálnej bodovej sondy, rôznych verzií Stroop alebo v dotazníkoch (37, 87, 89). Konkrétne sme potvrdili a rozšírili tieto štúdie, keď sme preukázali, že pacienti s nadváhou vykazujú všeobecnú tendenciu orientácie na trvanie smerom k odmeňovaniu, čo naznačuje väčšiu citlivosť na očakávanú odmenu, interpretáciu, ktorá je konzistentná s väčším PIT účinkom pre príznaky spojené s potravou odmeny. Obézni jedinci sa odlišovali od kontrol s normálnou hmotnosťou, ale hlavne počas počiatočnej časti Pavlovského kondicionovania, kde vykazovali jasné rozlíšenie medzi podmienenými reakciami na odmeny (ktoré spôsobili dlhú dobu fixácie v mieste odmeny) a neutrálnymi podnetmi pri dlhšej dobe fixácie umiestnenia tága). Táto silná počiatočná diferenciácia bola však na konci Pavlovského kondicionovania jasne znížená.

Individuálne rozdiely v podmienených odpovediach rozdielne ovplyvňujú účinky PIT u normálne váhy, nadváhy a obéznych jedincov

Použili sme správanie očí v pohybe, aby sme odhalili jednotlivé rozdiely a kategorizovali účastníkov do skupiny jedincov s "nízkym indexom očí", tj fixovali prevažne miesto určenia alebo "vysoký index očí", tj fixovali prevažne miesto odmeňovania , Náš experiment odhalil, že osoby s normálnou hmotnosťou skupiny "vysoký index očí" vykazovali silnejší PIT účinok pre odmenu ako odmeny ako jednotlivci v skupine "low eye index" (Obr. (Figures4B, E) .4B, E). Existuje len jedna skupina výskumníkov, ktorí vykonali podobný experiment na vyšetrenie vplyvu individuálneho štýlu fixácie na PIT (49). Na rozdiel od našich výsledkov zistili, že silnejšia podmienená reakcia očného pohybu smerom k náramku vedie k zvýšenej modulácii cieleného správania. Avšak kvantifikovali pohyby očí, zatiaľ čo tácia bola stále na obrazovke, v ktorej sa navrhlo, že správanie očí pohybovalo ako zástupca chovania pri približovaní sa k zvieratám, ktoré sa pozorovalo aj u zvierat, tiež známe ako "sign-tracking" (22, 23, 58, 99, 100). Na rozdiel od toho sme testovali podmienenú očná odozva počas neutrálnej obrazovky, čo naznačuje, že správanie očí v pohybe môže odrážať hlavne stimulačnú výzvu predpokladanej odmeny (pozri obrázok Figure1B) .1B). Zistili sme, že individuálne rozdiely počas Pavlovian conditioning (tj "nízke" versus "high eye index") ovplyvnili hmotnostnú kategóriu na ovplyvnenie PIT.

V oboch skupinách s normálnou hmotnosťou a u obéznych skupín skupina s vysokým indexom očí vykazovala silnejší PIT účinok vyvolaný odmeňovaním ako skupina s nízkym indexom očí. Naopak, u účastníkov s nadváhou sme zaznamenali vysoký PIT účinok bez ohľadu na to, či jednotlivci vykazovali pri kondicionácii vysoké alebo nízke tendencie indexu očí. Tieto údaje sa však musia interpretovať opatrne, pretože podskupiny boli pomerne malé. Jedným z možných vysvetlení individuálnych rozdielov v efekte PIT je to, že nielen motivácia, ale aj inhibičná kontrola má vplyv na to, ako cielené správanie je ovplyvnené Pavlovskými podnetmi. Normálne a obézni jedinci, ktorí vyjadrujú "nízky index očí", môžu vykazovať menší PIT účinok, pretože vyjadrujú inhibičný kontrolný mechanizmus, ktorý reguluje vplyv odmien súvisiacich s odmeňovaním na cieľovo orientované správanie. Avšak v prípade nadváhy vyjadrujúcej "index nízkeho oka" môže byť tento inhibičný mechanizmus zmenený tak, aby vyjadroval silnejší PIT účinok, čo znamená, že títo účastníci sú náchylnejší na vplyv podnetov. Inhibícia odpovede napríklad s úlohou Go / Nogo nebola testovaná v tejto štúdii. Napriek tomu sa znížená inhibícia odpovede ukázala byť spojená s prejedaním a neúspešným diétou (101, 102). Naše zistenie je tiež v súlade s Trick et al. (103), ktorí preukázali, že vyššia kondicionovaná odpoveď meraná počas Pavlovian conditioning nie je automaticky preložená do vyššieho PIT. To isté platí pre elektrofyziologické odpovede (tj P300), ktoré neboli korelované s účinkom PIT u sociálnych pijanov (96).

Ďalej sme zistili, že normálna hmotnosť vyjadrujúca "vysoký index očí" ukázala zvýšenie BMI v rámci zdravého rozsahu. Mohlo by to súvisieť s predchádzajúcim výskumom, ktorý naznačuje, že zvýšená pozornosť zameraná na pozorovanie potravín ako rizikového faktora pre získanie váhy (37). Nedávna revízia literatúry však ukázala, že pozornosť týkajúca sa informácií o potravinách alebo drogách je slabým indexom problémového správania (104).

Interpretačné otázky

Náš výskumný dokument prezentuje nový pohľad na to, ako ukazovatele súvisiace s potravinami ovplyvňujú pohyby očí a cieľovo orientované správanie u nadváhy a obéznych jedincov. Výklad našich zistení však podlieha špecifickým obmedzeniam.

Po prvé, individuálne rozdiely v oceňovaní odmien mohli ovplyvniť správanie, ktoré je kontrolované náhodou. Snažili sme sa tento problém prekonať tým, že sme skúšali všetkých účastníkov v rovnakom dietetickom štádiu (napr. Hladný) a nechali sme ich vybrať zo štyroch možností. Požadovaná odmena založená na vizuálnej analógovej stupnici sa medzi skupinami nelíšila (KATEGÓRIA HMOTNOSTI, FIXAČNÝ ŠTÝL) a neovplyvnila podmienenú očné odozvy ani PIT.

Po druhé, náš experiment neumožňuje určiť, či citlivosť jednotlivcov na nadváhu voči environmentálnym podnetom platí len pre špecifické indikátory potravín, alebo či tieto osoby vykazujú vo všeobecnosti vyššiu citlivosť na odhaľovanie predpovedí. V predchádzajúcich štúdiách o pacientoch závislých od alkoholu sa zistilo všeobecné účinky, ako aj účinky špecifické pre jednotlivé látky (45, 48) a fajčiarov (95). Takže aj napriek tomu, že disociácia všeobecných účinkov odmeňovania a špecifických potravín nebola zameraná na súčasnú štúdiu, predstavuje dôležitú otázku pre budúci výskum.

Fyziologický mechanizmus a otvorené otázky

Čo presne môže byť základným mechanizmom na nájdenie rozdielov v podmienenej očnej odozve a pravdepodobne aj cieľovo orientované správanie u normálnej, nadváhy a obéznych jedincov? Je presvedčené, že konzumácia chutných potravín zvyšuje mozgovú aktivitu v oblastiach, ktoré sa podieľajú na odmeňovaní (striatum, stredný mozog, amygdala, orbitofronálna kôra) a vedie k uvolňovaniu dopamínu v chrbtovej striate. Množstvo dopamínu súvisí s hodnotením príjemnosti (tzv. "Liking") a kalorickou hustotou odmeny / jedla [pre recenzie pozri Ref. (20, 21)]. Očakávaný príjem potravy alebo expozícia indikáciám podráždenia / jedla zvyšuje aktivitu v oblastiach mozgu, ktoré sú známe z dôvodu odmeňovania odmien (tj amygdala, orbitofronálna kôra) (21, 105, 106) a vedie k podobnému uvoľňovaniu dopamínu ako odmeny (107). Stimulačný model motivácie hovorí, že opakovaný príjem vysokokalorických chutných jedál vedie k zvýšeniu mozgovej aktivity v regiónoch, ktoré sa podieľajú na oceňovaní stimulov, na príznaky, ktoré sú spojené s chutným príjmom potravy via čo vyvoláva túžbu a prejedanie sa, keď sú k dispozícii tieto náznaky (15, 17, 20, 21). Existujú silné dôkazy o tom, že dopaminergné neuróny, ktoré vyčnievajú na striatum a ventral pallidum, reagujú na príjem chutného jedla, ale po opakovaných párovaniach medzi jedlom a tágom sa oheň v reakcii na príznaky súvisiace s výživou a už v odpovedi na prijatie potraviny [na posúdenie, pozri Ref. (107)]. Táto zmena počas atribútov učenia sa zameraním na stimuly a výsledok hodnotí samotné znamenia a tým vedie motivované správanie (59, 107-109). Tento proces pravdepodobne prispeje k prejedaniu a vedie k prírastku hmotnosti. V zhode s teóriou stimulácie motivácie obézni ľudia preukázali zvýšenú aktivitu v oblastiach mozgu spojených s odmenou a motiváciou, oblasti mozgu spojené s motorickými reakciami a oblasťami mozgu spojenými s pozornosťou na obrázky potravín, potravín alebo reklamy na potraviny (20, 21, 27, 110-114). Táto väčšia reaktivita na podnety súvisiace s jedlom by sa mohla odraziť v zvýšenej podmienenej očnej odozve u obéznych jedincov pozorovaných v našom experimente. Táčka súvisiaca s výživou, ktorá sa prisudzuje motivácii, môže potom spustiť opatrenia na získanie potravy (tj zvýšené "chcenie") (20). V našej štúdii je táto zvýšená "chuť" / motivácia v dôsledku podnetov súvisiacich s potravinami potenciálnym dôvodom na pozorovanie silnejších účinkov PIT v nadváhe. Naša štúdia však naznačuje, že to pravdepodobne nie je prípad obéznych účastníkov. Existujú určité dôkazy zo zvieracích a ľudských experimentov, že obvyklý príjem stravy s vysokým obsahom tuku znižuje signalizáciu dopamínu v obvode odmeňovania (21, 115, 116). To je v súlade s experimentmi na kokaínoch a jednotlivcoch závislých od alkoholu (117, 118). Zvyčajné procesy sa však nezmerali s našou experimentálnou paradigmou.

Kombinácia našej behaviorálnej paradigmy s ďalšími metódami, ako sú neuroimaging alebo farmakologické intervencie, by umožnila lepšie pochopenie základného mechanizmu. To by tiež uľahčilo integráciu našich zistení do výskumu na zvieratách o individuálnych variáciách, podmienenej motivácii, prehnanosti a závislosti. Okrem toho by bolo zaujímavé skúmať vplyv environmentálnych podnetov u skupiny pacientov po bariatrickom chirurgickom zákroku alebo po iných zákrokoch (napr. Diéta, behaviorálne tréningy, pozri Klinické dôsledky).

Klinické dôsledky

Naše zistenia sa môžu ukázať ako prakticky relevantné, pretože ukazujeme, že kondiciovaná očná odpoveď a cieľovo orientované správanie nadváhy sú vo všeobecnosti citlivejšie na vplyv environmentálnych podnetov. Mohlo by byť preto užitočné riešiť mentálne stratégie, aby odolali indikáciám súvisiacim s potravinami aj v psychologickom / behaviorálnom zaobchádzaní s jednotlivcami s nadváhou (napr. Výcvik v zániku, výcvik zameraný na kontrolu pozornosti, výcvik na odozvy)60, 119-121)]. Manipulácia pozornostného zaujatosti k podnetom s drogami via terapie zamerané na pozorovanie pacientov znižovali niektoré z podnetov kontroly užívania liekov, ktoré majú nad závislou osobou (60, 122-124). Podľa nášho najlepšieho vedomia existuje len jedna štúdia, v ktorej sa aplikoval program ABM (ABP), ktorý sa používa pri návykových poruchách u nadváhy a obéznych jedincov (tj.125). Táto štúdia odhalila zníženie hmotnosti, príznaky porúch príjmu potravy, nadmerné stravovanie a stratu kontroly a reakcie na potraviny po tréningu ABN v týždni 8 (125). Tieto výsledky by sa však mali interpretovať opatrne z dôvodu nízkej veľkosti vzorky a otvorenej štúdie s jednou skupinou. Kombinácia reakcie na potraviny a tréningu pozornosti úspešne znížila mieru odmeňovania a pozornosti mozgových sietí a zníženie telesného tuku (120, 121). U obéznych jedincov, ktoré sa v našej štúdii nelíšia od kontrol s normálnou hmotnosťou v súvislosti s vplyvom vonkajších podnetov na správanie zamerané na cieľ, sú iné spôsoby liečby pravdepodobnejšie vhodnejšie, pretože už bolo konsolidované nesprávne stravovacie správanie [napr. Kognitívna behaviorálna terapia, rozhovor, nácvik zvratu zvykov, tréning na kontrolu inhibície (102, 126)]. Zistenie súčasnej štúdie spolu s predchádzajúcimi štúdiami (8, 9, 14, 57) by sa malo zvážiť aj pri navrhovaní nových politík a usmernení pre reklamy na potraviny.

Autori by radi poďakovali Dr. Danielovi Woolleyovi za technickú pomoc a Dr. med. Renward S. Hauser a Dr. med. Philipp Gerber za cenné informácie a odporúčania týkajúce sa náboru pacientov.

Financovanie. Táto práca bola umožnená financovaním získaným z grantu EAT Research Eat2Learn2Move.