Väčšia kortikolimbická aktivácia na vysokokalorické potraviny po jedle u obéznych a normálnych dospelých (2012)

Chuti do jedla. 2012 Feb;58(1):303-12, doi: 10.1016 / j.appet.2011.10.014.

Dimitropoulos A1, Tkach J, Ho A, Kennedy J.

abstraktné

Cieľom tohto výskumu je identifikovať neurálnu odozvu na odmeňovanie potravinových podnetov pred a po jedle u dospelých s nadváhou / obezitou (OB) a normálnou hmotnosťou (NW). Na základe predchádzajúcej literatúry sme očakávali väčšiu diferenciálnu aktiváciu k potravinovým podnetom oproti objektom pre OB v porovnaní s účastníkmi NW pred jedlom a po konzumácii typického obeda. Dvadsaťdva pacientov s nadváhou / obezitou (11 samec) a 16 normálnou hmotnosťou (6 samec) sa zúčastnilo na funkčnej úlohe zobrazovania magnetickou rezonanciou, ktorá skúmala nervovú odozvu na vizuálne podnety vysoko a nízkokalorických potravín pred a po jedle.

TSkupina OB demonštrovala zvýšenú nervovú odozvu na potraviny s vysokým a nízkym obsahom kalórií po jedle v porovnaní s NW účastníkmi v oblasti frontálnej, temporálnej a limbickej oblasti.s.

Okrem toho bola väčšia aktivácia v kortikolimbických oblastiach (laterálna OFC, caudate, anterior cingulate) na vysokokalorické potravinové podnety evidentná u účastníkov OB vs. NW po jedle.

Tieto zistenia naznačujú, že u jedincov s vysokou kalorickou hodnotou potravinové návyky vykazujú trvalú odozvu v oblastiach mozgu zapríčinených odmenou a závislosťou aj po jedle. Okrem toho, potravinové podnety nevyvolali podobnú mozgovú reakciu po jedle v NW skupine, čo naznačuje, že nervová aktivita v reakcii na podnety potravy sa znižuje u týchto jedincov so zníženým hladom.

Pozri ďalšie články v PMC to citát publikovaný článok.
Kľúčové slová: fMRI, obezita, systém odmeňovania, kortikolimbické, OFC, vysokokalorické potraviny

Príjem potravy u ľudí je ovplyvnený rôznymi faktormi nad rámec kontroly homeostatiky. Dostupnosť, zmyslové podnety (napr. Aróma, vizuálna príťažlivosť, chuť) a potešenie sú faktory, ktoré ovplyvňujú to, čo a koľko ľudí jesť aj po nasýtení. Vzhľadom na súčasný stav obezity v Amerike a na celom svete je pochopenie toho, ako tieto faktory ovplyvňujú príjem potravy, nevyhnutné pre zdravotné, sociálne a ekonomické dôvody (Rigby, Kumanyika a James, 2004). V uplynulom desaťročí boli živočíšne modely potravinovej motivácie doplnené neinvazívnym ľudským vyšetrovaním potravinového apetítu a systému odmeňovania. Obe poruchy (Dimitropoulos & Schultz, 2008; Farooqi a kol., 2007) a neurotypických populácií (Gautier a kol., 2000; Goldstone a kol., 2009; Killgore a kol., 2003; LaBar a kol., 2001; Stoeckel a kol., 2008; Tataranni a kol., 1999; Wang, Volkow, Thanos a Fowler, 2004) boli vyšetrené použitím neuroimagingových techník určených na ďalšie pochopenie nervových mechanizmov, ktoré sa vyskytujú počas hladu a sýtosti a ako súvisia s obezitou a poruchami príjmu potravy.

Výskum doposiaľ ukazuje, že vizuálne potravinové podnety aktivujú potravinovú motiváciu a odmeňujú nervové obvody (napr. Prefrontálny kortex [PFC], orbitofrontálny kortex [OFC], amygdala, dorzálny a ventrálny striatum, hypotalamus, insula) pri hladovaní a že vysokokalorické potraviny v týchto regiónoch vo vzťahu k nízkokalorickým potravinovým obrazom (napr.Killgore a kol., 2003; LaBar a kol., 2001; Stoeckel a kol., 2008; Wang a kol., 2004). Neurónová reakcia na vizuálne podnety z potravy v regiónoch s odmenou sa pozoruje u jedincov s normálnou hmotnosťou a obéznych jedincov a pri rôznych dĺžkach pôstu. Účinok potravinových podnetov na neurálnu reakciu po sýtosti sa tiež skúmal, aj keď menej často, s rôznymi výsledkami v rôznych štúdiách. Výskum napríklad ukázal, že jedinci s normálnou hmotnosťou vykazujú zníženú aktiváciu po jedle. LaBar a kol. (2001) zistili, že snímky potravy prezentované počas funkčného zobrazovania magnetickou rezonanciou (fMRI) vyvolali väčšiu aktiváciu v amygdale, parahippokampálnom gyruse a pravý fusiform gyrus, keď účastníci boli hladní v porovnaní s tým, kedy boli nasýtení jedlom podľa vlastného výberu. Navyše, Goldstone a kolegovia (2009) neuviedla žiadnu významnú diferenciálnu aktiváciu v chutných a odmeňovaných regiónoch až po potraviny s nízkym obsahom kalórií po jedle. Na rozdiel od toho výskum s nadváhou a obéznymi jedincami naznačuje, že podnety z potravy naďalej vyvolávajú nervovú reakciu po jedle. konkrétne Martin a kolegovia (2010) zistená mozgová aktivita bola väčšia v reakcii na podnety v potravinách a objektoch v mediálnom prefrontálnom kortexe, kaudate, vynikajúcom frontálnom gyruse a hipokampus po obéznych účastníkoch požitia kalórií 500. Výskum využívajúci iné spôsoby (napr. Sledovanie sledovania potravinových podnetov) je v súlade s prácou fMRI, ktorá poukazuje na zachovanú významnosť potravinových podnetov po požití tekutého jedla medzi obéznymi jedincami (Castellanos a kol., 2009).

Priame porovnania obéznych jedincov s normálnou hmotnosťou tiež ukázali rozdielnu odpoveď na podnety potravy spojené so stavom hmotnosti (Bruce a kol., 2010; Geliebter a kol., 2006; Martin et al., 2010; Rothemund a spol., 2007; Stoeckel a kol., 2008). Štúdie spoločne ukazujú, že obézni jedinci vykazujú väčšiu aktiváciu k podnetom na jedlo v porovnaní s normálnymi účastníkmi v mnohých oblastiach mozgu, vrátane regiónov systému odmeňovania. V porovnaní s kontrolami bola pozorovaná väčšia aktivácia podnetov medzi potravou a objektom u obéznych účastníkov v porovnaní s kontrolami v PFC, OFC, prednom cingulate, insula, amygdala a striatum počas hladu (Stoeckel a kol., 2008), v PFC, kaudate, hipokampuse a temporálnom laloku bezprostredne po jedle (Martin et al., 2010) a v striate, insula, hippocampus a parietálnom laloku v neutrálnom stave (ani hladný ani nasýtený) (Rothemund a spol., 2007). Okrem toho sa pozorovala diferenciálna aktivácia na typy potravín (vysokokalorické, nízkokalorické, potrava s ohniskom) medzi obéznymi jedincami a jedincami s normálnou hmotnosťou po pôste av neutrálnom stave. Napríklad obézni jedinci vykazujú väčšiu odozvu na vysoké vs. nízkokalorické podnety než tie, ktoré majú normálnu hmotnosť v regiónoch, ako je putamen (Rothemund a spol., 2007), laterálne OFC, mediálne PFC, insula, striatum a amygdala (Stoeckel a kol., 2008). Existujú určité dôkazy o väčšej neuronálnej odpovedi na podnety z potravy medzi normálnou hmotnosťou v porovnaní so skupinami s nadváhou / obezitou, ako napríklad v mediálnom PFC (Stoeckel a kol., 2008) a časové oblasti (\ tMartin et al., 2010), ale väčšina hlásených výsledkov o priamych porovnaniach medzi skupinami s normálnou hmotnosťou a obezitou / nadváhou poukazuje na väčšiu aktiváciu potravinových podnetov u osôb s nadváhou / obezitou.

K dnešnému dňu veľa z literatúry týkajúcej sa zobrazovania neurónov v potravinách využíva dlhé obdobia kalorickej deprivácie na skúmanie nervovej reakcie počas hladu (napr. 8 – 36hrs; Gautier a kol., 2000; Gautier a kol., 2001; Goldstone a kol., 2009; Karhunen, Lappalainen, Vanninen, Kuikka a Uusitupa, 1997; LaBar a kol., 2001; Stoeckel a kol., 2008; Tataranni a kol., 1999) s niektorými výnimkami (Killgore a kol., 2003; Martin et al., 2010). Nie je jasné, či trvanie pôstu ovplyvňuje neurálnu citlivosť, pretože štúdie sa dramaticky líšia v zobrazovacom protokole, prescanových postupoch a štatistických metódach (napr. Korekcie malých objemov na nekorigované analýzy celého mozgu), kde prísne kritériá alebo analýzy oblasti záujmu (ROI) môžu ovplyvniť vykazovanie výsledkov. Cieľom prezentovanej práce je rozšíriť existujúci výskum identifikáciou nervovej reakcie na odmeňovanie potravín počas normatívnej kalorickej deprivácie, ku ktorej dochádza medzi jedlami. Naším cieľom bolo preskúmať prirodzenejší hlad a nasýtenie, ku ktorému dochádza v priebehu typického dňa v západnej spoločnosti. Konkrétne sme sa zamerali na skúmanie neurálnej citlivosti vyvolanej vysokokalorickými potravinovými podnetmi u jedincov s normálnou hmotnosťou a nadváhou / obéznych jedincov pred a po jedle. Na základe predchádzajúcej literatúry sme očakávali väčšiu diferenciálnu aktiváciu k potravinovým podnetom oproti objektom s nadváhou / obezitou v porovnaní s bežnými účastníkmi pred jedlom a po konzumácii typického obeda. Najviac nás zaujímala nervová odpoveď špecifická pre vysoko a nízkokalorické potravinové podnety po jedle, ako táto literatúra chýba, a máme pocit, že môže osvetliť pokračujúci vplyv vysoko žiadanej potravy po jedle. Predpokladali sme, že odmeňovanie (vysokokalorické) potraviny by viedli k väčšej citlivosti nervov vo viacerých oblastiach mozgu, vrátane kortikolimbického systému odmeňovania (OFC, predný cingulate, insula, ventrálny striatum a amygdala; Berthoud & Morrison, 2008; Kringelbach, 2004), dokonca aj po požití kalorického jedla 750 pre vzorku účastníkov s nadváhou a obezitou (ďalej len obézni) v porovnaní s účastníkmi s normálnou hmotnosťou. Oproti tomu na základe predchádzajúcej literatúry sme očakávali, že účastníci s normálnou hmotnosťou prejavia menšiu neurálnu odozvu v oblastiach mozgu, vrátane kortikolimbických oblastí, na podnety potravy (bez ohľadu na kalorický typ) v porovnaní s obéznymi účastníkmi pred a po jedle.

Metódy

účastníci

Na tomto výskume sa zúčastnilo dvadsaťdva obéznych (OB) [BMI priemer (SD): 31.6 (4.5)] a 16 normálna hmotnosť (NW) (pozri Tabuľka 1 pre charakteristiky skupiny). Títo jednotlivci boli prijatí z reklám do komunity University of Western Western Reserve. Účastníci boli v dobrom zdravotnom stave, mali normálne korigované normálne videnie a boli spôsobilí na MRI skenovanie (tj bez feromagnetických implantátov). Jednotlivci, ktorí v minulosti zaznamenali psychiatrické alebo neurologické problémy, významný úbytok hmotnosti alebo zisk v posledných mesiacoch 6, alebo poranenie hlavy so stratou vedomia neboli spôsobilí k účasti. Všetci účastníci poskytli informovaný písomný súhlas a boli finančne kompenzovaní za svoju účasť. Tento výskum bol schválený Inštitútom inštitucionálneho preskúmania Inštitúcie pre výskum v nemocnici Univerzitných nemocníc.

Tabuľka 1 

Charakteristika účastníkov

Postup

Účastníci boli naskenovaní medzi 12 a 2pm postupne za účelom predbežného a postmealného skenovania. Ako súčasť väčšieho projektu porovnávajúceho jedincov s normálnou hmotnosťou a nadváhou / obéznych jedincov s jedincami so zriedkavým ochorením (Praderov-Williho syndróm; PWS), skenovanie bolo obmedzené parametrami štúdie týkajúce sa jedincov s PWS. Skenovanie v jednotlivých dňoch (a v dôsledku toho vyvažovanie stavu predeal a postmeal) nebolo uskutočniteľné. Účastníci boli požiadaní, aby pred príchodom 8: 00am konzumovali ľahké raňajky pred ich menovaním v deň ich vyšetrenia a aby sa zdržali konzumácie, kým sa experimentálny postup neukončí. 15 účastníkov v každej skupine uviedlo, že jedia raňajky [hodiny nalačno- OB: 6.2 (.68) rozsah = 5 – 8hrs, rozsah NW: 5.6 (1.1) = 3 – 7hrs, t= −1.79, p = .08]. Zaznamenal sa záznam o obsahu raňajok a odhadoval sa pre príjem kalórií; Toto sa nelíšilo medzi skupinami (OB: 372.1 (190) kalórií; NW: 270 (135) kalórie, t= -1.6, p = 12, n = 15 na skupinu). Osem účastníkov (OB: n = 7; NW: n = 1) uviedlo, že neraňajkuje, pretože zvyčajne neraňajkuje. Aby sa zistilo, či sa účastníci, ktorí konzumovali raňajky, líšili od tých, ktorí to neurobili, boli medzi dvoma skupinami porovnané údaje fMRI pred skenovaním (p <05, neopravené). Tieto dve skupiny sa nedokázali líšiť v odpovedi na potravinové signály pri akýchkoľvek záujmových kontrastoch (napr. Vysokokalorické vs. nízkokalorické). Skupiny sa tiež nelíšili v hodnotení hladu pred a po premealnom vyšetrení (hlad pred vyšetrením: t= .43, p = .67; po predbežnom skenovaní: t= .39, p = .69) alebo spotrebované obedy (t= .41 p = .68). Ďalšie potvrdenie sa uskutočnilo vykonaním analýz fMRI len s účastníkmi, ktorí jedli raňajky (n = 15 na skupinu) a kľúčové zistenia zostali nezmenené. Preto všetky analýzy uvedené nižšie neberú do úvahy stav konzumácie raňajok.

Pred skenovaním podstúpili účastníci neuropsychologické testovanie (ako súčasť rozsiahlejšej štúdie, ktorá tu nebola uvedená) a školenia o funkčných úlohách. Počas tejto doby sa tiež získala výška, hmotnosť a hodnotenie preferencie potravín. Posudzovanie preferencií potravín sa podávalo na získanie miery preferencie potravín s vysokým a nízkym obsahom kalórií pre každého účastníka. Hodnotenie si vyžadovalo, aby účastníci hodnotili fotografické bleskové karty potravín 74 (7 ”× 6”; PCI Educational Publishing, 2000), ktoré zahŕňali dezerty, mäso, ovocie, zeleninu, občerstvenie, chlieb a cestoviny na Likertovej stupnici 5-bodu od značky „nepáči“ sa „podobným“. Fotografie pre hodnotenie preferencií potravín sa líšili od obrázkov použitých v úlohe fMRI. Vysokokalorické (napr. Koláče, sušienky, zemiakové lupienky, párky v rožku) a hodnotenia preferencií potravín s nízkym obsahom kalórií (napr. Ovocie a zelenina) sa v rámci skupín ani medzi skupinami nelíšili (pozri Tabuľka 1).

Po predbežnom skenovaní dostali účastníci jedlo pripravené jednotkou klinického výskumu Dahms vo fakultných nemocniciach štandardizované tak, aby poskytovalo približne 750 kalórií, pozostávajúce zo sendviča (výber z morčacieho, pečeného hovädzieho alebo vegetariánskeho), kartónu s mliekom a porcie ovocie, a to buď zo strany zeleniny alebo tvarohu. Možnosti ponuky boli vyvážené pre obsah makronutrientov. Účastníci dostali pokyn, aby sa najedli do sýtosti a akékoľvek zvyšné jedlo sa odvážilo, aby sa odhadol počet spotrebovaných kalórií. Skenovanie po jedle sa zvyčajne začalo do 30 minút po ukončení jedla. Bezprostredne pred a po skenovaní pred a po jedle účastníci odpovedali na otázku: „Aký veľký hlad máte práve teraz?“ na stupnici od 0 do 8, pričom 0 znamená, že „vôbec nie je hladný“, až 8 - „mimoriadne hladný“. Je potrebné poznamenať, že zatiaľ čo účastníci boli inštruovaní, aby jedli až do sýtosti, nepodávala sa priama miera sýtosti, ale nepriamo sa z nich vyvodzovala zmena stavu hladu.

fMRI návrh úloh

Zmeny v krvnom kyslíku závislom (BOLD) kontraste boli merané v blokovej koncepcii percepčnej diskriminácie. Účastníci, ktorí sú označovaní pomocou tlačidla, sa vyjadrujú, či sa vedľa seba zobrazujú farebné obrázky vysokokalorických potravín (napr. Koláč, šišky, zemiakové lupienky, hranolky), nízkokalorické potraviny (čerstvá zelenina alebo ovocie) alebo predmety (nábytok). „Rovnaký“ alebo „iný“ objekt. Obrázky boli upravené pre konzistentnú veľkosť, jas a rozlíšenie. Každý obraz bol prezentovaný iba raz počas procedúry fMRI. Rovnaké / rôzne parametre úlohy boli vybrané tak, aby sa zabezpečilo, že účastníci sa venovali stimulom. Obrázky boli prezentované v blokoch, ktoré zodpovedajú typom obrázkov 3: potraviny s vysokým obsahom kalórií, nízkokalorické potraviny a nábytok. Ukázalo sa, že táto paradigma aktivuje laterálnu OFC, izoláciu, hypotalamus, talamus a amygdalu ako reakciu na podnety k jedlu (Dimitropoulos & Schultz, 2008). Všetky funkčné behy boli zložené z 8 blokov (21 sekúnd, každý s 14-druhým odpočinkom medzi blokmi), s 6 pármi obrázkov na jeden blok. Trvanie stimulu bolo nastavené na 2250 ms a interstimulus interval (ISI) na 1250 ms. Každý beh predstavil bloky nábytku, potraviny s vysokým obsahom kalórií a nízkokalorické potraviny v vyváženom poradí. Počas každého skenovania (pred jedlom a po jedle) boli prezentované dva funkčné cykly.

fMRI Zber údajov

Všetky skenovania sa uskutočnili v Case Centre for Imaging Research. Zobrazovacie dáta boli získané na skeneri 4.0T Bruker MedSpec MR s použitím 8-kanálového fázového poľa, ktoré prijíma hlavnú cievku. Pohyb hlavy bol minimalizovaný umiestnením penovej výplne okolo hlavy. Funkčné obrazy boli získané s použitím gradientovo-echo-jednorazovej echo-planárnej sekvencie cez priľahlé axiálne rezy 35 zarovnané rovnobežne s rovinou AC-PC s rozlíšením v rovine 3.4 X 3.4 X 3 mm (TR = 1950, TE = 22 ms, flip uhol = 90 stupňov). BOLD aktivačné dáta boli získané počas dvoch cyklov (5: 01 minút, 157 EPI zväzky / merania) na MRI reláciu. Vizuálne podnety boli spätne premietnuté na priesvitnú mriežku umiestnenú v blízkosti konca MRI skenera a prezerané cez zrkadlo namontované na hlavovej cievke. 2D T1-vážené štruktúrne obrazy (TR = 300, TE = 2.47ms, FOV = 256, matica = 256 × 256, uhol otočenia = 60 stupňov, NEX = 2), hrúbka 3mm, umiestnená v rovnakej rovine a umiestneniach rezu ako echo - planárne údaje pre registráciu v rovine a štruktúrny objem 3D s vysokým rozlíšením (3D MPRAGE, súvislé, sagitálne získavanie, rezy 176 vyberajú oddiely, každý s izotropnými voxelmi 1 mm, TR = 2500, TE = 3.52ms, TI = 1100, FOV = 256, matica = 256 × 256, preklopný uhol = 12 stupňov, NEX = 1) boli zhromaždené počas počiatočnej (predeal) relácie.

fMRI Predbežné spracovanie a analýza údajov

Spracovanie obrazu, analýzy a testy štatistickej významnosti sa uskutočňovali použitím Brainvoyager QX (Brain Innovation, Maastricht, Holandsko; Goebel, Esposito a Formisano, 2006). Kroky predspracovania zahŕňali trilineárnu trojrozmernú korekciu pohybu, priestorové vyhladenie pomocou Gaussovho filtra s polovičnou maximálnou hodnotou celej šírky 7 mm a lineárne odstránenie trendu. Parametre korekcie pohybu boli pridané do návrhovej matice a pohyb> 2 mm pozdĺž ľubovoľnej osi (x, y alebo z) viedol k vyradeniu týchto údajov (<1% vyradených pre túto vzorku). Údaje pre každého jednotlivca boli zarovnané s 2D a 3D anatomickými obrázkami s vysokým rozlíšením na zobrazenie a lokalizáciu. Jednotlivé súbory údajov prešli po častiach lineárnou transformáciou do proporcionálnej 3D mriežky definovanej symbolom Talairach a Tournoux (1988) a boli zapísané do databázy s dátovým súborom 3D s vysokým rozlíšením a nahradené na 3 mm3 voxely. Normalizované súbory dát sa vložili do analýzy druhej úrovne, v ktorej sa funkčná aktivácia skúmala pomocou analýzy všeobecného lineárneho modelu (GLM) s náhodnými efektmi pre skenovanie pred jedlom a pre skenovanie po jedle. Pre každé z časových období (pred / po jedle) sa porovnali nasledujúce kontrasty medzi obéznymi a normálnymi jedincami: vysokokalorické jedlá, nízkokalorické jedlá, všetko jedlo (kombinované s vysokým a nízkym obsahom kalórií) a predmety . Výsledné štatistické mapy boli korigované na viacnásobné porovnania pomocou korekcie prahovej hodnoty založenej na klastroch (na základe simulácií Monte Carlo uskutočňovaných v rámci programu Brain Voyager). Počiatočná prahová hodnota p p <01 a minimálna súvislá klastrová korekcia použitá na každú kontrastnú mapu v rozmedzí od 7 do 12 voxelov (189 - 324 mm3) poskytol rodinnú korekciu p <.05.

Interakčná analýza medzi skupinami (OB vs. NW) podľa kontrastu stavu (potravina verzus objekt; vysokokalorická vs. nízkokalorická; vysokokalorická vs. objekt; nízkokalorická vs. objektová) bola vykonaná pre každý hlad state. Na vizualizáciu interakčných účinkov sa vykonali post-hoc analýzy na klastroch s najvýraznejšími rozdielmi medzi skupinami a stavmi a klastrami v systémoch kortikolimbických odmien (OFC, predný cingulate, insula, ventrálny striatum a amygdala). Konkrétne, pre post-hoc analýzy bola pre každý subjekt extrahovaná veľkosť aktivácie signálu BOLD (hodnoty beta). SPSS (verzia 17; SPSS, Inc; Chicago, IL) sa použila na vykonanie post-hoc analýz (t-testov) a na potvrdenie nálezov Brain Voyager. Po extrakcii boli pre každý stav kalórií vypočítané beta kontrasty oproti nepotravinovým objektom počas každého stavu hladu (objekt s vysokým obsahom kalórií, predreagovaný stav, nízkokalorický objekt, predreagovaný stav, objekt s vysokým obsahom kalórií, stav po pôrode; objekt s nízkym obsahom kalórií). , stav po pôrode). Následne sa uskutočnili spárované Studentove t-testy, aby sa identifikovali rozdiely medzi vysokým a nízkym kontrastom pre každý stav jedla oddelene pre každú oblasť v každej skupine.

výsledky

Behaviorálne údaje

Hlad

Hodnotenia na stupnici hladu pred každým skenovaním sa významne líšili medzi podmienkami pred liečbou a po pôrode, pričom účastníci v oboch skupinách poukazovali na väčší hlad pred reláciou pred liečbou: predeal scan - OB priemer (SD) = 4.72 (1.5), NW = 4.59 (1.5 ); postmeal scan-OB = .45 (.85) NW = .44 (.81). Skupiny sa nelíšili v stave hladu na premeal (t= -. 266, p = .79) alebo kontroly po odoslaní (t= -. 06, p = .95). Tieto údaje naznačujú, že manipulácia s potravinami bola účinná, pričom obe skupiny hlásili pokles hladov po predchode na sedenie po pôrode.

Presnosť úloh

Presnosť úlohy počas funkčného behu (rovnaká / iná úloha) bola väčšia ako 90% pre reláciu kontroly: priemerné percento pred liečbou = 97.3 (.03); postmeal = 99.0 (.02), pre potravinové a nepotravinové podmienky: celková potrava = 93.8 (2.9); celkovo nepotravinové = 94.5 (1.7) (t= −1.42, p = .16) a pre každú skupinu: OB = 99.1 (.02), NW = .97.8 (.02). Presnosť medzi skupinami sa nelíšila (t= −1.68, p = .11).

Spotrebované obedy

V priemere účastníci OB spotrebovali kalórie 591 (SD = 68.4) a účastníci NW spotrebovali kalórie 607 (SD = 116.1), t= .91, p = .37. Z kalórií 750 poskytnutých v jedle, položky, ktoré pravdepodobne zostanú nevyužité, zahŕňali porcie korenia (majonéza a / alebo horčica) a zeleninové prílohu.

fMRI Údaje

Premealná reakcia: skupinové interakcie

Na preskúmanie skupinových rozdielov v premealnom stave sa skúmali nasledujúce kontrasty: OB> NW [(i) jedlo> objekt, (ii) vysoko kalorické> nízkokalorické, (iii) vysoko kalorické> objekt, (iv) nízke -calorie> object], NW> OB [(v) food> object, (vi) high-calorie> low-calorie, (vii) high-calorie> object, (viii) low-calorie> object].

V premealnom stave vykazovala obézna skupina významne väčšiu aktivitu ako skupina s normálnou hmotnosťou voči jedlu vs. predmetu a kalorickým stimulom vs. predmetu v primárne prefrontálnych kortikálnych oblastiach vrátane bilaterálnej prednej prefrontálnej kôry (aPFC) (x, y , z = 23, 58, 0; -34, 63, 2). OB vykázal väčšiu aktiváciu ako SZ na nízkokalorické kontrasty objektov a objektov v aPFC, ako aj v hornom frontálnom gyruse (BA6; -3, 11) a v malom mozgu (60, -47, -57). Naproti tomu skupina NW vykazovala väčšiu aktivitu ako skupina OB v podmienkach jedla vs. objektu, predovšetkým v zadnejších oblastiach vrátane parietálnych (-33, 46, 0), stredných cingulátov (-7, -14, 9; -42, −23, 26) a temporálny lalok (−44, −34, −1; −28, −43, 30). Všetky významné oblasti aktivácie medzi skupinami (p <17, korigované) sú zahrnuté v Tabuľka 2.

Tabuľka 2 

Oblasti mozgu, ktoré sa líšili podľa skupín a kontrastu vizuálneho cue počas premealného a postmealného skenovania

Neurálna odozva u účastníkov s normálnou hmotnosťou ukázala väčší rozdiel medzi vysokokalorickými a nízkokalorickými potravinami v porovnaní s obéznymi účastníkmi. Počas predreamu skupina OB nevykazovala väčšie reakcie na potraviny s vysokým alebo nízkym obsahom kalórií ako skupina NW. Naproti tomu skupina NW vykazovala väčšiu odozvu na vysoko-kalorické potravinové podnety ako OB na ľavej hemisfére postcentrálneho gyrusu (BA43; −55, −12, 15), insula (−40, −2, 15) , parahippokampálny gyrus (−23, −12, −15) (pozri Tabuľka 2/Obrázok 1) a bilaterálne v mozočku (45, −50, −34; −16, −65, −19).

Obrázok 1 

Normálna hmotnosť vs. obézna. Vľavo: Výsledky kontroly pred jedlom. Zvýšená aktivácia skupiny s normálnou hmotnosťou na potraviny s vysokým obsahom kalórií oproti nízkokalorickým potravinám počas premealného stavu v A) postcentrálnom gyruse / BA43, B) insula / BA13 a C) parahippocampal gyrus / BA28. Významná aktivácia ...
Post-hoc analýzy

Post-hoc analýzy sa uskutočňovali na významných regiónoch v NW> OB high-vs. nízkokalorický kontrast na potvrdenie nálezov BV a osvetlenie rozdielov v rámci skupiny. Okrem kortikolimbických oblastí (ostrov insula) boli vybrané ďalšie oblasti, pretože kontrast medzi vysokou a nízkou kalóriou ukázal najvýznamnejšie rozdiely medzi skupinami. Nálezy mozgu boli vylúčené z post-hoc analýz, pretože v tejto oblasti bola pozorovaná aktivácia v reakcii na nízkokalorické vs. objektové signály v kontraste OB> NW (pozri Tabuľka 2). Pre účastníkov SZ počas premealálneho skenovania bola vyvolaná vyššia odpoveď na vysokokalorické potravinové návody v porovnaní s nízkokalorickými potravinovými návnadami v postcentrálnom gyre (BA43; p <05; Obrázok 1a). Odozva sa tiež významne líšila u účastníkov OB (p <05) pri vysoko kalorických potravinách, ktoré vyvolali väčšiu deaktiváciu v postcentrálnom gyre ako nízkokalorické potraviny počas premeal skenovania. U parahippocampálneho gyrusu (BA28) bola odpoveď na predkapalínové podnety signifikantne vyššia (p <05) na vysoko kalorické narážky ako na nízkokalorické.Obrázok 1b). U účastníkov SZ navyše aktivácia parahipokampu významne poklesla (p <05) zo skenovania pred a po jedle ako odpoveď na vysokokalorické potravinové signály (Obrázok 1b). Potravinové návyky s vysokým obsahom kalórií vyvolali rozdielnu odozvu v ostrove jedlom pre obe skupiny (Obrázok 1c). U účastníkov NW bola aktivácia signifikantne vyššia (p <05) v reakcii na vysokokalorické narážky ako nízkokalorické narážky počas premeal skenovania. Naproti tomu u účastníkov OB vyvolali vysokoenergetické podnety väčšiu reakciu na izolácii ako nízkokalorické podnety počas sledovania po jedle (p <05).

Reakcia po pôrode: interakcia so skupinou × stav

Na preskúmanie skupinových rozdielov v stave po jedle boli skúmané nasledujúce kontrasty: OB> NW [(i) jedlo> objekt, (ii) vysoko kalorické> nízkokalorické, (iii) vysoko kalorické> objekt, (iv) nízke -calorie> object], NW> OB [(v) food> object, (vi) high-calorie> low-calorie, (vii) high-calorie> object, (viii) low-calorie> object].

V postmealnom stave vykazovala obézna skupina väčšiu odozvu v porovnaní so skupinou s normálnou hmotnosťou v porovnaní s potravou oproti objektovým kontrastom vo viacerých oblastiach, vrátane frontálnych oblastí [dorsolateral PFC (BA9; 0, 53, 21), laterálny OFC (BA47; 29 , 25, −9) a nadriadený predný gyrus (BA6; 17, 15, 48)], ako aj časové a posteriornejšie oblasti, ako je zadný cingulát (18, −46, 0) a entorhinalálny kortex (29, 6 , −9). Väčšia odozva bola preukázaná u OB v porovnaní s NW účastníkmi pre kontrast s vysokým obsahom kalórií v porovnaní s objektom v niekoľkých oblastiach, ktoré sú súčasťou systémov kortikolimických odmien: laterálna OFC (32, 29, −3), predný cingulate (−4, 16, −15), caudate (8, 7, 14) (pozri Tabuľka 2; Obrázok 2) a iných frontálnych oblastí vrátane PFC (BA8; 4, 23, 51) a mediálneho frontálneho gyrusu (BA6; 2, 47, 37). Nízkokalorický vs. objektový kontrast priniesol väčšiu reakciu medzi OB ako NW účastníci v frontálnych oblastiach [aPFC (−16, 59, 3), dorsolaterálny PFC (0, 52, 24) a vynikajúci frontálny gyrus (BA6; −3, 11, 60)], oblasti temporálneho laloku [predný temporálny lalok (45, 4, −13; −50, 18, −13), temporálny supramarginal gyrus (BA40; −57, −50, 20) a stredný temporálny gyrus ( 53, −63, 24)], caudate (−2, 22, 3) a posterior cingulate (21, −48, 3). Skupina NW nepreukázala väčšiu odozvu ako OB skupina v akomkoľvek kontraste v stave po pôrode. Okrem toho, podobne ako predchodný stav, skupina OB nevykazovala väčšiu odozvu ako skupina NW na kontrast s vysokým obsahom kalórií oproti nízkokalorickému kontrastu. vidieť Tabuľka 2 pre všetky oblasti medzi skupinami, ktoré dosiahli významnosť (p <05, korigované).

Obrázok 2 

Obézna vs. normálna hmotnosť. Vľavo: Výsledky kontroly po jedle. Zvýšená aktivácia obéznych skupín na podnety s vysokým obsahom kalórií v porovnaní s objektom počas stavu po pôrode v A) laterálnom OFC / BA47, B) prednom cingulate / BA25 a C) Caudate. Významná aktivácia pre vysokokalorické ...
Post-hoc analýzy

Pre post-hoc analýzy boli vybrané významné kortikolimbické oblasti v OB> NW kontrastu s vysokým a nepotravinovým obsahom, aby sa potvrdili nálezy BV a osvetlili sa rozdiely v rámci skupiny (pozri Obrázok 2). U účastníkov OB počas skenovania po jedle vyvolali vysokokalorické potravinové signály väčšiu reakciu v laterálnom OFC (BA47; p <05) ako nízkokalorické (Obrázok 2a). Podobne sa odozva v kaudáte tiež významne líšila u účastníkov OB (p <05) pri vysoko kalorických potravinách, ktoré vyvolali väčšiu aktiváciu ako nízkokalorické potraviny počas sledovania po jedle (Obrázok 2c).

Diskusia

Táto štúdia použila fMRI na skúmanie rozdielov v nervovej odozve na podnety jedla medzi obéznymi jedincami a jedincami s normálnou hmotnosťou pred a po jedle. Naše údaje rozširujú literatúru o potravinovom neuroimagingu tým, že poskytujú dôkazy o väčšej aktivácii potravinových podnetov (vysoko a nízkokalorických typov) po jedle medzi obéznymi v porovnaní s jedincami s normálnou hmotnosťou. Prefrontálne a kortikolimické oblasti zahŕňajúce OFC, caudate a anterior cingulate vykazovali významne vyššiu odozvu na vysokokalorické potravinové podnety oproti objektom po jedle u obéznych účastníkov v porovnaní so skupinou s normálnou hmotnosťou. Tieto oblasti mozgu sa podieľajú na hedonickej odpovedi, spracovaní odmien a závislosti. Zistenia sú obzvlášť zaujímavé, pretože účastníci jedli značné jedlo a oznámili zníženie hladu bezprostredne pred skenovaním, čo naznačuje pokračujúci vplyv vysokokalorických potravinových podnetov na obvody odmeňovania mozgov po konzumácii potravín pre obéznych účastníkov. Okrem toho, potravinové podnety nevyvolali podobnú mozgovú reakciu po jedle u jedincov s normálnou hmotnosťou, čo naznačuje, že nervová aktivita v reakcii na podnety potravy sa znižuje so zníženým hladom.

Premeal odpoveď

Naše zistenia ukazujú zvýšenú aktiváciu prednej prednej časti mozgovej kôry u obéznych pacientov v porovnaní s pacientmi s normálnou hmotnosťou v reakcii na kombinovanú stravu a obidva typy potravinových podnetov samostatne. Zistili sme však aj to, že u pacientov s kontrastným typom (napr. Vysokokalorický vs. objekt, atď.) Jedinci s normálnou hmotnosťou vykazovali väčšiu aktiváciu vo viacerých oblastiach v porovnaní s obéznou skupinou, s výnimkou reakcie na nízkokalorické potraviny. V skutočnosti, v prípade kontrastu s vysokým a nízkym obsahom kalórií sa skupiny dramaticky líšili ako skupina s normálnou hmotnosťou vykazujúcou väčšiu aktiváciu na ostrove, postcentrálnom gyruse, parahippokampálnom gyruse a cerebellum a obézna skupina nepreukázala väčšiu diferenciálnu aktiváciu k vysokým hodnotám. oproti nízkokalorickým podnetom v akejkoľvek oblasti v porovnaní so skupinou s normálnou hmotnosťou.

Na prvý pohľad boli tieto zistenia na základe predchádzajúcej literatúry trochu prekvapujúce a neočakávané. Niekoľko štúdií preukázalo väčšiu aktiváciu potravinových podnetov pre obéznych vs. normálne hmotnosti počas pôstu a najmä pre vysoko-nízkokalorické podnety (Martin et al., 2010; Stoeckel a kol., 2008) a tak sme predpovedali podobné zistenia. V súčasných zisteniach však existujú dva body záujmu. Po prvé, je vyššia aktivácia v predných prefrontálnych oblastiach mozgu v obéznej skupine v porovnaní s normálnou hmotnosťou skupiny pre premeal jedlo a vysoko kalórie vs. Predchádzajúce výskumy ukázali väčšiu odozvu PFC na potravinové návyky u pacientov s poruchami príjmu potravy v porovnaní so skupinou s normálnou hmotnosťou (Holsen a kol., 2006); a je zapojený do závislosti, zapájajúcej sa do aktivácie vyvolanej cue ako odozvy na obrazy spojené s alkoholom u alkoholikov (George a kol., 2001; Grusser a kol., 2004). Po druhé, pre skupinu s normálnou hmotnosťou sa zdá, že nízkokalorické potravinové podnety nezaujímajú neurónové systémy podobne ako vysokokalorické podnety, čo dokazuje významný rozdiel medzi vysoko a nízkokalorickými aktiváciami pre túto skupinu. Post-hoc vyšetrenie hodnôt beta v izole, po centrálnom výsledku gyrus a parahippocampal gyrus (Obrázok 1) ukazujú, že rozdiely v skupinách sú primárne poháňané zvýšenou aktiváciou v týchto oblastiach na potraviny s vysokou kalorickou hodnotou v skupine s normálnou hmotnosťou av prípade oblastí po centrálnej oblasti gyrus a insula aj deaktivácia na potraviny s vysokou kalorickou hodnotou. obézna skupina. Tieto oblasti hrajú úlohu v zmyslovom spracovaní chuti a čuchu. Ukázalo sa, že izolácia sa aktivuje k vizuálnym podnetom potravy a výskum primátov ukázal, že primárna chuťová kôra sa nachádza vo vnútri izolácie (Pritchard, Macaluso a Eslinger, 1999). Postcentrálny gyrus (BA43) bol zapojený do vnímania chuti (nachádzajúceho sa v somatosenzorickej oblasti, ktorá je najbližšie k jazyku), pričom sa ukázalo, že potravinové podnety aktivovali túto oblasť (Frank et al., 2010; Haase, Green a Murphy, 2011; Killgore a kol., 2003; Wang a kol., 2004). Podobne, hoci parahippokampálny gyrus je najlepšie známy pre kódovanie a vyhľadávanie pamäti, zdá sa, že sa podieľa na spracovaní vizuálnych podnetov jedla, pretože sa opakovane ukázalo, že na predchádzajúce výskumy (napr.Berthoud, 2002; Bragulat a kol., 2010; Haase a kol., 2011; Killgore a kol., 2003; LaBar a kol., 2001; Tataranni a kol., 1999). Okrem toho sa zistilo, že stimulácia parahippokampálneho gyrusu zvyšuje autonómne a endokrinné účinky, ako je sekrécia žalúdka (Halgren, 1982). Zdá sa, že nízkokalorické potraviny vyvolávajú väčšiu nervovú odozvu, ako sme očakávali pre obéznu skupinu, čo je indikované výsledkami s vysokým kontrastom s nízkym kalorickým kontrastom (kde sa nepozorovali žiadne významné aktivácie v porovnaní s normálnou hmotnosťou) a signifikantné nízkokalorické vs. objektové zistenia.

Postmeal odpoveď

Na rozdiel od predchodného stavu, výsledky po pôrode naznačujú väčšiu aktiváciu k vysoko a nízkokalorickým potravinovým podnetom medzi obéznymi v porovnaní s pacientmi s normálnou hmotnosťou. Ukázalo sa, že potraviny vs. objekt, vysokokalorické vs. objektové alebo nízkokalorické vs. objektové kontrasty vyvolávajú aktiváciu v predných, temporálnych a posteriornejších oblastiach. Podľa očakávania účastníci normálnej hmotnosti nepreukázali väčšiu aktiváciu v žiadnej oblasti ako obézni účastníci počas postmeal úlohy. Neexistoval však žiadny významný skupinový účinok pre stavy s vysokým alebo nízkym obsahom kalórií. Obézna skupina vykazovala menšiu diferenciálnu aktiváciu ako potraviny s vysokým obsahom kalórií a nízkokalorické potraviny, ako sme predpokladali.

Naše primárne nálezy poukazujú na zvýšenú aktiváciu potravín s vysokým obsahom kalórií (oproti objektu) po jedle u obéznych jedincov. Pravé hemisféry frontálne oblasti (laterálna OFC, PFC / BA8 mediálny frontálny gyrus / BA6) ukázali väčšiu odozvu na potraviny s vysokým obsahom kalórií v obéznej skupine. Prefrontálne regióny (BA6,8) už predtým dokázali, že reagujú na podnety z potravy u obéznych a normálnych vzoriek a konkrétne u vysokokalorických potravín, zatiaľ čo hladujú (Rothemund a spol., 2007; Stoeckel a kol., 2008). Bočná OFC hrá dôležitú úlohu v nervových sústavách súvisiacich s potravinami a prednostne reaguje na vysokokalorické potravinové návyky (Goldstone a kol., 2009; Rothemund a spol., 2007; Stoeckel a kol., 2008). Primárny výskum preukázal spojenie s primárnou chuťovou kôrou v ostrovčeku a hypotalame a zistil, že sekundárna chuťová kôra sa nachádza v laterálnom OFC (Baylis, Rolls a Baylis, 1995; Rolls, 1999). Ukázalo sa, že aktivácia laterálneho OFC pozitívne koreluje so subjektívnym hodnotením príjemnosti jedla, čo naznačuje, že potraviny s vysokou odmenou môžu aktivovať túto oblasť viac ako menej žiaduce potraviny (Kringelbach, O'Doherty, Rolls, and Andrews, 2003). Naše zistenia ukazujú, že OFC oblasť neznižuje odpoveď po jedle u obéznych jedincov (pozri Obrázok 2). Podobná aktivácia OFC nebola pozorovaná v porovnávacej skupine s normálnou hmotnosťou. Ukázalo sa tiež, že laterálna OFC je modulovaná hladom so zníženým vypaľovaním neurónov po nasýtení konkrétnej chuti (Critchley & Rolls, 1996). Je zaujímavé, že jedlo použité na dosiahnutie sýtosti v tejto štúdii nezahŕňalo potraviny s vysokým obsahom tuku / sladkých potravín. Ak neuróny v laterálnom OFC podliehajú sýtosti špecifickej pre potraviny, v tomto nasýtení jednému konkrétnemu jedlu sa neznižuje pálenie v reakcii na iný typ jedla (Critchley & Rolls, 1996), to môže podporiť pokračujúcu aktivitu OFC pozorovanú v reakcii na potraviny s vysokým obsahom kalórií po jedle u obéznych účastníkov.

Predný cingulát tiež vykazoval diferencovanú odozvu medzi skupinami po jedle, s väčšou odozvou medzi obéznou skupinou na vysokokalorické vs. Predchádzajúce zistenia poukazujú na to, že ACC vykazuje väčšiu aktiváciu voči vysokokalorickým a nízkokalorickým potravinám, zatiaľ čo hladné a menšie zníženie zmeny signálu po jedle u obéznych jedincov v porovnaní s kontrolami (Bruce a kol., 2010; Stoeckel a kol., 2008). ACC sa podieľa na motivácii potravín, aktivuje sa ako reakcia na podávanie tuku a sacharózy (De Araujo & Rolls, 2004) a vykazujú zvýšenú aktiváciu podnetov súvisiacich s drogami medzi závislými (Volkow, Fowler, Wang, Swanson a Telang, 2007). Nedávny výskum tiež ukázal, že závažnosť závislosti na potravinách pozitívne koreluje s aktiváciou v ACC počas predvídania chutných potravín (Gearhardt a kol., 2011). Okrem toho, vysokokalorické potraviny vs. objektové podnety vyvolali väčšiu reakciu v caudátovej oblasti v obéznej skupine. Na rozdiel od predchádzajúceho výskumu používajúceho PET indikujúci zníženú aktiváciu v kaudáte a putamene po tekutom jedle (Gautier a kol., 2000), naše zistenia naznačujú pokračujúcu aktiváciu striata na potraviny s vysokým obsahom kalórií. To je v súlade s dôkazmi z literatúry o zvieratách, ktoré naznačujú, že neuróny distribuované prostredníctvom nucleus accumbens, caudate a putamen sprostredkovávajú hedonický vplyv potravín s vysokým obsahom cukru / tuku (Kelley a kol., 2005).

Zhrnutie a závery

Naše zistenia ukazujú, že obézni a normálni jedinci sa podstatne líšia v odpovedi na mozog na podnety k jedlu, najmä po jedle. Zatiaľ čo hladní, obézni jedinci vykazujú väčšiu odozvu na obidva typy potravinových tág v predných prefrontálnych oblastiach zapletených do závislosti. Na rozdiel od toho, počas premeal, normálni jedinci vykazujú jasnú preferenčnú odozvu na vysoko-nízkokalorické podnety v oblastiach zapojených do zmyslového spracovania - rozdiel, ktorý nie je pozorovaný po pôrode. Po jedle je u obéznych účastníkov zrejmý vplyv kalórií s vysokým obsahom kalórií, pretože podnety s vysokou kalorickou hodnotou naďalej vyvolávajú aktiváciu v oblastiach mozgu, ktoré sa podieľajú na spracovaní odmien a chuti aj po tom, čo boli hlásené znížené hladiny hladu. Okrem toho, nízkokalorické potraviny tiež vyvolávajú väčšiu nervovú reakciu po jedle medzi obéznymi pacientmi v porovnaní s pacientmi s normálnou hmotnosťou, pričom zdôrazňujú pretrvávajúcu reakciu na tieto typy potravinových podnetov u obéznych jedincov a zníženú aktiváciu u tých, ktorí majú normálnu hmotnosť. Tieto zistenia sú obzvlášť zaujímavé vzhľadom na to, že väčšina účastníkov podstúpila normatívnu kalorickú depriváciu pred konzumáciou obeda, čím sa tieto zistenia zovšeobecnili na prirodzené pôstne / stravovacie cykly.

Táto štúdia má niekoľko obmedzení. Po prvé, z dôvodu obmedzení zberu údajov v rámci väčšieho projektu sme neboli schopní vyrovnať pôst a stav po pôrode medzi jednotlivcami. Aj keď to nie je ideálne a zistenia by sa mali opakovať s vyváženými postupmi, krátkodobé aj dlhšie trvajúce testy (1 – 14 dní) test-retest fMRI štúdie ukázali dobrú spoľahlivosť test-retestu pri senzorimotorických úlohách (Friedman a kol., 2008) a pri striatálnej odpovedi počas úloh reaktivity alkoholovej reakcie (Schacht a kol., 2011). Nedostatok tejto protiváhy však v rámci skupiny pred a po porovnaní s jedlom ťažko interpretuje, a preto tu nie je primárnym zameraním. Nedostatok protiváhy medzi stavmi jedla je minimalizovaný vo výsledkoch medzi skupinami, pretože obidve skupiny sú porovnané v postupe skenovania. V budúcich štúdiách by vyváženie umožnilo úplnejšiu analýzu inter-time modulácie reakcie potravín v rámci skupiny. Po druhé, zahrnutie samcov a samíc do tejto vzorky môže mať neznáme účinky na údaje, ktoré sa ukázali ako funkcie odmeňovania u žien, ktoré sa líšia v závislosti od štádia menštruačného cyklu (Dreher a kol., 2007), faktor, ktorý sa v tejto vzorke nezohľadnil vzhľadom na požiadavky väčšieho projektu. Treba poznamenať, že účastníci nemali prednosť pred konkrétnym typom potravín na základe posúdenia preferencií potravín; toto môže byť dôsledkom podávania úlohy priamo pred skenovaním nalačno, čo môže odrážať zvýšenú chutnosť počas hladu. Avšak len preto, že človek by mohol hodnotiť jedlo vysoko, nemusí to nevyhnutne znamenať, že by ho uprednostňoval pred iným chutným jedlom, ak by mu bola daná voľba (napr. Autor AD miluje mrkvu, ale ak bude mať na výber zmrzlinu alebo mrkvu, zmrzlina bude vždy win). Meranie rozhodovania o potravinových preferenciách môže priniesť viac diskriminačných výsledkov v porovnaní s preferenciami s vysokou kalorickou hodnotou. Napriek hodnoteniu správania, obézni aj normálni účastníci vykazujú diferenciálnu aktiváciu mozgu kalorickým typom. V budúcich štúdiách by sa okrem toho mali tieto zistenia opakovať so zahrnutím lepších mier sýtosti. Hoci sa hodnotenia hladu hodnotili v štyroch časových bodoch (pred a po každom skenovaní) a vykazovali znížený hlad po jedení, priame hodnotenie sýtosti sa nedosiahlo. Nepriamo sme odvodili sýtosť zmenou stavu hladu. Nakoniec sme túto vzorku neobmedzili na pravákov, pretože v rámci väčšieho projektu sa títo účastníci porovnávali so zriedkavým obyvateľstvom, v ktorom sme nemohli vybrať na základe kritérií zručnosti. Aj keď táto štúdia nie je bez obmedzení, tieto zistenia poskytujú predbežné dôkazy medzi obéznymi o pretrvávajúcej reakcii na podnety z potravy v oblastiach mozgu súvisiacich s odmenou dokonca aj po jedle v porovnaní s odpoveďou pri kontrolách s normálnou hmotnosťou. Budúca práca by sa mala rozšíriť o tieto zistenia skúmaním miery, do akej diéta a stravovacie návyky ovplyvňujú nervovú reakciu na podnety z potravín.

Účastníci tejto štúdie ukázali len mierny hlad pred skenovaním nalačno. Dokonca aj tí, ktorí vynechali raňajky ukázali len mierny hlad pred skenovaním. Veľká časť predchádzajúceho výskumu sa zamerala na skúmanie nervovej reakcie po dlhšom atypickom rýchlom čase. Naše zistenia sú zaujímavé, pretože extrémny hlad nie je potrebný na vyvolanie nervovej reakcie na podnety z jedla. V skutočnosti pochopenie toho, ako nervové systémy reagujú počas typickejšieho hladu, nám môže dať kritický pohľad na mechanizmy, ktoré stoja za prejedaním. Je zaujímavé poznamenať, že nervová reakcia na podnety jedla sa nelíši medzi tými, ktorí to robili, a tými, ktorí nespotrebovali raňajky. To môže znamenať, že u jednotlivcov, ktorí zvyčajne vynechávajú raňajky, sa odozva na stravu neodlišuje od tých, ktorí konzumujú raňajky. Zaujímavé je aj to, že väčšina účastníkov, ktorí vynechali raňajky, bola obézna; môže to znamenať horší príjem potravy, pretože výskum ukázal, že konzumácia raňajok súvisí so zdravšími stravovacími návykmi a znížením celkového denného príjmu potravy (de Castro, 2007; Leidy & Racki, 2010).

Ukázali sme, že u obéznych jedincov vykazujú vysokokalorické potravinové podnety trvalú odozvu v oblastiach mozgu zapríčinených odmenou a závislosťou aj po požití veľkého jedla. Táto pokračujúca hedonická reakcia po vysokom kalorickom zaťažení môže byť kritická pre pochopenie prejedania sa. Budúca práca smerovala do tej miery, do akej je pridanie vysokokalorického sladkého / slaného jedla k jedlu obrubníkovej nervovej odozve v systémoch odmeňovania obéznych jedincov oprávnené vzhľadom na súčasné zistenia.

  • Funkčná MRI bola použitá na vyšetrenie reakcie mozgu na jedlo pred a po jedle
  • Obézni vykazovali väčšiu mozgovú reakciu na potravinové podnety po jedle ako normálna hmotnosť
  • Zvýšená odpoveď OFC, kaudátu a predného cingulátu po jedle u obéznych
  • Kortikolimická odpoveď po jedle znamená pokračujúcu významnosť vysokokalorických potravín
  • Aktivita v reakcii na podnety potravy pri normálnej hmotnosti sa znižuje so zníženým hladom

Poďakovanie

Táto práca bola podporená grantmi RO3HD058766-01 a UL1 RR024989 z National Institutes of Health a grantom ACES Opportunity od National Science Foundation. Ďakujeme Case Center for Imaging Research, Jacku Jesbergerovi, Brianovi Fishmanovi a Angele Ferranti a Kelly Kanyovi za ich výskumnú pomoc; za Jennifer Urbano Blackford a Elinora Price za ich užitočné komentáre k rukopisu; a všetkým jednotlivcom, ktorí sa zúčastnili.

poznámky pod čiarou

Zrieknutie sa zodpovednosti vydavateľa: Toto je súbor PDF s neupraveným rukopisom, ktorý bol prijatý na uverejnenie. Ako službu pre našich zákazníkov poskytujeme túto skoršiu verziu rukopisu. Rukopis sa podrobí kopírovaniu, sádzaniu a preskúmaniu výsledného dôkazu skôr, ako sa uverejní vo svojej konečnej podobe. Upozorňujeme, že počas výrobného procesu môžu byť zistené chyby, ktoré by mohli mať vplyv na obsah, a všetky právne zrieknutia sa zodpovednosti, ktoré sa vzťahujú na časopis.

Konflikt záujmov: Autori nevyhlasujú žiadny konflikt záujmov.

Referencie

  1. Baylis LL, Rolls ET, Baylis GC. Aferentné spojenia kaudolaterálnej orbitofrontálnej kortexovej chuťovej oblasti primáta. Neuroscience. 1995, 64 (3): 801-812. [PubMed]
  2. Berthoud HR. Viaceré nervové systémy regulujúce príjem potravy a telesnú hmotnosť. Neuroscience a Biobehavioral Reviews. 2002, 26 (4): 393-428. [PubMed]
  3. Berthoud HR, Morrison C. Mozog, chuť k jedlu a obezita. Ročný prehľad psychológie. 2008, 59: 55-92. [PubMed]
  4. Bragulat V, Dzemidzic M, Bruno C, Cox CA, Talavage T, Considine RV, et al. Potravinárske zápachové sondy okruhov odmeny mozgu počas hladu: pilotná štúdia FMRI. Obezita (Silver Spring, Md.) 2010; 18 (8): 1566 – 1571. [PubMed]
  5. Bruce AS, Holsen LM, Chambers RJ, Martin LE, Brooks WM, Zarcone JR a kol. Obézne deti vykazujú hyperaktiváciu na potravinách v mozgových sieťach spojených s motiváciou, odmenou a kognitívnou kontrolou. Medzinárodný žurnál obezity (2005) 2010; 34 (10): 1494 – 1500. [PubMed]
  6. Castellanos EH, Charboneau E, Dietrich MS, Park S, Bradley BP, Mogg K a kol. Obézni dospelí majú vizuálnu zaujatosť zaujatosti k obrázkom potravinového tága: Dôkaz o zmenenej funkcii systému odmien. Medzinárodný žurnál obezity (2005) 2009; 33 (9): 1063 – 1073. [PubMed]
  7. Critchley HD, Rolls ET. Hlad a sýtosť modifikujú reakcie čuchových a vizuálnych neurónov v orbitofrontálnom kortexe primátov. Journal of Neurophysiology. 1996, 75 (4): 1673-1686. [PubMed]
  8. De Araujo IE, Rolls ET. Zastúpenie v ľudskom mozgu textúry potravín a orálneho tuku. The Journal of Neuroscience: Úradný vestník spoločnosti pre neurovedy. 2004, 24 (12): 3086-3093. [PubMed]
  9. de Castro JM. Denný čas a podiel konzumovaných makronutrientov súvisia s celkovým denným príjmom potravy. British Journal of Nutrition. 2007, 98 (5): 1077-1083. [PubMed]
  10. Dimitropoulos A, Schultz RT. Nervové obvody súvisiace s jedlom v Prader-Williho syndróme: Reakcia na potraviny s vysokým alebo nízkym obsahom kalórií. Časopis autizmu a vývojových porúch. 2008, 38 (9): 1642-1653. [PubMed]
  11. Dreher JC, Schmidt PJ, Kohn P, Furman D, Rubinow D, Berman KF. Fáza menštruačného cyklu moduluje neurálnu funkciu súvisiacu s odmenou u žien. Zborník Národnej akadémie vied Spojených štátov amerických. 2007, 104 (7): 2465-2470. [Článok bez PMC] [PubMed]
  12. Farooqi IS, Bullmore E, Keogh J, Gillard J, O'Rahilly S, Fletcher PC. Leptín reguluje striatálne oblasti a ľudské stravovacie správanie. Science (New York, NY) 2007; 317 (5843): 1355. [Článok bez PMC] [PubMed]
  13. Frank S, Laharnar N, Kullmann S, Veit R, Canova C, Hegner YL a kol. Spracovanie obrázkov potravín: Vplyv hladu, pohlavia a obsahu kalórií. Výskum mozgu. 2010, 1350: 159-166. [PubMed]
  14. Friedman L, Stern H, Brown GG, Mathalon DH, Turner J, Glover GH a kol. Test-retest a spoľahlivosť medzi miestami v multicentrickej štúdii fMRI. Mapovanie ľudského mozgu. 2008, 29: 958-972. [Článok bez PMC] [PubMed]
  15. Gautier JF, Chen K, Salbe AD, Bandy D, Pratley RE, Heiman M, et al. Diferenciálne reakcie mozgu na nasýtenie u obéznych a chudých mužov. Diabetes. 2000, 49 (5): 838-846. [PubMed]
  16. Gautier JF, Del Parigi A, Chen K, Salbe AD, Bandy D, Pratley RE a kol. Vplyv nasýtenia na mozgovú aktivitu u obéznych a chudých žien. Výskum obezity. 2001, 9 (11): 676-684. [PubMed]
  17. Gearhardt AN, Yokum S, Orr PT, Stice E, Corbin WR, Brownell KD. Neurálne koreláty závislosti na potravinách. Archívy všeobecnej psychiatrie. 2011, 68 (8): 808-816. [Článok bez PMC] [PubMed]
  18. George MS, Anton RF, Bloomer C, Teneback C, Drobes DJ, Lorberbaum JP a kol. Aktivácia prefrontálneho kortexu a predného talamu u alkoholických jedincov pri vystavení alkoholovo špecifickým podnetom. Archívy všeobecnej psychiatrie. 2001, 58 (4): 345-352. [PubMed]
  19. Geliebter A, Ladell T, Logan M, Schneider T, Sharafi M, Hirsch J. Zodpovednosť na potravinové stimuly u obéznych a štíhlych jedlíkov s použitím funkčnej MRI. Chuti do jedla. 2006, 46 (1): 31-35. [PubMed]
  20. Goebel R, Esposito F, Formisano E. Analýza údajov o funkčnej analýze obrazu (FIAC) s Brainvoyagerom QX: Od analýzy jediného subjektu až po kortikálne zoradenú skupinu všeobecnej lineárnej analýzy modelu a analýzy nezávislých zložiek nezávislých od skupiny. Mapovanie ľudského mozgu. 2006, 27: 392-401. [PubMed]
  21. Goldstone AP, de Hernandez CG, Beaver JD, Muhammed K, Croese C, Bell G a kol. Pôst predsudky systémy odmeňovania mozgov smerom k vysokokalorickým potravinám. European Journal of Neuroscience. 2009, 30 (8): 1625-1635. [PubMed]
  22. Grusser SM, Wrase J, Klein S, Hermann D, Smolka MN, Ruf M a kol. Cue indukovaná aktivácia striata a mediálneho prefrontálneho kortexu je spojená s následným relapsom u abstinentných alkoholikov. Psychopharmacology. 2004, 175 (3): 296-302. [PubMed]
  23. Halgren E. Duševné javy vyvolané stimuláciou v limbickom systéme. Ľudská neurobiológia. 1982, 1 (4): 251-260. [PubMed]
  24. Haase L, Green E, Murphy C. Muži a ženy vykazujú diferencovanú aktiváciu mozgu podľa chuti, keď majú hlad a sú nasýtení v chuťových a odmeňovacích oblastiach. Chuti do jedla. 2011, 57 (2): 421-434. [Článok bez PMC] [PubMed]
  25. Holsen LM, Zarcone JR, Brooks WM, Butler MG, Thompson TI, Ahluwalia JS a kol. Neurálne mechanizmy, ktoré sú základom hyperfágie pri prader-williho syndróme. Obezita (Silver Spring, Md.) 2006; 14 (6): 1028 – 1037. [Článok bez PMC] [PubMed]
  26. Karhunen LJ, Lappalainen RI, Vanninen EJ, Kuikka JT, Uusitupa MI. Regionálny prietok krvi mozgom počas vystavenia potravinám u obéznych a normálnych žien. Mozog: Journal of Neurology. 1997; 120 (Pt 9) (Pt 9): 1675 – 1684. [PubMed]
  27. Kelley AE, Baldo BA, Pratt WE, Will MJ. Kortikostriatálno-hypotalamické obvody a potravinová motivácia: Integrácia energie, konania a odmeny. Fyziológia a správanie. 2005; 86 (5): 773–795. [PubMed]
  28. Killgore WD, Young AD, Femia LA, Bogorodzki P, Rogowska J, Yurgelun-Todd DA. Kortikálna a limbická aktivácia počas prezerania vysokokalorických a nízkokalorických potravín. Neuroimage. 2003, 19 (4): 1381-1394. [PubMed]
  29. Kringelbach ML. Jedlo na zamyslenie: Hedonický zážitok mimo homeostázy v ľudskom mozgu. Neuroscience. 2004, 126 (4): 807-819. [PubMed]
  30. Kringelbach ML, O'Doherty J, Rolls ET, Andrews C. Aktivácia ľudskej orbitofrontálnej kôry na tekutý potravinový stimul koreluje s jej subjektívnou príjemnosťou. Cerebral Cortex (New York, NY: 1991) 2003; 13 (10): 1064–1071. [PubMed]
  31. LaBar KS, Gitelman DR, Parrish TB, Kim YH, Nobre AC, Mesulam MM. Hlad selektívne moduluje kortikolimickú aktiváciu na potravinové stimuly u ľudí. Behaviorálne neurovedy. 2001, 115 (2): 493-500. [PubMed]
  32. Leidy HJ, Racki EM. Pridanie raňajok bohatých na bielkoviny a ich účinkov na kontrolu akútnej chuti do jedla a príjem potravy u dospievajúcich, ktorí vynechávajú raňajky. International Journal of Obesity (2005) 2010; 34 (7): 1125–1133. [PubMed]
  33. Martin LE, Holsen LM, Chambers RJ, Bruce AS, Brooks WM, Zarcone JR a kol. Neurálne mechanizmy spojené s potravinovou motiváciou u obéznych a zdravých dospelých dospelých. Obezita (Silver Spring, Md.) 2010; 18 (2): 254 – 260. [PubMed]
  34. Pritchard TC, Macaluso DA, Eslinger PJ. Vnímanie chuti u pacientov s léziami s insulóznou kôrou. Behaviorálne neurovedy. 1999, 113 (4): 663-671. [PubMed]
  35. Rigby NJ, Kumanyika S, James WP. Ako čeliť epidémii: Potreba globálnych riešení. Journal of Public Health Policy. 2004, 25 (3-4): 418-434. [PubMed]
  36. Rolls ET. Mozog a emócie. New York: Oxford University Press; 1999.
  37. Rothemund Y, Preuschhof C, Bohner G, Bauknecht HC, Klingebiel R, Flor H a kol. Diferenciálna aktivácia dorzálneho striata pomocou vysokokalorických vizuálnych potravinových stimulov u obéznych jedincov. Neuroimage. 2007, 37 (2): 410-421. [PubMed]
  38. Schacht JP, Anton RF, Randall PK, Li X, Henderson S, Myrick H. Stabilita striatálnej odozvy fMRI na alkoholické podnety: prístup hierarchického lineárneho modelovania. Neuroimage. 2011, 56: 61-68. [Článok bez PMC] [PubMed]
  39. Stoeckel LE, Weller RE, Cook EW, 3rd, Twieg DB, Knowlton RC, Cox JE. Rozšírená aktivácia systému odmeňovania u obéznych žien v reakcii na snímky s vysokým obsahom kalórií. Neuroimage. 2008, 41 (2): 636-647. [PubMed]
  40. Talairach J, Tournoux P. Kolanárny steriotaxický atlas ľudského mozgu. 3-rozmerný proporcionálny systém: Prístup k zobrazovaniu mozgu. New York: Thieme Medical Publishers, Inc .; 1988.
  41. Tataranni PA, Gautier JF, Chen K, Uecker A, Bandy D, Salbe AD a kol. Neuroanatomické korelácie hladu a nasýtenosti u ľudí s použitím pozitrónovej emisnej tomografie. Zborník Národnej akadémie vied Spojených štátov amerických. 1999, 96 (8): 4569-4574. [Článok bez PMC] [PubMed]
  42. Volkow ND, Fowler JS, Wang GJ, Swanson JM, Telang F. Dopamín pri zneužívaní drog a závislosti: Výsledky zobrazovacích štúdií a dôsledky liečby. Neurologické archívy. 2007, 64 (11): 1575-1579. [PubMed]
  43. Wang GJ, Volkow ND, Thanos PK, Fowler JS. Podobnosť medzi obezitou a drogovou závislosťou hodnotená neurofunkčným zobrazovaním: Prehľad koncepcie. Žurnál návykových chorôb. 2004, 23 (3): 39-53. [PubMed]