Modelet e lidhjes strukturore të trurit dallojnë peshën normale nga subjektet mbipeshë (2015)

Shko tek:

Abstrakt

Sfond

Ndryshimet në përbërjen hedonike të sjelljeve ushqimore janë implikuar si një faktor i mundshëm i rrezikut në patofiziologji të personave mbipeshë dhe obezë. Neuroimaging dëshmi nga individë me indeks në rritje të trupit sugjeron ndryshime strukturore, funksionale dhe neurochemical në rrjetin e zgjatur shpërblim dhe rrjetet e lidhura.

Qëllim

Për të aplikuar një analizë modelesh multivariate për të dalluar peshën normale dhe lëndët mbipeshë bazuar në matjet e gri dhe të bardha.

Metodat

Imazhe strukturore (N = 120, mbipesha N = 63) dhe imazhet e tensionit të difuzionit (DTI) (N = 60, mbipesha N = 30) janë marrë nga subjekte të shëndetshëm të kontrollit. Për mostrën totale mosha mesatare për grupin mbipeshë (femra = 32, meshkuj = 31) ishte 28.77 vjeç (SD = 9.76) dhe për grupin normal të peshës (femra = 32, meshkuj = 25) ishte 27.13 vjeç (SD = 9.62 ) Segmentimi rajonal dhe copëzimi i imazheve të trurit u krye duke përdorur Freesurfer. Traktografia përcaktuese u krye për të matur dendësinë e normalizuar të fibrave midis rajoneve. Një qasje e analizës së modelit shumë variabël u përdor për të shqyrtuar nëse masat e trurit mund të dallojnë mbipeshën nga individët me peshë normale.

Rezultatet

1. Klasifikimi i materialit të bardhë: Algoritmi i klasifikimit, bazuar në nënshkrimet 2 me lidhjet rajonale 17, arriti saktësinë e 97% në individët me peshë të diskriminuar nga individë me peshë normale. Për të dy firmat e trurit, lidhja më e madhe e indeksuar nga dendësia e rritur e fibrave u vërejt në mbipeshë në krahasim me peshën normale midis rajoneve të rrjetit të shpërblimit dhe rajoneve të kontrollit ekzekutiv, zgjimit emocional dhe rrjeteve somatosensoriale. Në të kundërt, modeli i kundërt (dendësia e zvogëluar e fibrave) u gjet në mes të korteksit paralëndor ventromedial dhe insula anterior, dhe midis rajoneve të rrjetit thalamus dhe ekzekutivit të rrjetit të kontrollit. 2. Klasifikimi i lëndës gri: Algoritmi i klasifikimit, bazuar në nënshkrimet e 2 me karakteristikat morfologjike 42, arriti saktësinë e 69% në diskriminimin e mbipeshës nga pesha normale. Në të dy nënshkrimet e trurit, rajonet e shpërblimit, përmasave, kontrollit ekzekutiv dhe rrjeteve të zgjimit emocional u shoqëruan të ulët morfologjike në individët mbipeshë në krahasim me individët e peshës normale, ndërsa modeli i kundërt është parë për rajonet e rrjetit somatosensor.

Konkluzione

1. Një rritje e BMI (p.sh., subjektet mbipeshë) lidhet me ndryshime të dallueshme në dendësi gri dhe fibra të trurit. 2. Algoritmet e klasifikimit të bazuara në lidhjen e bardhë-çështje që përfshijnë rajonet e shpërblimeve dhe rrjetet shoqëruese mund të identifikojnë caqe specifike për studime mekanik dhe zhvillimin e ardhshëm të drogës që synojnë sjellje jonormale të përdorimit dhe mbipeshë / obezitet.

Keywords: Shëndoshje, Mbipeshë, Materiali gri-morfologjik, Lidhja anatomike e bardhë-lëndës, Rrjeti i shpërblimeve, Analiza multivariate, Algoritmi i klasifikimit
Shkurtesat: HC, kontroll i shëndetshëm; BMI, indeksi i masës trupore; HAD, ankthi i spitalit dhe Shkalla e Depresionit; TR, koha e përsëritjes; TE, echo kohë; FA, këndi rrokullisje; GLM, model i përgjithshëm linear; DWI, MRIs me peshë difuzioni; FOV, fusha e shikimit; GMV, vëllimi i lëndës gri; SA, sipërfaqja; CT, trashësia kortikale; MC, lakim të thotë; DTI, imazhi i difuzionit tenzor; FAKT, caktimi i fibrave nga ndjekja e vazhdueshme; SPSS, paketa statistikore për shkencat shoqërore; ANOVA, analiza e variancës; FDR, shkalla e zbulimit të falsifikuar; sPLS-DA, sheshe pak të pjesshme të paktë për diskriminim; Analiza; VIP, me rëndësi të ndryshme në projeksion; PPV, vlera parashikuese pozitive; NPV, vlera negative parashikuese; VTA, zona tegmentale ventral; OFG, gyrus orbitofrontal; PPC, lëvore parietale e pasme; dlPFC, lëvore parazitare dorsolaterale; vmPFC, kortekti paralëndimor ventromedial; aMCC, korteks anterior cingulate mid; sgACC, korteksin anterior cingular anterior; ACC, korteks anterior cingulate

1.0. Prezantimi

Organizata Botërore e Shëndetësisë vlerëson se pothuajse gjysmë miliardë të rritur janë të trashë dhe më shumë se dyfishi i të rriturve janë mbipeshë, duke kontribuar në rritjen e sëmundjeve të tilla si diabeti, sëmundjet kardiovaskulare dhe kanceri, duke çuar në vdekjen e të paktën 2.8 milion individëve çdo vit (Organizata Botërore e Shëndetësisë (WHO), 2014). Vetëm në Amerikë, deri në 34.9% të rriturit janë të trashë dhe dy herë më shumë të rritur (65%) janë mbipeshë ose të trashë (Qendra për Kontrollin e Sëmundjeve (CDC), 2014). Barra ekonomike dhe shëndetësore e mbipeshës dhe e trashë vazhdon të rrisë kostot e kujdesit shëndetësor deri në $ 78.5 miliard (Finkelstein et al., 2009) dhe miliarda dollarë vazhdojnë të shpenzohen për trajtime dhe ndërhyrje joefektive (Loveman dhe të tjerët, 2011; Terranova et al., 2012). Përkundër përpjekjeve të ndryshme të orientuara drejt identifikimit të patofiziologjisë themelore të mbipeshës dhe obezitetit, mirëkuptimi aktual mbetet i pamjaftueshëm.

Të dy faktorët mjedisorë dhe gjenetikë luajnë një rol në zhvillimin e njerëzve që janë mbipeshë dhe të trashë (Calton dhe Vaisse, 2009; Choquet dhe Meyre, 2011; Dubois et al., 2012; El-Sayed Moustafa dhe Froguel, 2013). Studimet e fundit të neuroimaging kanë treguar se indeksi më i lartë i trupit (BMI) është i lidhur me ndryshimet në funksionale (detyra dhe gjendja pushuese) (Connolly et al., 2013; Garcia-Garcia dhe të tjerët, 2013; Kilpatrick et al., 2014; Kullmann et al., 2012), morfometria e gri-materialit (Kurth et al., 2013; Raji et al., 2010) dhe vetitë e bardhë-materia (Shott et al., 2014; Stanek et al., 2011), duke sugjeruar një rol të mundshëm të trurit në patofiziologji të mbipeshës dhe obezitetit (Das, 2010). Këto studime kryesisht përfshijnë rajonet e rrjetit të shpërblimit (Kenny, 2011; Volkow et al., 2004; Volkow et al., 2008; Volkow et al., 2011), dhe tre rrjete të lidhura ngushtë në lidhje me ndarjen (Garcia-Garcia dhe të tjerët, 2013; Morrow et al., 2011; Seeley et al., 2007a), kontroll ekzekutiv (Seeley et al., 2007b), dhe zgjimit emocional (Menon dhe Uddin, 2010; Zald, 2003) (Fig 1).

Fig 1 

Rajonet e rrjetit të shpërblimit dhe rrjeteve të lidhura. 1. Shpërblimi i rrjetit: hypothalamus, cortex orbitofrontal (OFC), nucleus accumbens, putamen, zona ventral tegmental (VTA), substantia nigra, rajonet e midbrain (caudate, pallidum, hippocampus). 2. spikatje ...

Studimi aktual ka për qëllim të provojë hipotezën e përgjithshme që ndërveprimet mes rajoneve të këtyre rrjeteve ndryshojnë në mes të individëve mbipeshë në krahasim me individët e peshës normale dhe ne kemi aplikuar në shkallë të gjerë përpunimin e të dhënave të neuroimaging në nivel të lartë, vizualizimi dhe analiza multivariate model për të testuar kjo hipotezë. Disponueshmëria e tubacioneve dhe algoritmeve statistikore për përpunimin e të dhënave më efikase dhe më llogaritëse, lejon një karakterizim më të gjerë morfologjik dhe anatomik të trurit në individë me BMI të rritur krahasuar me individët me peshë normale. Analiza e klasifikimit të modeleve multivariate siguron mjetet për të shqyrtuar modelin e shpërndarë të rajoneve që diskriminojnë mbipeshën në krahasim me individët e peshës normale.

Në këtë studim, algoritmi i mësimit të mbikëqyrur zbatohet për matjet e morfometrisë së trurit rajonal dhe dendësisë së fibrave të bardha (një masë lidhjeje midis rajoneve specifike të trurit) për të testuar hipotezën se statusi mbipeshë është i lidhur me modele të ndryshme ose nënshkrime të trurit që përmbajnë rajone të shpërblimi, ndriçimi, kontrolli ekzekutiv dhe rrjetet e zgjimit emocional. Rezultatet sugjerojnë se lidhshmëria rajonale, dhe më pak morfometria e trurit, mund të përdoret për të diskriminuar mbipeshën në krahasim me individët me peshë normale. Rezultatet ofrojnë një algoritëm parashikuese bazuar në imazhimin multimodal të trurit dhe identifikimin e caqeve specifike për hetime të mëtejshme mekanike.

2.0. metodat

2.1. pjesëmarrësit

Mostra e përgjithshme përbëhej nga vullnetarë të kontrollit të shëndetshëm 120 (HC) të regjistruar në studimet neuroimaging në Qendrën për Neurobiologjinë e Stresit ndërmjet 2010 dhe 2014. Subjektet u rekrutuan përmes reklamave të postuara në komunitetin UCLA dhe Los Angeles. Të gjitha procedurat u pajtuan me parimet e Deklaratës së Helsinkit dhe u miratuan nga Bordi i Shqyrtimit Institucional në UCLA (numrat e miratimit 11-000069 dhe 12-001802). Të gjithë subjektet dhanë pëlqimin me shkrim të informuar. Të gjithë subjektet u klasifikuan si të shëndetshëm pas një vlerësimi klinik që përfshinte një Mini-International Neuropsychiatric Interview Plus 5.0 (Sheehan et al., 1998) Kriteret e përjashtimit përfshinin abuzimin e substancave, shtatzëninë, varësinë nga duhani, kirurgjia abdominale, faktorët e rrezikut vaskular, operacioni për humbjen e peshës, ushtrimet e tepërta (më shumë se 1 orë çdo ditë dhe vrapuesit e maratonës) ose sëmundjet psikiatrike. Edhe pse shpesh shoqëroheshin me rritje të BMI, subjektet me hipertension, diabet ose sindromë metabolike ishin përjashtuar për të zvogëluar heterogjenitetin e popullatës. Gjithashtu, subjektet me çrregullime të ngrënies, duke përfshirë çrregullime të tretjes ose të ngrënies të tilla si anoreksia ose bulimia nervore u përjashtuan për të njëjtën arsye. Edhe pse një BMI = 25–29.9 konsiderohet mbipeshë, në studimin tonë u identifikua si grupi i lartë BMI. Subjektet me peshë normale u rekrutuan në një BMI <25, dhe në studimin tonë u identifikua si grupi normal BMI. Asnjë subjekt nuk i kaloi 400 lb për shkak të kufijve të peshës në skanim MRI.

2.2. Karakteristikat e mostrës

Pyetësorët e validuar u përfunduan para skanimit dhe u përdorën për të matur simptomat aktuale të ankthit dhe depresionit (Ankthi i Depresionit Spitalor dhe Shkalla e Depresionit (HAD))Zigmond dhe Snaith, 1983). Shkalla HAD është një shkallë 14 e vetëvlerësimit që vlerëson simptomat aktuale të ankthit dhe depresionit në lëndët në bazë (Zigmond dhe Snaith, 1983). Përveç kësaj, subjektet kishin kaluar më parë një intervistë të strukturuar psikiatrike (Mini International Neuropsychiatric Interview, MINI) për të matur sëmundjen e kaluar ose aktuale psikiatrike (Sheehan et al., 1998).

2.3. marrjes fMRI

2.3.1. MRI strukturore (gri-materia)

Subjektet (N = 120, BMI i lartë N = 63) u skanuan në një 3.0 Tesla Siemens TRIO pasi një skautal sagital u përdor për të pozicionuar kokën. Skanimet strukturore u morën nga 4 sekuenca të ndryshme të blerjes duke përdorur një protokoll të eko-gradientit të shpejtë të përgatitur me magnetizim sagital me dimensione T3-matur, me madhësi sagitale me rezolucion të lartë dhe detajet e skanimit janë: 1. Koha e përsëritjes (TR) = 1 ms, koha e jehonës (TE) = 2200 ms, këndi i rrokullisjes (FA) = 3.26, 9 mm3 madhësia e vokselit. 2. TR = 2200 ms, TE = 3.26 ms, FA = 20, 1 mm3 madhësia e vokselit. 3. TR = 20 ms, TE = 3 ms, FA = 25, 1 mm3 madhësia e vokselit. 4. TR = 2300 ms, TE = 2.85 ms, FA = 9, 1 mm3 madhësia voxel. U vlerësua ndikimi i protokollit të blerjes në diferencat në vëllimin e përgjithshëm të lëndës gri (TGMV). Në mënyrë të veçantë, modeli i përgjithshëm linear (GLM) është aplikuar për të përcaktuar ndikimet e protokollit në kontrollimin e TGMV për moshën. Rezultatet treguan se të gjitha protokollet nuk ishin të ngjashme me njëri-tjetrin (F(3) = 6.333, p = .053).

2.3.2. Lidhshmëria anatomike (e bardhë) MRI

Një nëngrup i mostrës origjinale (N = 60, BMI i lartë N = 30) iu nënshtrua MRI-ve të ponderuara në difuzion, sipas dy protokolleve të krahasueshme të blerjes. Në mënyrë të veçantë, DWI-të u bënë në 61 ose 64 drejtime jokolineare me b = 1000 s / mm2, me 8 ose 1 b = 0 s / mm2 imazhet, përkatësisht. Të dy protokollet kishin TR = 9400 ms, TE = 83 ms dhe fushë shikimi (FOV) = 256 mm me matricë blerëse 128 × 128 dhe trashësi fete 2 mm për të prodhuar 2 × 2 × 2 mm3 izotropic voxels.

2.4. përpunimi fMRI

2.4.1. Segmentimi strukturor (gri-materia) dhe ndarja

Segmentimi i imazhit T1 dhe ndarja rajonale janë kryer duke përdorur FreeSurfer (Dale et al., 1999; Fischl et al., 1999, 2002) pas nomenklaturës së përshkruar në Destrieux et al. (2010). Për secilën hemisferë cerebrale, një grup i strukturave bilaterale cortical 74 u etiketuan përveç strukturave nënkortale 7 dhe cerebellum. Rezultatet e segmentimit nga një subjekt i mostrës janë paraqitur në Fig 2A. Një strukturë shtesë e vijës së mesit (trungu i trurit që përfshin pjesë të midbrain si zona tegmentale ventrale [VTA] dhe substantia nigra) është përfshirë gjithashtu, për një komplet të ndarjeve 165 për të gjithë trurin. Janë llogaritur katër masa përfaqësuese morfologjike për secilën ndarje cortical: vëllimi i lëndës gri (GMV), sipërfaqja (SA), trashësia kortikale (CT) dhe lakimi mesatar (MC). Flukset e punës për përpunimin e të dhënave janë dizajnuar dhe zbatuar në tubacionin e Laboratorit të Neuroimaging (LONI) (http://pipeline.loni.usc.edu).

Fig 2 

A. Përcaktimi strukturor dhe rezultatet e ndarjes dhe B. rezultatet e fibrave të bardha të lidhura me parcelat strukturore nga një subjekt i mostrës. A: Segmentimi strukturor. B: Segmentimi i materialit të bardhë.

2.4.2. Lidhshmëria anatomike (e bardhë)

Imazhet e peshuara me difuzion (DWI) u korrigjuan për lëvizje dhe u përdorën për të llogaritur tenzorët e difuzionit të cilat u riorientuan në rrotullim në çdo voxel. Imazhet e difuzionit të tensorit u riorganizuan duke u bazuar në interpolimin trilinear të tensorëve të transformuar në log, siç përshkruhet në Chiang et al. (Chiang et al., 2011) dhe ridimensionohet në një rezolucion izotropik të vokselit (2 × 2 × 2 mm3). Flukset e punës të përpunimit të të dhënave u krijuan duke përdorur tubacionin LONI.

Lidhja e materialit të bardhë për secilën lëndë është vlerësuar në mes të rajoneve të trurit të 165 të identifikuara në imazhet strukturore (Fig. 2B) duke përdorur DTI fibra traktografi. Traktati u krye me anë të algoritmit të përcaktimit të fibrave (FACT) nga (Continuous Tracking) (Mori et al., 1999) duke përdorur TrackVis (http://trackvis.org) (Irimia et al., 2012). Përllogaritja përfundimtare e lidhjes së materialit të bardhë në mes të secilës prej rajoneve të trurit u përcaktua në bazë të numrit të trakteve të fibrave që ndërthuren çdo rajon, normalizuar nga numri i përgjithshëm i trakteve të fibrave brenda tërë trurit. Ky informacion u përdor pastaj për klasifikimin pasues.

2.5. Sheshe pak të pjesshme të pakta - analiza diskriminuese (sPLS-DA)

Për të përcaktuar nëse shënuesit e trurit mund të përdoren për të parashikuar statusin e lartë të BMI (mbipeshë kundrejt peshës normale) ne kemi përdorur sPLS-DA. sPLS-DA është një formë e regresit të butë PLS, por variabli i përgjigjes është kategorik, duke treguar anëtarësimin në grup (Lê Cao, 2008a; Lê Cao et al., 2009b, 2011). sPLS-DA ka treguar të jetë veçanërisht efektiv me një numër të madh të parashikuesve, madhësisë së vogël të mostrës dhe ko-linearitetit të lartë midis parashikuesve (Lê Cao, 2008a; Lê Cao et al., 2009b, 2011). sPLS maksimizon covariancionin e mostrës midis masave të trurit dhe një dallimi të dallimit në grup. sPLS në të njëjtën kohë kryen përzgjedhjen dhe klasifikimin e ndryshueshëm duke përdorur penalizimin e lazos (Lê Cao et al., 2009a). sPLS-DA operon duke përdorur një kuadër të mbikëqyrur duke formuar kombinime lineare të parashikuesve bazuar në anëtarësimin në klasë. sPLS-DA redukton dimenzionalitetin e të dhënave duke gjetur një grup përbërësish të pjesshëm secili që përbëhet nga një grup i përzgjedhur karakteristikash ose ndryshorësh. Komponentët i referohen nënshkrimit të trurit. Çdo variabël që përmban një firmë të trurit ka një "ngarkim" të lidhur, i cili është një masë e rëndësisë relative të variablave për diskriminimin në të dy grupet (Lê Cao et al., 2008b). Përveç kësaj, rezultatet e Variable Rëndësia në Projeksion (VIP) u llogaritën në mënyrë që të vlerësonin rëndësinë e çdo variabli të përdorur në modelin PLS. Rezultati VIP është një shumë e ponderuar e ngarkesave, e cila merr parasysh variancën e shpjeguar të çdo firme. Mesatarja e pikëve në katror VIP është e barabartë me 1. Parashikuesit me koeficient VIP më të madh se një konsiderohen veçanërisht të rëndësishëm për klasifikimin (Lê Cao et al., 2008b).

2.5.1. Zhvillimi i modelit parashikues

Numri i firmave të trurit për secilën analizë u fiksua në dy (Lê Cao et al., 2008b). analiza e stabilitetit u përdor për të përcaktuar numrin optimal të rajoneve të trurit për secilën nënshkrimin e trurit (Lê Cao et al., 2011). Së pari, sPLS-DA zbatohet përgjatë një vargu variabelesh, 5-200, që do të përzgjidhen për secilën prej dy firmave të trurit. Për secilën specifikim të numrit të variablave për të përzgjedhur, kryhet 10-fold-validimi i përsëritjes herë të përsëritura 100. Kjo procedurë kryqëzimi ndan të dhënat e trajnimit në foldat 10 ose në nënsampat e të dhënave (n = 12 grupe provash). Një nën-shembull i vetëm është lënë mënjanë si të dhëna të testit dhe nën-shembujt e mbetur përdoren për të trajnuar modelin. Stabiliteti i variablave përcaktohet duke llogaritur numrin e herëve që një variabël specifik zgjidhet në të gjitha ekzekutimet e kryqëzimit. Vetëm variablat e trurit me një qëndrueshmëri më të madhe se 80% u përdorën për të zhvilluar modelin përfundimtar.

2.6. Analizat statistikore

2.6.1. Sheshe pak të pjesshme të pakta - analiza diskriminuese (sPLS-DA)

sPLS-DA u krye duke përdorur paketën R mixOmics (http://www.R-project.org). Ne shqyrtuam fuqinë parashikuese të morfometrisë së trurit dhe lidhjes anatomike të DTI veç e veç. Përveç morfometrisë rajonale të trurit ose lidhjes rajonale anatomike, mosha, dhe GMV totale u përfshinë si parashikues të mundshëm. Për të dhënat morfologjike të marra, masat e GMV, SA, CT dhe MC janë futur në model. Për të dhënat e lidhjes anatomike të DTI-së, matricat specifike të subjektit që indeksojnë dendësinë relative të fibrave në mes të rajoneve 165 u transformuan në matricat dimensionale 1 që përmbajnë lidhjet unike 13,530 (trekëndëshi i sipërm nga matrica fillestare). Këto matrica u lidhën pastaj midis subjekteve dhe hynë në sPLS-DA. Si një hap fillestar i reduktimit të të dhënave, parashikuesit e variancës pranë zero u hodhën poshtë dhe kjo rezultoi në lidhjet e mbetura të 369. Nënshkrimet e trurit u përmblodhën duke përdorur ngarkesa të ndryshueshme në përmasat individuale dhe koeficientët VIP. Ne gjithashtu përdorim mostra grafike për të ilustruar aftësitë diskriminuese të algoritmave (Lê Cao et al., 2011). Aftësia parashikuese e modeleve përfundimtare u vlerësua duke përdorur një vëzhgim të kryqëzuar. Ne gjithashtu llogaritur masat e klasifikimit binar: ndjeshmëria, specifika, vlera parashikuese pozitive (PPV) dhe vlera negative parashikuese (NPV). Këtu, ndjeshmëria tregon aftësinë e algoritmit të klasifikimit për të identifikuar saktë individët mbipeshë. Specifikimi pasqyron aftësinë e algoritmit të klasifikimit për të identifikuar saktë individët e peshës normale. PPV reflekton proporcionin e mostrës që tregon nënshkrimin specifik të mbipeshës së trurit nga algoritmi i klasifikimit dhe që janë në të vërtetë mbipeshë (pozitiv i vërtetë). Nga ana tjetër NPV është probabiliteti që nëse rezultati i testimit është negativ, dmth, pjesëmarrësi nuk ka nënshkrimin e trurit të veçantë të mbipeshës (negativ i vërtetë).

2.6.2. Karakteristikat e mostrës

Analizat statistikore janë kryer duke përdorur paketën statistikore për softuerin SPSS (versionin 19). Dallimet e grupeve në rezultatet e matjes së sjelljes u vlerësuan duke aplikuar analizën e variancës (ANOVA). Rëndësia u konsiderua në p <.05 i pa korrigjuar.

3.0. rezultatet

3.1. Karakteristikat e mostrës

Mostra e përgjithshme (N = 120) përfshinte 63 individë mbipeshë (femra = 32, meshkuj = 31), mosha mesatare = 28.77 vjeç, SD = 9.76 dhe 57 individë me peshë normale (femra = 32, meshkuj = 25), mosha mesatare = 27.13 vjet, SD = 9.62. Megjithëse grupi mbipeshë kishte tendencë të kishte nivele më të larta ankthi dhe depresioni, nuk kishte dallime të rëndësishme në grup (F = .642, p = .425; F = .001, p = .980). Karakteristikat klinike të mostrës janë përmbledhur në Tabela 1.

Tabela 1 

Karakteristikat e mostrës.

3.2. Analiza multivariate model duke përdorur sPLS-DA

3.2.1. Klasifikimi anatomik i lidhjes (i bardhë)

Ne shqyrtuam nëse lidhja anatomike e trurit mund të përdoret për të diskriminuar individët mbipeshë nga individë me peshë normale. Fig 3A përshkruan individët nga kampioni i përfaqësuar në marrëdhëniet me dy firmat e trurit dhe përshkruan aftësitë diskriminuese të klasifikuesit të lëndës së bardhë. Matjet e klasifikimit binar u llogaritën dhe treguan një ndjeshmëri të 97%, specifikat e 87%, PPV e 88% dhe NPV e 96%. Tabela 2 përmban listën e lidhjeve të qëndrueshme të bardhë-materia që përbëjnë secilën nënshkrimin diskriminues të trurit së bashku me ngarkesat e ndryshueshme dhe koeficientët VIP.

Fig 3 

A. Klasifikuesi i bazuar në densitetin e fibrave (material i bardhë). B. Klasifikues i bazuar në morfologjinë gri-materie. A: Përshkruan aftësitë diskriminuese të klasifikuesit të dendësisë së fibrave (të bardha). B: Përshkruan aftësitë diskriminuese të klasifikuesit gri-materia. ...
Tabela 2 

Lista e lidhjeve anatomike që përbëjnë secilën nënshkrimin diskriminues të trurit.

3.2.2. Nënshkrim anatomik bazuar në lidhjen e trurit 1

Nënshkrimi i parë i trurit përbën 63% të variancës. Siç tregohet nga koeficientët VIP, variablat në zgjidhjen që shpjegojnë variancën më të madhe përfshinë lidhjet midis rajoneve të rrjetit të shpërblimit (putamen, pallidum, truri i trurit [duke përfshirë rajonet e midbrain si VTA dhe substantia nigra]) me rajonet e ekzekutivit Kontrolli (precuneus i cili është pjesë e korteksit parietal të pasmë), salience (insula e përparme), ekspozimi emocional (kortekti paralelë ventromedial) dhe somatosensor (postcentral gyrus); 1) rajonet e rrjetit të zgjimit emocional (cortex anterior midcingulating, cortex parazitare ventromedial) me rajonet e saldim (insula anterior) dhe somatosensory (paracentral lobule përfshirë cortex motorike shtesë); dhe 2) thalamus me gyrus mesatar okupital dhe thalamus me një rajon të rrjetit të kontrollit ekzekutiv (lëvore paralele bardale parazitare dorsale).

Krahasuar me grupin e peshës normale, grupi mbipeshë tregoi lidhshmëri më të madhe nga rajonet e rrjetit të shpërblimit (putamen, pallidum, brainstem) në rrjetin e kontrollit ekzekutiv (korteksin parietal pasues), dhe nga putameni në një pjesë frenuese të rrjetit të zgjimit emocional ( kortez parazitare ventromedial) dhe në rajonet e rrjetit somatosensor (gyrus postcentral dhe insula e pasme). Lidhshmëria e ulët u vërejt në grupin mbipeshë në rajonet nga rrjeti i zgjimit emocional (kortekti pararëndor ventromedial) deri në rrjetin e spitaleve (insula anterior), por lidhja më e madhe në grupin mbipeshë nga rajonet nga rrjeti i eksitimit emocional (korteksi parental paralele) rrjeti somatosensor (insula e pasme). Lidhshmëria më e ulët është vërejtur edhe në grupin mbipeshë në lidhjet nga somatosensori (paracentral lobule) deri në korteksin anterior midcingulating, por lidhja më e lartë nga lobula paracentrale në sulcus subparietal (pjesë e rrjetit somatosensor). Duke parë lidhjet talamike, lidhja më e ulët ishte vërejtur nga thalamusi në korteksin mbrapa bërthamor dorsal (ekzekutivi i kontrollit) dhe gyrusit të mesit zverk në individët mbipeshë në krahasim me individët e peshës normale.

3.2.3. Nënshkrim anatomik bazuar në lidhjen e trurit 2

Nënshkrimi i dytë anatomik i trurit identifikoi një 12% shtesë të variancës në të dhënat. Variablat që kontribuojnë më së shumti në diskriminimin e grupit siç tregohet nga koeficienti VIP përfshijnë lidhjet në rajonet e shpërblimit (putamen, sulci orbital i cili është pjesë e gyrus frontal orbitale dhe trurit) dhe eksitimi emocional (gyrus rectus i cili është medial pjesë e korteksit paralëndimor ventromedial).

Në individët mbipeshë në krahasim me individët me peshë normale, lidhjet më të mëdha u vunë në mes të rajoneve të rrjetit shpërblim (brainstem dhe putamen) si tek kontrolli i ekzekutivit (korteksit mbrapa dorsal paralel) dhe pjesës frenuese të zgjimit emocional (korteks paralëndor ventromedial). Sidoqoftë, lidhshmëria mes occipitalit gyrus frontal orbital (rrjet shpërblimi) ishte më i ulët në individët mbipeshë në krahasim me individët e peshës normale.

3.2.4. Klasifikimi i morfometrisë me bazë gri

Ne shqyrtuam nëse morfometria e trurit (vëllimi i lëndës gri, sipërfaqja, trashësia e korteksit dhe lakimi mesatar) mund të përdoret për të diskriminuar individët mbipeshë nga individë me peshë normale. Fig 3B përshkruan individët nga kampioni i përfaqësuar në marrëdhëniet me dy firmat e trurit dhe përshkruan aftësitë diskriminuese të klasifikuesit morfometrik. Matjet e klasifikimit binar u llogaritën dhe treguan një ndjeshmëri të 69%, specifikat e 63%, PPV e 66% dhe NPV e 66%. Tabela 3 përmban listën e masave morfometrike që përbëjnë çdo diskriminues së bashku me ngarkesat e ndryshueshme dhe koeficientët VIP.

Tabela 3 

Morfometria rajonale që përfshin çdo firmë të trurit.

3.2.5. Nënshkrimi i bazuar në morfologji i trurit 1

Nënshkrimi i parë i trurit shpjegoi 23% të ndryshueshmërisë në të dhënat morfometrike të fenotipit. Siç shihet nga koeficientët VIP, variablat që kontribuojnë më së shumti në nënshkrimin përfshijnë rajonet e shpërblimit (nënrregujt e gyrusit frontal orbitale), salience (insula anterior), kontrollit ekzekutiv (lëvore parazitare laterale dorsal), zgjimit emocional (cortex parazitare ventromedial ) dhe somatosensor (sulcus precentral, gyrus supramarginal, sulcus subcentral, sulcus superior ballor). Koeficientët e lartë VIP u vëzhguan gjithashtu për gyrus superior dhe sulcus, gyrus superiore të përkohshme, gyro prepopolar transverse, dhe gyrus anësore transversale e përkohshme. Rajonet e shpërblimit, shpeshtësisë, kontrollit ekzekutiv dhe rrjeteve të zgjimit emocional u shoqëruan me të ulët vlerat në individët mbipeshë në krahasim me individët e peshës normale. Gjithashtu, individët mbipeshë në krahasim me individët me peshë normale kishin madhe vlerat në rajonet e rrjetit somatosensor. Morfometria e rajoneve ballore dhe tokësore (gyrus superior i përkohshëm, dhe gyrus përkohësisht anësor i përkohshëm) u shoqëruan gjithashtu me të ulët vlerat në individët mbipeshë në krahasim me individët e peshës normale.

3.2.6. Nënshkrimi i bazuar në morfologji i trurit 2

Nënshkrimi i dytë morfologjik i trurit shpjegoi 32% të variancës. Variablat me koeficientët më të lartë të VIP ishin të ngjashme me koeficientët VIP të vëzhguara në nënshkrimin e trurit 1 në atë që përfshinin rajonet e shpërblimit (caudate), salience (insula anterior), kontrollit ekzekutiv (pjesë të korteksit parietal pasues), zgjimit emocional (parahippocampal gyrus, korteks anterior cingulate anterior, dhe korteks anterior cingulate) dhe somatosensory (insula e pasme dhe paracentral lobule) rrjeteve. Sidoqoftë, nënshkrimi i trurit 2 në krahasim me nënshkrimin e trurit 1 kishte vetëm një lidhje nga rrjeti i shpërblimit dhe më shumë lidhje nga rajonet e rrjeteve të ngritjes dhe emocioneve emocionale.

Në individët mbipeshë në krahasim me individët me peshë normale, të ulët vlerat për morfometrinë në shpërblimin, shpeshtësinë, kontrollin ekzekutiv dhe rrjetet e zgjimit emocional, por më i lartë vlerat në rrjetin somatosensor u treguan.

4.0. diskutim

Qëllimi i këtij studimi ishte të përcaktojë nëse modelet morfologjike dhe anatomike të lidhjes së trurit (bazuar në densitetin e fibrave midis rajoneve specifike të trurit) mund të diskriminojnë individët mbipeshë nga individë të peshës normale. Gjetjet kryesore janë: 1. Lidhshmëria anatomike (dendësia relative e trakteve të bardha në mes të rajoneve) ishte në gjendje të diskriminonte mes subjekteve me BMI të ndryshme me ndjeshmëri të lartë (97%) dhe specifikë (87%). 2. Në të kundërt, ndryshimet morfologjike në lëndën gri kanë një saktësi më të ulët të klasifikimit. 3. Shumë nga rajonet e trurit që përbëjnë nënshkrimin diskriminues të trurit i përkisnin shpërblimit të zgjeruar, shtrirjes, ekzekutivit qendror dhe rrjeteve arousal emocionale që sugjeronin se dëmtimet funksionale të vëzhguara ishin për shkak të organizimit jonormal midis këtyre rrjeteve.

4.1. Anatomike-lidhshmëri të bazuara në firmat e trurit të lidhura me BMI

Në këtë studim, një algoritëm klasifikimi i përbërë nga dy nënshkrime të trurit që reflektonin modele të veçanta të lidhjes së rajonit treguan një aftësi të theksuar për të diskriminuar në mes të individëve mbipeshë dhe individëve me peshë normale. Shumica e studimeve të DTI në individë të lartë BMI (Shott et al., 2014; Stanek et al., 2011; Xu et al., 2013; Yau et al., 2010, 2014), janë përqendruar në shqyrtimin e dallimeve në karakteristikat e difuzionit të materialit të bardhë duke përfshirë anizotropikën e pjesshme dhe difuzivitetin mesatar (i cili mat integritetin e trakteve të bardhë), ose koeficientët e dukshëm të difuzionit (që masin difuzionin e ujit në gjurmët dhe pasqyrojnë dëmtimin e qelizave). Të gjitha këto masa mund të japin informacion në lidhje me ndryshimet e lokalizuara në mikrostrukturën e bardhë. Në studimin e tanishëm ne jemi përqendruar në masat DTI të densitetit të traktit të fibrave si matje e vlerësimit të lidhjes relative midis rajoneve të trurit dhe rrjeteve. Pra, ndërsa studimet e tjera kanë ndryshime të lokalizuara brenda mikrostrukturës së bardhë, ato nuk kanë identifikuar implikimet e këtyre ndryshimeve në lidhje me lidhjen.

4.1.1. Nënshkrim anatomik bazuar në lidhjen e trurit 1

Nënshkrimi i parë i trurit u përfshi kryesisht nga lidhjet brenda dhe midis shpërblimit, përmasave, kontrollit ekzekutiv, zgjimit emocional dhe rrjeteve shqisore. Ka pasur gjithashtu lidhje talamane në rajonet e rrjetit të kontrollit ekzekutiv dhe në rajonin e zverkuqve. Në përputhje me gjetjet tona të lidhjeve të zvogëluara nga lëvore paraballore ventromediale në insula e përparme të vërejtura në grupin mbipeshë në krahasim me grupin e peshës normale, integriteti i reduktuar i trakteve të bardha (anizotropia e reduktuar fraksionale) në kapsulën e jashtme (që përmban fibra që lidhen zonat kortizale në zona të tjera kortikale nëpërmjet fibrave të shkurtër të shoqërimit) janë raportuar në obezë krahasuar me kontrollet (Shott et al., 2014). Përveç kësaj, në obezitet krahasuar me kontrollet e koeficientit të dukshëm të difuzionit (difuzioni i ujit që pasqyronin dëmtimin e qelizave) ishte më i madh në shtresën sagittale (e cila është e njohur për transmetimin e informacionit nga zonat parietale, zingjirore, cingulare dhe temporale në talamus) dhe mund të jetë konsistent me vëzhgimet tona të lidhjes më të ulët midis talamit të djathtë dhe gyrusit të mesëm të djathtë të qafës për personat mbipeshë në krahasim me individët e peshës normale (Shott et al., 2014). Shott dhe kolegët (Shott et al., 2014) identifikoi gjithashtu koeficientë më të mëdhenj të difuzionit (duke reflektuar dëmtimin e mundshëm të qelizave) në grupin e dhjamosur në corona radiata, e cila duket se komplimenton gjetjet tona të dendësisë relativisht të ulët të fibrave midis strukturave të thella të materies gri (siç është talamusi) dhe zonave kortikale (dorsale) lëvore paraballore anësore) në individë me mbipeshë krahasuar me individë me peshë normale. Lidhja e ndryshuar talamike mund të ndërhyjë në rolin e talamusit në lehtësimin e transmetimit të informacionit ndijor periferik në korteksin (Jang et al., 2014).

Një studim i veçantë që krahason adoleshentët e pakompletuar me individët me peshë normale gjithashtu ka gjetur reduktimin e anizotropisë së pjesshme në adoleshentët e dhjamosur në rajone të tilla si kapsula e jashtme, kapsula e brendshme (që kryesisht mbart traktet kortikospinale në rritje dhe zbritëse), si dhe disa fibra kohore dhe rrezatimi optikYau et al., 2014). Një studim i kohëve të fundit gjithashtu vërejti humbjen e lidhjeve të fibrave nervore me DTI midis trurit dhe hipotalamusit në një individ me një cavernoma të trurit, i cili pas kullimit kirurgjikal kishte një rritje dramatike në peshë, gjë që mund të sugjerojë që këto fibra nervore të përfshihen në rregullore e konsumit dhe peshës së ushqimit (Purnell et al., 2014). Sidoqoftë, ne nuk identifikuam dallimet e lidhjes me hypothalamus, të cilat mund të jenë pjesërisht për shkak të kufizimeve të ndarjes bazuar në atletet e veçanta të përdorura në studimin e tanishëm.

4.1.2. Nënshkrim anatomik bazuar në lidhjen e trurit 2

Nënshkrimi i dytë ortogonal ishte i përbërë nga vetëm tri lidhje anatomike brenda rrjeteve të shpërblimit dhe zgjimit emocional. Identifikimi i lidhjeve të ndryshuara brenda rajoneve që përbëjnë rrjetin e shpërblimit dhe me rajonet në rrjetet me të cilat ndërvepron në studimin e tanishëm nuk janë raportuar më parë. Megjithatë, këto ndryshime mund të parashikohen bazuar në studimet morfologjike të kohëve të fundit që kanë vëzhguar ndryshime të lëndëve gri brenda rajoneve të rrjetit të shpërblimit të zgjeruar (Kenny, 2011; Kurth et al., 2013; Raji et al., 2010; Volkow et al., 2008). Së bashku, gjetjet tona duket se tregojnë përhapje të gjëra në lidhjen e bardhë-çështje për rajonet që përbëjnë rrjetin e shpërblimit dhe rrjetet e tij të lidhura.

Ndërsa studimet e tjera kanë gjetur integritetin e reduktuar të fibrave, të matura nga anizotropia e pjesshme e reduktuar në rajonet e callosum corpus dhe fornix (të cilat janë pjesë e cingulatit dhe bartin informacion nga hippocampus në hypothalamus) me rritje të BMI (Stanek et al., 2011; Xu et al., 2013); studimi i tanishëm nuk identifikoi ndryshime të rëndësishme në lidhjen interemisferike brenda dy firmave anatomike-lidhëse të trurit. Përjashtim ishte se ekzistonte një lidhje midis lobulës së majtë paracentrale dhe sulcusit subparietal të duhur në nënshkrimin e trurit 1, dhe një lidhje midis putamenit të drejtë dhe gyrus rectus të majtë në nënshkrimin e trurit 2. Ne supozojmë se efekti i vërejtur në këto studime të mëparshme mund të jetë për shkak të degradimit të bimësisë së bardhë sistemike në vend të ndryshimeve në lidhjet mes rajoneve specifike të trurit, të ngjashme me ndryshimet që ndodhin gjatë plakjes normale (Sullivan et al., 2010). Ndërsa autorët e këtyre studimeve të mëparshme supozonin se ndryshimet në anisotropia e pjesshme në kapsulën e jashtme të subjekteve me BMI të lartë mund të lidhen me lidhjet nga hippocampus dhe amygdala, ne nuk kemi vërejtur ndryshime të rëndësishme në lidhjen brenda këtyre strukturave. Një analizë më e detajuar dhe një ndarje më e hollë e këtyre rajoneve të trurit është e nevojshme për të konfirmuar këto vëzhgime.

4.2. Nënshkrimet morfometrike të gri-materieve të lidhura me BMI

Analiza morfometrike e lëndës gri me dy profile të dallueshme ishte në gjendje të identifikonte saktë mbipeshën nga individët me peshë normale me një ndjeshmëri të 69% dhe një specifikë të 63%. Këto gjetje janë në përputhje me raportet e mëparshme të reduktimeve globale dhe rajonale të vëllimit të ngjyrës gri në rajonet specifike të trurit brenda rrjetit të shpërblimit dhe rrjeteve të lidhura (Debette et al., 2010; Kenny, 2011; Kurth et al., 2013; Pannacciulli et al., 2006; Raji et al., 2010). Në dallim nga klasifikimi i bazuar në DTI, këto rezultate sugjerojnë një aftësi të moderuar për të diskriminuar në mes të dy grupeve të BMI.

4.2.1. Nënshkrimi i bazuar në morfologji i trurit 1

Në studimin tonë, nënshkrimi i parë i trurit shfaqi vlera më të ulëta të masave të ndryshme morfometrike (duke përfshirë nën-rajonet e gyrusit frontal orbital, insula anterior) në rajonet e rrjeteve të shpërblimit, spikatjeve dhe kontrollit ekzekutiv në grupin mbipeshë në krahasim me grupin e peshës normale. Veç kësaj vlera më të ulëta janë vëzhguar vlerat morfometrike për rajonet frenuese (skelet dorsal lateral dhe ventromedial prefrontal) që lidhen me rrjetin arousal emocional, por morfometria më e lartë për rrjetin somatosensor (sulcus precentral, gyrus supramarginal, sulcus subcentral dhe sulcus superior frontal) rajonet në individë mbipeshë në krahasim me individët e peshës normale. Në këtë studim kemi gjetur reduktime të konsiderueshme në matjet morfologjike (vëllimi i lëndës gri dhe trashësia kortikale) e gyrusit orbital frontal. Gyrus frontal orbital është një rajon i rëndësishëm brenda rrjetit të shpërblimit që luan një rol në përpunimin e vlerësimit dhe në drejtimin e sjelljeve dhe vendimeve të ardhshme të bazuara në parashikimin e kodimit që lidhet me shpërblimin (Kahnt et al., 2010). Një studim i kohëve të fundit që analizon strukturën e gri dhe të bardhë, zbuloi se individët e trashë kishin vlera të reduktuara për rajone të ndryshme brenda rrjetit të shpërblimeve, duke përfshirë gyrusin frontal orbital (Shott et al., 2014).

4.2.2. Nënshkrimi i bazuar në morfologji i trurit 2

Krahasuar me nënshkrimin e trurit 1, matjet morfologjike të vëzhguara në rajonet e rrjeteve të ngritjes dhe të ngacmimit emocional shpjeguan shumicën e variancës, ndërkohë që rajonet e rrjetit shpërblim nuk kanë ndikim. Matjet e reduktuara të lëndës gri janë vërejtur në rajonet e rrjetit, kontrollit ekzekutiv dhe rrjetit të zgjimit emocional. Këto zona (insula e anterior, korteksit parietal të poshtme, gyrus parahippocampal, nënregionet e korteksit cingular anterior) janë shpesh të shoqëruara me rritjen e aktivitetit të shkaktuar të trurit gjatë ekspozimit ndaj cuesve të ushqimit (Brooks et al., 2013; Greenberg et al., 2006; Rothemund et al., 2007; Shott et al., 2014; Stoeckel et al., 2008), dhe shkalla e ndjeshmërisë personale të stimujve (Critchley et al., 2011; Seeley et al., 2007a). Në studimin aktual, reduktimet e lëndës gri janë parë edhe në rajonet kyçe të rrjetit somatosensor (insula e pasme, lobula paracentrale). Edhe pse roli i saktë i këtij rrjeti në mbipeshë dhe obezitet nuk dihet, është treguar se është i përfshirë në ndërgjegjësimin e ndjenjave të trupit dhe një studim i kohëve të fundit sugjeroi që aktiviteti i ngritur i rrjetit somatosensor në përgjigje të cuesve ushqimor në individë të trashë mund të çojë në overeating (Stice et al., 2011). Ky studim u përqendrua në mënyrë të veçantë në matjet morfologjike dhe lidhjet anatomike midis rajoneve të trurit në rrjetin e shpërblimit të zgjatur dhe rrjetin somatosensor, dhe sugjeron që këto metrics strukturore të trurit mund të ndikojnë në përpunimin nervor të shoqëruar me rezultatet nga studimet funksionale të gjetura në literaturë. Korrelacionet me faktorët e sjelljes dhe të mjedisit gjithashtu ofrojnë njohuri të mëtejshme në raportin midis gjetjeve strukturore dhe funksionale, të cilat do të duhet të testohen në studimet e ardhshme.

4.3. Përdorimi i analizave multivariate të modelit duke përdorur sPLS-DA për të diskriminuar mes individëve me peshë dhe peshë normale

Gjetjet rreth ndryshimeve të lidhura me BMI në densitetin e fibrave në mes të rrjeteve të ndryshme të trurit brenda rrjetit të shpërblimit të zgjeruar, mbështesin hipotezën se rritja e BMI rezulton në ndërlidhjen anatomike të ndërprerë midis rajoneve specifike në tru. Këto ndryshime anatomike mund të nënkuptojnë komunikim joefektiv ose joefikas në mes të rajoneve kyçe të rrjetit të shpërblimit dhe rrjeteve përkatëse. Ngjashëm me disa raporte të kohëve të fundit që kanë gjetur ndryshime të mbipeshës dhe obezitetit në vëllimin e gri-materia (Debette et al., 2010; Kurth et al., 2013; Pannacciulli et al., 2006; Raji et al., 2010), ne ishim gjithashtu në gjendje të gjenin dallime të ngjashme morfologjike në mbipeshë në krahasim me individët e peshës normale. Në studimin aktual, i shtuam këto vëzhgime për të hetuar lidhjen midis statusit mbipeshë dhe lidhjes anatomike të trurit, dhe aplikuam sPLS-DA në të dhënat morfometrike të trurit për të diskriminuar në mes të subjekteve të mbipeshës dhe peshës normale. Një studim i fundit kryq seksional duke përdorur regresionin logjistik binar sugjeron që kombinimi i ndryshimeve strukturore në gyrus frontal orbital anësor, matur me vëllimin e gri-materialit dhe nivelet e gjakut të një markuesi inflamator (fibrinogjen) ishte në gjendje të parashikonte obezitetin në një të vogël mostër e subjekteve normale të peshës 19 dhe subjekteve 44 mbipeshë / obezë; me një ndjeshmëri të lartë (95.5%), por specifikë të ulët (31.6%) (Cazettes et al., 2011). Studimi ynë ndryshon nga ky raport në disa aspekte, duke përfshirë madhësinë më të madhe të mostrës; përdorimi i një qasjeje të rivlerësimit për të shmangur një zgjidhje specifike të mostrës, përjashtimin e subjekteve me hipertension / diabet mellitus për të hequr një ngatërrues të mundshëm dhe përfshirjen e vëllimit të lëndës gri dhe densitetit të traktit të fibrave për të parashikuar statusin mbipeshë.

4.4. kufizimet

Megjithëse gjetëm dallime të rëndësishme ndërmjet individëve me peshë normale dhe mbipeshë në densitetin e fibrave, ne nuk mund të nxjerrim nga këto gjetje anatomike dallimet në lidhjen funksionale (pushuese shtetërore). Gjetjet e tilla funksionale të lidhjes do të ofrojnë aftësinë për të zbuluar ndryshimet në sinkronizimin e aktivitetit të trurit në zonat që nuk lidhen drejtpërdrejt me traktet e bardhë. Edhe pse ne përsërisim gjetjet e raportuara më parë për lidhjen anatomike dhe dallimet morfologjike midis mbipeshës / obezitetit dhe BMI normale (Kurth et al., 2013; Raji et al., 2010), ne nuk arritëm të vëzhgonim ndryshimet në rajonet e rëndësishme nënkortike hipotalamus, amygdala dhe hippocampus. Është e mundur që ky dështim të ketë qenë për shkak të kufijve të algoritmeve të ndarjes automatike të përdorura në këtë studim ose për shkak të analizave të kufizuara për individët mbipeshë kundrejt personave të trashë. Studimet e ardhshme do të kishin nevojë për mostra më të mëdha për të krahasuar individët e trashë, mbipeshë dhe normalë, dhe të jenë në gjendje të kryejnë analiza të nëngrupeve në bazë të gjinisë dhe racës. Për shkak të mostrës sonë relativisht të vogël ne kemi përdorur një procedurë rigoroze të validimit të brendshëm, megjithatë mbetet e nevojshme të provohet saktësia parashikuese e këtij klasifikuesi në një grup të dhënash të pavarur (Bray et al., 2009). Studimet e ardhshme duhet të adresojnë shoqërimin e këtyre dallimeve neuroimaging me sjelljet specifike të ngrënies, preferencat e të ngrënit dhe informacionin e dietë për të interpretuar kontekstin dhe rëndësinë e këtyre gjetjeve. Meqenëse gjendja e mbipeshës dhe mbipeshës shpesh shoqërohet me komorbiditete të tilla të hipertensionit, diabetit dhe sindromës metabolike, analizat e ardhshme duhet të hetojnë efektet e moderimit dhe korrelacionit të këtyre faktorëve në algoritmin e klasifikimit.

4.5. Përmbledhje dhe përfundime

Në përmbledhje, rezultatet tona mbështesin hipotezën se mbipeshja është e lidhur me lidhjen e ndryshuar (në formën e densitetit të fibrave) midis rajoneve specifike në tru, gjë që mund të nënkuptojë komunikim joefektiv ose joefektiv mes këtyre rajoneve. Veçanërisht, lidhja e reduktuar e rajoneve truri frenues prefrontal me qarkun e shpërblimit është në përputhje me një mbizotërim të mekanizmave hedonikë në rregullimin e marrjes së ushqimit (Gunstad et al., 2006, 2007, 2008, 2010). Mekanizmat që i nënshtrohen këtyre ndryshimeve strukturore janë kuptuar dobët, por mund të përfshijnë procese neuroinflammatore dhe neuroplastike (Cazettes et al., 2011) në lidhje me gjendjen inflamatore të klasës së ulët të raportuar në individë të mbipeshë dhe obezë (Cazettes et al., 2011; Cox et al., 2014; Das, 2010; Gregor dhe Hotamisligil, 2011; Griffin, 2006). Qasjet e të dhënave të orientuara për të identifikuar ndryshimet e ngjyrës gri dhe të bardhë në mbipeshë / obezitet janë mjete premtuese për të identifikuar korrelatet qendrore të rritjes së BMI dhe kanë potencialin për të identifikuar biomarkuesit neurobiologjik për këtë çrregullim.

Kontributet e autorit

Arpana Gupta: Koncepti i studimit dhe dizajnimi, analiza dhe interpretimi i të dhënave, hartimi dhe rishikimi i dorëshkrimeve.

Emeran Mayer: Koncepti dhe dizajni i studimit, shqyrtimi kritik i dorëshkrimit, miratimi i versionit përfundimtar të dorëshkrimit, financimi.

Claudia San Miguel: Hartimi dhe shqyrtimi kritik i dorëshkrimit, interpretimi i të dhënave.

John Van Horn: Gjenerimi i të dhënave, analiza e të dhënave.

Connor Fling: Analiza e të dhënave.

Aubrey Love: Analiza e të dhënave.

Davis Woodworth: Analiza e të dhënave.

Benjamin Ellingson: Shqyrtimi i dorëshkrimit.

Kirsten Tillisch: Shqyrtimi kritik i dorëshkrimit, financimi.

Jennifer Labus: Koncepti i studimit dhe dizajnimi, analiza dhe interpretimi i të dhënave, hartimi dhe rishikimi i dorëshkrimit, miratimi i versionit përfundimtar të dorëshkrimit, financimi.

Konfliktet e interesit

Asnjë konflikt interesi nuk ekziston.

Burimi i financimit

Ky hulumtim u mbështet në pjesë nga grantet nga Institutet Kombëtare të Shëndetit: R01 DK048351 (EAM), P50DK64539 (EAM), R01 AT007137 (KT), P30 DK041301, K08 DK071626 (JSL) dhe R03 DK084169 (JSL). Skanimet pilote u siguruan nga Qendra e Hartimit të Trurit të Ahmanson-Lovelace, UCLA.

Referencat

  • Bray S., Chang C., Hoeft F. Aplikimet e analizave të klasifikimit të modelit multivariat në neuroimaging zhvillimore të popullsive të shëndetshme dhe klinike. Front. Hum. Neurosci. 2009; 3: 32. 19893761 [PubMed]
  • Brooks SJ, Cedernaes J., Schiöth HB Rritja e aktivizimit prefrontal dhe parahippocampal me aktivizimin e skaduar të dorsolateralit paralel dhe insekteve të lëvozhgës në imazhet e ushqimit në obezitet: një meta-analizë e studimeve fMRI. PLOS ONE. 2013; 8 (4) e60393. 23593210 [PubMed]
  • Calton MA, Vaisse C. Zvogëlimi i rolit të varianteve të zakonshme në predispozicionin gjenetik ndaj obezitetit. Genome Med. 2009, 1 (3) 31. 19341502 [PubMed]
  • Cazettes F., Cohen JI, Yau PL, Talbot H., Convit A. Inflamacioni i ndërmjetëm nga obeziteti mund të dëmtojë qarkun e trurit që rregullon marrjen e ushqimit. Brain Res. 2011; 1373: 101-109. 21146506 [PubMed]
  • Qendra për Kontrollin e Sëmundjeve (CDC) Mbipesha dhe Shëndoshje. 2014. I.
  • Chiang MC, Barysheva M., Toga AW, Medland SE, Hansell NK, James MR, McMahon KL, de Zubicaray GI, Martin NG, Wright MJ, Thompson PM BGNF efektet e gjeneve në qarkun e trurit përsëriten në binjakët 455. Neuroimage. 2011;55(2):448–454. [PubMed]
  • Choquet H., Meyre D. Gjenetika e obezitetit: çfarë kemi mësuar? Curr. Genomics. 2011;12(3):169–179. 22043165 [PubMed]
  • Connolly L., Coveleskie K., Kilpatrick LA, Labus JS, Ebrat B., Njollat ​​J., Jiang Z., Tillisch K., Raybould HE, Mayer EA Dallimet në përgjigjet e trurit në mes të meshkujve të dobët dhe të trashë në një pije të ëmbël. Neurogastroenterol. Motil. 2013;25(7):579-e460. 23566308 [PubMed]
  • Cox AJ, West NP, Cripps AW Obeziteti, inflamacion, dhe mikrobiota e zorrëve. Lancet Diabetes Endocrinol. 2014 25066177 [PubMed]
  • Critchley HD, Nagai Y., Grey MA, Mathias CJ Akset e diseksimit të kontrollit autonom në njerëz: njohuri nga neuroimaging. Autonomisë. Neurosci. 2011;161(1–2):34–42. 20926356 [PubMed]
  • Dale AM, Fischl B., Sereno MI Analiza e sipërfaqeve të kortizetit. I. Segmentimi dhe rindërtimi i sipërfaqes. Neuroimage. 1999;9(2):179–194. 9931268 [PubMed]
  • Das OKB trashje: gjenet, trurit, gut, dhe mjedisit. Ushqyerit. 2010;26(5):459–473. 20022465 [PubMed]
  • Debite S., Beiser A., ​​Hoffmann U., Decarli C., O'Donnell CJ, Massaro JM, Au R., Himali JJ, Wolf PA, Fox CS, Seshadri S. Yndyra e Visceral është e lidhur me vëllimin më të ulët të trurit në shëndet të rriturve të moshës mesatare. Ann. Neurol. 2010;68(2):136–144. 20695006 [PubMed]
  • Destrieux C., Fischl B., Dale A., Halgren E. Ndarjen automatike të gyrit dhe sulcave cortical të njeriut duke përdorur nomenklaturën standarde anatomike. Neuroimage. 2010;53(1):1–15. 20547229 [PubMed]
  • Dubois L., Ohm Kyvik K., Girard M., Tatone-Tokuda F., Pérusse D., Hjelmborg J., Skytthe A., Rasmussen F., Wright MJ, Lichtenstein P., Martin NG Kontributet gjenetike dhe mjedisore në peshë , lartësi dhe BMI nga lindja deri në moshën 19 vjeçare: një studim ndërkombëtar mbi dy çifte 12,000. PLOS ONE. 2012; 7 (2) e30153. 22347368 [PubMed]
  • El-Sayed Moustafa JS, Froguel P. Nga gjenetika e obezitetit në të ardhmen e terapisë së personalizuar të obezitetit. Nat. Rev. Endocrinol. 2013;9(7):402–413. 23529041 [PubMed]
  • Finkelstein EA, Trogdon JG, Cohen JW, Dietz W. Shpenzimet vjetore mjekësore që i atribuohen obezitetit: vlerësimet e paguesve dhe të shërbimeve specifike. Shëndeti Aff (Millwood) 2009;28(5):w822–w831. 19635784 [PubMed]
  • Fischl B., Salat DH, Busa E., Albert M., Dieterich M., Haselgrove C., van der Kouwe A., Killiany R., Kennedy D., Klaveness S., Montillo A., Makris N., Rosen B., Dale AM ​​Ndarja e trurit: etiketimi i automatizuar i strukturave neuroanatomike në trurin e njeriut. Neuron. 2002;33(3):341–355. 11832223 [PubMed]
  • Fischl B., Sereno MI, Dale AM ​​Cortical analiza sipërfaqësore. II: inflacioni, rrafshimi, dhe një sistem koordinativ i bazuar në sipërfaqe. Neuroimage. 1999;9(2):195–207. 9931269 [PubMed]
  • García-García I., Jurado M.Á, Garolera M., Segura B., Sala-Llonch R., Marqués-Iturria I., Pueyo R., Sender-Palacios MJ, Vernet-Vernet M., Narberhaus A., Ariza M., Junqué C. Ndryshimet e rrjetit të shtrirjes në obezitet: një studim fMRI në shtetin-shtet. Hum. Brain Mapp. 2013;34(11):2786–2797. 22522963 [PubMed]
  • Greenberg JA, Boozer CN, Geliebter A. Kafe, diabeti, dhe kontrolli i peshës. Jam. J. Clin. Nutr. 2006;84(4):682–693. 17023692 [PubMed]
  • Gregor MF, Hotamisligil GS Mekanizmat inflamatore në obezitet. Annu. Rev. Immunol. 2011; 29: 415-445. 21219177 [PubMed]
  • Griffin WS Inflamacioni dhe sëmundjet neurodegjenerative. Jam. J. Clin. Nutr. 2006;83(2):470S–474S. 16470015 [PubMed]
  • Gunstad J., Lhotsky A., Wendell CR, Ferrucci L., Zonderman AB Ekzaminimi gjatësor i obezitetit dhe funksioni njohës: rezultatet nga studimi gjatësor i Baltimit të plakjes. Neuroepidemiology. 2010;34(4):222–229. 20299802 [PubMed]
  • Gunstad J., Paul RH, Cohen RA, Tate DF, Gordon E. Shëndoshje është e lidhur me deficitet e kujtesës në të rriturit e rinj dhe të mesëm. Hani. Pesha e turpit. 2006;11(1):e15–e19. 16801734 [PubMed]
  • Gunstad J., Paul RH, Cohen RA, Tate DF, Spitznagel MB, Gordon E. Indeksi i masës së trupit të rritur është i lidhur me mosfunksionimin e ekzekutivit në të rritur të shëndetshëm. Compr. Psikiatria. 2007;48(1):57–61. 17145283 [PubMed]
  • Gunstad J., Spitznagel MB, Paul RH, Cohen RA, Kohn M., Luyster FS, Clark R., Williams LM, Gordon E. Indeksi i masës trupore dhe funksioni neuropsikologjik në fëmijët dhe adoleshentët e shëndetshëm. Oreks. 2008;50(2–3):246–251. 17761359 [PubMed]
  • Irimia A., Chambers MC, Torgerson CM, Van Horn JD Përmbledhja rrethuese e rrjeteve njerëzore kortikale për subjektin dhe vizualizimin lidhës të nivelit të popullsisë. Neuroimage. 2012;60(2):1340–1351. 22305988 [PubMed]
  • Jang SH, Lim HW, Yeo SS Lidhshmëria nervore e bërthamës thalamike intralaminare në trurin e njeriut: një studim i traktografisë së difuzionit të tensorit. Neurosci. Lett. 2014; 579: 140-144. 25058432 [PubMed]
  • Kahnt T., Heinzle J., Park SQ, Haynes JD Kodi nervor i parashikimit të shpërblimit në korteksin orbitofrontal të njeriut. Proc. Natl. Acad. Sci. SHBA. 2010;107(13):6010–6015. 20231475 [PubMed]
  • Kenny PJ Shpërblim mekanizmat në obeziteti: njohuri të reja dhe drejtime të ardhshme. Neuron. 2011;69(4):664–679. 21338878 [PubMed]
  • Kilpatrick LA, Coveleskie K., Connolly L., Labus JS, Ebrat B., Njollat ​​J., Jiang Z., Suyenobu BY, Raybould HE, Tillisch K., Mayer EA Ndikimi i gëlltitjes së saharozës në tru dhe luhatjeve të thella hipotalamike dhe gratë e trashë. Gastroenterology. 2014;146(5):1212–1221. 24480616 [PubMed]
  • Kullmann S., Heni M., Veit R., Ketterer C., Schick F., Häring HU, Fritsche A., Preissl H. Truri i trashë: shoqërimi i indeksit të masës trupore dhe ndjeshmërisë së insulinës me lidhjen funksionale të rrjetit shtetëror. Hum. Brain Mapp. 2012;33(5):1052–1061. 21520345 [PubMed]
  • Kurth F., Levitt JG, Phillips OR, Luders E., Woods RP, Mazziotta JC, Toga AW, Narr KL Marrëdhëniet mes lëndës gri, indeksit të masës trupore dhe periferisë së belit në të rriturit e shëndetshëm. Hum. Brain Mapp. 2013;34(7):1737–1746. 22419507 [PubMed]
  • Lê Cao KA, Boitard S., Besse P. Sparse Analiza diskriminuese PLS: përzgjedhja e karakteristikave biologjikisht të rëndësishme dhe paraqitjet grafike për problemet me shumë klasa. BMIN Bioinformatika. 2011; 12: 253. 21693065 [PubMed]
  • Lê Cao KA, Gonzalez I., Déjean S. integrOmics: një paketë R për të zbuluar marrëdhëniet midis dy grupeve të të dhënave omike. Bioinformatics. 2009;25(21):2855–2856. 19706745 [PubMed]
  • Lê Cao KA, Martin PG, Robert-Granié C., Besse P. Sparse metoda kanonike për integrimin e të dhënave biologjike: aplikimi në një studim ndër-platformë. BMIN Bioinformatika. 2009; 10: 34. 19171069 [PubMed]
  • Lê Cao KA, Rossouw D., Robert-Granié C., Besse P. PLS të rrallë për përzgjedhjen e ndryshueshme kur integrohen të dhënat omike. Stat. Appl. Genet. Mol. Biol. 2008, 7 (1) 35. 19049491 [PubMed]
  • Lê Cao KA, Rossouw D., Robert-Granié C., Besse P. PLS të rrallë për përzgjedhjen e ndryshueshme kur integrohen të dhënat omike. Stat. Appl. Genet. Mol. Biol. 2008, 7 (1) 35. 19049491 [PubMed]
  • Efekti klinik dhe kosto-efektiviteti i skemave afatgjata të menaxhimit të peshës për të rriturit: një rishikim sistematik . Teknologjia e Shëndetit. Vlerësuar. 2011;15(2):1–182. 21247515 [PubMed]
  • Menon V., Uddin LQ Saliency, kalimi, vëmendja dhe kontrolli: një model i rrjetit të funksionit insula. Struktura e trurit. Funct. 2010;214(5–6):655–667. 20512370 [PubMed]
  • Mori S., Crain BJ, Chacko VP, van Zijl PC Ndjekja tridimensionale e parashikimeve aksonale në tru me anë të imazhit rezonancë magnetike. Ann. Neurol. 1999;45(2):265–269. 9989633 [PubMed]
  • Morrow JD, Maren S., Robinson TE Ndryshimet individuale në prirjen për të atribuuar ndjeshmëri nxitëse në një sugjerim joshës parashikon prirjen për të atribuar theksin motivues në një sugjerim ajetar. Behav. Brain Res. 2011;220(1):238–243. 21316397 [PubMed]
  • Pannacciulli N., Del Pari A., Chen K., Le DS, Reiman EM, Tataranni PA Anomalitë e trurit në trashje njerëzore: një studim morfometrik me bazë voxel. Neuroimage. 2006;31(4):1419–1425. 16545583 [PubMed]
  • Purnell JQ, Lahna DL, Samuels MH, Rooney WD, Hoffman WF Humbja e gjurmëve të pons-to-hypothalamic bimore të bardhë në obeziteti brainstem. Int J Obes (Lond) 2014; 38: 1573-1577. 24727578 [PubMed]
  • Raji CA, Ho AJ, Parikshak NN, Becker JT, Lopez OL, Kuller LH, Hua X., Leow AD, Toga AW, Thompson PM Struktura e trurit dhe obeziteti. Hum. Brain Mapp. 2010;31(3):353–364. 19662657 [PubMed]
  • Rothemund Y., Preuschhof C., Bohner G., Bauknecht HC, Klingebiel R., Flor H., Klapp BF Aktivizimi diferencial i striatumit dorsal nga stimulimet ushqimore vizuale me kalori në individë të trashë. Neuroimage. 2007;37(2):410–421. 17566768 [PubMed]
  • Seeley WW, Menon V., Schatzberg AF, Keller J., Glover GH, Kenna H., Reiss AL, Greicius MD Rrjetet e ndërlidhura të ndërlidhura të brendshme për përpunimin e spikatjeve dhe kontrollin ekzekutiv. J. Neurosci. 2007;27(9):2349–2356. 17329432 [PubMed]
  • Seeley WW, Menon V., Schatzberg AF, Keller J., Glover GH, Kenna H., Reiss AL, Greicius MD Rrjetet e ndërlidhura të ndërlidhura të brendshme për përpunimin e spikatjeve dhe kontrollin ekzekutiv. J. Neurosci. 2007;27(9):2349–2356. 17329432 [PubMed]
  • Sheehan DV, Lecrubier Y., Sheehan KH, Amorim P., Janavs J., Weiller E., Hergueta T., Baker R., Dunbar GC Mini-International Neuropsychiatric Interview (MINI): zhvillimi dhe validimi i një diagnozë të strukturuar intervistë psikiatrike për DSM-IV dhe ICD-10. J. Clin. Psikiatria. 1998;59(Suppl. 20):22–33. 9881538 [Quiz 34-57]PubMed]
  • Shott ME, Cornier MA, Mittal VA, Pryor TL, Orr JM, Brown MS, Frank GK Orbitofrontal vëllimi cortex dhe truri shpërblim përgjigje në trashje. Int J Obes (Lond) 2014 25027223 [Artikulli i lirë i PMC] [PubMed]
  • Stanek KM, Grieve SM, Brickman AM, Korgaonkar MS, Paul RH, Cohen RA, Gunstad JJ Shëndoshje është e lidhur me integritetin e reduktuar të materialit të bardhë në të rriturit ndryshe të shëndetshëm. Shëndoshje (Pranverë Argjendi) 2011;19(3):500–504. 21183934 [PubMed]
  • Stice E., Yokum S., Burger KS, Epstein LH, të rinj të rinj DM Rinia në rrezik për obezitetin tregojnë aktivizimin më të madh të rajoneve striatale dhe somatosensoriale tek ushqimi. J. Neurosci. 2011;31(12):4360–4366. 21430137 [PubMed]
  • Stoeckel LE, Weller RE, Cook EW, 3rd, Twieg DB, Knowlton RC, Cox JE Aktivizimi i sistemit të shpërblimit të gjerë në gratë e trashë si përgjigje ndaj fotografive me ushqime me kalori të lartë. Neuroimage. 2008;41(2):636–647. 18413289 [PubMed]
  • Sullivan EV, Rohlfing T., Pfefferbaum A. Studimi gjatësor i mikrostrukturës callosale në trurin normal të plakjes së të rriturve duke përdorur ndjekjen sasiore të fibrave DTI. Dev. Neuropsychol. 2010;35(3):233–256. 20446131 [PubMed]
  • Terranova L., Buseto L., Vestri A., Zappa MA Kirurgji bariatric: kosto-efektiviteti dhe ndikimi i buxhetit. Obes. Surg. 2012;22(4):646–653. 22290621 [PubMed]
  • Volkow ND, Frascella J., Friedman J., Saper CB, Baldo B., Rolls ET, Mennella JA, Dallman MF, Wang GJ, LeFur G. Neurobiologjia e obezitetit: marrëdhëniet me varësinë. Neuropsychopharmacology. 2004; 29: S29-S30.
  • Volkow ND, Wang GJ, Baler RD Shpërblim, dopamine dhe kontrolli i marrjes së ushqimit: implikimet për obezitetin. Trendet Cogn. Sci. 2011;15(1):37–46. 21109477 [PubMed]
  • Volkow ND, Wang GJ, Fowler JS, Telang F. Mbivendosja e qarqeve neurone në varësi dhe obeziteti: dëshmi e patologjisë së sistemeve. Philos. Trans. R. Soc. Lond., B, Biol. Sci. 2008;363(1507):3191–3200. 18640912 [PubMed]
  • Organizata Botërore e Shëndetësisë (OBSH) Shëndoshje. 2014. I.
  • Xu J., Li Y., Lin H., Sinha R., Potenza MN Indeksi i masës trupore korelon negativisht me integritetin e materialit të bardhë në ovulos dhe corusus callosum: një studim i imazhit të difuzionit të tensorit. Hum. Brain Mapp. 2013;34(5):1044–1052. 22139809 [PubMed]
  • Yau PL, Javier DC, Ryan CM, Tsui WH, Ardekani BA, Ten S., Convit A. Dëshmia paraprake për ndërlikimet e trurit në adoleshentët e trashë me diabet mellitus tip 2. Diabetologia. 2010;53(11):2298–2306. 20668831 [PubMed]
  • Yau PL, Kang EH, Javier DC, Convit A. Dëshmia paraprake e anomalive kognitive dhe të trurit në obezitetin e thjeshtë të adoleshentëve. Shëndoshje (Pranverë Argjendi) 2014;22(8):1865–1871. 24891029 [PubMed]
  • Zald DH Amygdala e njeriut dhe vlerësimi emocional i ndjenjave shqisore. Brain Res. Brain Res. Rev. 2003;41(1):88–123. 12505650 [PubMed]
  • Zigmond AS, Snaith RP Ankthi i spitalit dhe shkalla e depresionit. Acta Psychiatr. SCAND. 1983;67(6):361–370. 6880820 [PubMed]