Monetär belöning Behandling i obese personer med och utan binge eating disorder (2013)

. Författarmanuskript; tillgängligt i PMC 2014 Maj 1.

Publicerad i slutredigerad form som:

PMCID: PMC3686098

NIHMSID: NIHMS466498

Abstrakt

Bakgrund

Ett viktigt steg i fetmaundersökningen innebär att identifiera neurobiologiska underlag för icke-livsmedel belöning bearbetning unik för specifika undergrupper av feta individer.

Metoder

Nitton feta individer som söker behandling för binge ätstörning (BED) jämfördes med 19 icke-BED feta individer (OB) och 19 magra kontrollpersoner (LC) medan de utförde en monetär belönings / förlustuppgift som analyserar förutseende och resultatkomponenter under funktionell magnetisk resonans avbildning. Skillnader i regional aktivering undersöktes i BED-, OB- och LC-grupper under belöning / förlustutsikter, förväntan och anmälan.

Resultat

I förhållande till LC-gruppen visade OB-gruppen ökad ventral striatal och ventromedial prefrontal cortexaktivitet under förväntade faser. Däremot visade BED-gruppen i förhållande till OB-gruppen minskad bilateral ventral striatal aktivitet under förväntad belöning / förlustbehandling. Inga skillnader observerades mellan BED- och LC-grupperna i det ventrala striatum.

Slutsatser

Heterogenitet existerar bland överviktiga individer med avseende på neuralkorrelaterade belönings- / förlustbehandling. Neurala skillnader i separerbara grupper med fetma antyder att flera, varierande ingrepp kan vara viktiga för att optimera förebyggande och behandlingsstrategier för fetma.

Nyckelord: Binge ätstörning, fMRI, sämre frontal gyrus, insula, fetma, belöning, ventral striatum

Neurala belöningssystem - genom deras reglering av aptit, viktreglering och behandlingsrespons - har varit inblandade i fetma (-). Studier i överviktiga populationer har emellertid visat både hyper- och hyporesponsivitet belöna neurocircuitry som svar på matkoder (-). Dessa till synes diskordanta fynd kan relatera till heterogenitet bland feta individer (). Fetma är förknippat med olika former av ostört ätbeteende. Till exempel skiljer sig grupper med fetma och binge ätstörningar (BED) från de med icke-binge-relaterad fetma på många beteendemässiga och psykologiska dimensioner (). En aktuell debatt existerar om tillämpningen av ”matberoende” på ätbeteenden; även om vissa utredare hävdar brist på bevis () föreslår andra att konstruktionen verkar särskilt relevant för vissa feta undergrupper, till exempel BED (,).

Till synes ojämnbara resultat kan också återspegla misslyckanden med att tillräckligt otvetydiga faser relaterade till förutseende och resultatbehandling (). Förväntning av belöning är kopplat till ventral striatal (VS) -aktivitet, medan större mediala prefrontala cortexaktivitet är förknippad med belöningsmeddelande eller utfallsfasen av belöningsbearbetning (-). Livsmedelsstudier som gör förutseende-fullbordande distinktioner rapporterar större förutsägbar respons på VS, mellanhjärnan, amygdala och talamus i förhållande till fullbordande faser av belöningsbearbetning hos friska individer (,). Välsmakande matkonsumtion är förknippad med ökad aktivitet i orbitofrontal cortex (OFC) och insula, med ökad responsivitet observerad hos överviktiga individer (,,). Vid fetma är den förväntande-fulländande skillnaden särskilt viktig, eftersom energiintaget verkar starkt påverkat av föregripande signalering snarare än av den faktiska livsmedelsförbrukningen (). Förhöjd förväntan på belöning av livsmedel uppfattas som en trigger för överätande hos överviktiga individer (,).

Hittills har neuroimaging-studier som särskiljer förutseende / fullbordad behandling i populationer med ostört ätande komplexa resultat. Feta, relativt mager, individer uppvisar ökad aktivitet i insula och inferior frontal gyrus (IFG) under matförväntan (). Emellertid i bulimia nervosa, en störning som kännetecknas av binge äta, är matförväntning förknippad med minskad prefrontal- och insulaaktivitet, i förhållande till individer som inte är ätliga (). Striatal aktivitet är associerad med belöningsbearbetningsuppgifter (-,,) och förändrade striatala svar är associerade med fetma och viktökning; även om vissa studier visar minskad aktivitet efter smakligt födaintag hos överviktiga individer, rapporterar andra ökat striatal svar (,,,).

På liknande sätt inkluderar beroendelitteraturen till synes tvetydiga fynd i belöningsbearbetning, även när man förutser förväntande / fulländande komponenter. Till exempel har ökad striatal aktivitet rapporterats vid kokainberoende under förväntad bearbetning (), medan minskade förväntade VS-svar har noterats i alkoholberoende () och patologiskt spelande (). Dessa skillnader kan relatera till specifika störningar, metodologiska / analytiska överväganden, behandlingssökande status eller anatomiska avgränsningar av VS; ytterligare skillnader kan relatera till typer av förstärkare (t.ex. beroende-relaterade / icke-relaterade).

Även om många neuroimaging-studier undersöker belöningsprocesser relaterade till livsmedelsparadigmer i överviktiga populationer, finns det en brist på undersökningar om belöningsprocesser som inte är livsmedel vid fetma (,). Att förstå generaliserad belöningsbearbetning vid fetma är viktigt, eftersom förändringar i belöningskretsar kan representera sårbarheter för ostört ätande. Den aktuella studien använde funktionell magnetisk resonansavbildning (fMRI) för att undersöka monetär belöningsbearbetning under förväntan och mottagande av vinster / förluster hos överviktiga individer med och utan BED och en tunn jämförelse (LC) -grupp. Binge ätstörning skiljer sig väsentligt från andra former av fetma och ätstörningar i många beteendemässiga, kroppsbild, psykologiska och psykiatriska markörer (,,). Hittills har emellertid endast två neuroimaging-studier undersökt bio-beteendekorrelaten för denna störning relativt andra feta tillstånd. De första observerade skillnaderna i överviktiga BED-deltagare i förhållande till överviktiga och magra grupper utan BED i svar från den ventromediala prefrontala cortex (vmPFC) på matkoder (). Nyligen observerade vi skillnader i hjärnaktivering mellan feta individer med och utan BED under en kognitiv kontrolluppgift, där BED-gruppen visade relativt minskad aktivering i IFG, vmPFC och insula ().

För att undersöka ytterligare skillnader hos överviktiga individer med och utan BED, använde vi en allmänt använd monetär incitamentfördröjningsuppgift (MIDT) för att undersöka belöning / förlustbehandling (,,,,). Vi ansåg att BED-gruppen skulle visa minskat svar i VS under förväntade faser, medan OB-gruppen skulle visa ökad VS-aktivitet i förhållande till LC-gruppen. Vi antog att i överensstämmelse med fMRI-studier i bulimi (), under utfallsfasen skulle BED-gruppen visa minskad vmPFC-, insula-, thalamus- och IFG-aktivitet i förhållande till icke-BED-grupperna. Likheter i BED- och OB-grupper undersöktes med tanke på möjliga likheter mellan feta individer i de neurala korrelaten för belöningsprocessen.

Metoder och material

Deltagare

Deltagarna inkluderade 57 vuxna 19 – 64 års ålder (medelålder: 38.9, 34 kvinnlig), där 64.9% (n = 37) identifierad som kaukasisk, 29.0% (n = 17) identifierad som afroamerikan, 5.3% (n = 3) identifierade som indianer och 1.8% (n = 1) identifierad som asiatamerikansk; 5.3% (n = 3) identifierade sig som latinamerikanska och 94.7% (n = 54) identifierad som icke-spansktalande. Demografisk information finns i Tabell 1 och tillägg 1. Ålder inkluderades som kovariater i alla gruppkontrastanalyser, med tanke på gruppskillnader i ålder och för kontroll av potentiella åldersrelaterade effekter. Kroppsmassaindex (BMI) i BED-gruppen varierade från 30.1 till 44.1. OB-gruppen inkluderade 19 individer med en BMI som sträckte sig från 30.4 till 41.6 och LC-gruppen bestod av 19 individer med BMI som sträckte sig från 20.4 till 24.6. BED- och OB-grupperna skilde sig inte åt i genomsnitt BMI, och som förväntat hade dessa grupper högre BMI än LC-gruppen.

Tabell 1 

Deltagarnas demografiska och BMI-data

Den överviktiga BED-gruppen bestod av 19-behandlingssökande deltagare som deltog i en randomiserad placebokontrollerad studie som testade 4-månaders behandlingar av sibutramin och kognitiv beteende-självhjälpsinsatser, ensamma eller i kombination. Efter baslinjeåtgärder som beskrivs här genomgick deltagarna fMRI-protokollet innan behandlingarna startades, som levererades under 4 månader. De föreslagna DSM-5-kriterierna för BED (www.dsm5.org) användes för att verifiera att alla individer i BED-gruppen uppfyllde kriterier, men inga individer i OB- eller LC-grupperna hade en historia eller aktuellt uttryck för binge äta eller annat ostört ätbeteende.

åtgärder

MIDT

Alla deltagare slutförde MIDT; uppgiften och experimentella metoder beskrivs någon annanstans (,) och i avsnittet Metoder i tillägg 1.

fMRI Förvärv och analys

Bilder erhölls med Siemens TIM Trio 3T MRI-system (Siemens, Malvern, Pennsylvania). Metoder för bildförvärv och analys beskrivs i tillägg 1. Funktionella bilder förbehandlades med SPM5 (Welcome Functional Imaging Laboratory, London, Storbritannien), normaliserades till Montreal-Neurological-Institute-mallen och jämnades ut med en 6-mm-kärna med full bredd-till-halv-maximum. Modellering på första nivån genomfördes med robust regression () för att minska påverkan av utdelare (). Rörelse- och högpassfilterparametrar inkluderades som ytterligare regressorer utan intresse. Neuroelf-analyspaketet (www.neuroelf.net) användes för andra nivå slumpmässiga effekter analys. Korrigering för flera jämförelser utfördes med Monte-Carlo-simulering (t.ex. AlphaSim), med kombinerade voxel-kloka och klustertrösklar för att resultera i en familjevis-felfrekvens på 5%. För att undersöka uppgiftsrelaterade hjärnaktiveringar kontrasterade vi: 1) förväntan på monetär vinst jämfört med förväntan på inget monetärt resultat för utsikterna (A1) och förväntan på anmälningsfaserna (A2) (A1Win respektive A2Win); 2) förväntan på monetära förluster jämfört med förväntan på inget monetärt utfall för A1- och A2-faserna (A1Loss respektive A2Loss); 3) “Win” kontra “Neutral” utfallsförsök (OCWin); och 4) ”Förlust” kontra ”neutrala” utfallsförsök (OCLoss). Se tillägg 1 för mer information och Balodis et al,. () som visar rättegångsstruktur. För att undersöka skillnader mellan grupper jämförde vi aktivitet i BED-, OB- och LC-grupper under A1Win, A2Win, OCWin, A1Loss, A2Loss och OCLoss i parvis t tester. Förutom kontraster av hela hjärnan utfördes 2-regioner av intresse-analyser. Dessa analyser fokuserade på VS, med koordinater från en metaanalys av hjärnkretsar rekryterade under förväntan på monetära incitament (Figur 2) () och koordinater som omfattar nucleus accumbens (Figur 3) ().

Figur 2 

Coronalvy av ventrale striatalregioner av intresse (ROI) med koordinater rapporterade av Knutson och Greer (). (A) Blå fläckar indikerar en 5-mm sfär runt ventralt striatum på vänster [−12, 10, −2] och höger [10, 8, 2] sidor. (B .
Figur 3 

Coronalvy av ventral striatal ROIs med koordinater baserade på belöningsbehandlingsresultat från Breiter et al,. (). (A) Blå fläckar indikerar en 6-mm sfär runt det ventrale striatumet till vänster (−12, 7, −10) och höger (12, 7, −10) .

Resultat

Resultaten av A1 och beteendemässiga och affektiva svar finns i tillägg 1, givna utrymmesbegränsningar och relevansen av A2- och OC-faserna för beroendeframkallande processer. Dessutom listas en konjunktionsanalys med överlappande aktiveringar över feta grupper (BED + OB-grupper kombinerade) i Tabell S2 i tillägg 1. Alla gruppskillnader listas i Tabell 1. I det följande visar resultaten och beskriver gruppskillnader relaterade till våra hypoteser (dvs. fronto-striatal områden). Resultaten av regioner av intresse-analyser visas i Figurer 2 och and33.

OB Versus LC

Se Figur 1A och Tabell 2.

Figur 1 

Gruppskillnader i monetära incitament förseningsuppgift i ventrale fronto-striatal områden hos feta individer med binge ätstörning (BED) (n = 19), överviktiga individer utan BED (OB) (n = 19) och en smal jämförelse (LC) (n = 19) grupp vid z = −17, .
Tabell 2 

Gruppskillnader under MIDT

A2Win

Under A2Win visade OB-LC-kontraster ökad aktivitet i höger IFG som sträckte sig medialt till OFC och i den bilaterala talamusen som sträckte sig till höger caudat, VS (Figur 2C, Figur 3C) och hypotalamus.

A2Loss

Under A2Loss visade OB – LC-kontraster ökad aktivitet i vänster IFG som sträcker sig bilateralt till höger IFG, OFC och vmPFC; höger medial frontal gyrus som sträcker sig i sidled till mitten frontal gyrus och IFG; och vänster mellanhjärn substantia nigra som sträcker sig medialt till röd kärna och linsformad kärna.

OCWin

Under OCWin visade OB – LC-kontraster relativt minskad aktivitet i den vänstra precentrala gyrusen som sträckte sig dorsalt till mitten av frontal och postcentral gyrus.

OCLoss

Under OCLoss visade OB – LC-kontraster minskad aktivitet i den vänstra precentrala gyrusen som sträcker sig till medial frontal och postcentral gyrus.

BED kontra LC

Se Figur 1B och Tabell 2.

A2Win

Under A2Win demonstrerade BED – LC-kontraster relativt ökad aktivitet i ryggkudat som sträcker sig till mittre frontala gyrus, insula och claustrum och i vänster cingulat gyrus som sträcker sig till caudat (Figur 2D). Minskad aktivitet observerades i dorsal medial frontal gyrus.

A2Loss

Under A2Loss visade BED – LC kontraster relativt ökad aktivitet i höger caudat som sträcker sig till IFG. Relativt reducerad aktivitet observerades i höger frontal gyrus som sträckte sig dorsalt till medial frontal gyrus.

OCWin

Under OCWin demonstrerade BED – LC-kontraster relativt minskad aktivitet i höger överlägsen temporär gyrus som sträcker sig till insula, cingulat gyrus och posterior cingulat; vänster inferior parietal lobule som sträcker sig till insula, posterior cingulat, överlägsen / mellanliggande temporär gyrus, VS, caudat, postcentral gyrus, precuneus, cuneus, överlägsen / mellersta occipital gyrus och kulmen; bilaterala främre cingulat som sträcker sig i sidled till höger IFG, caudate och claustrum; bilateral medial frontal gyrus; och höger VS.

OCLoss

Under OCLoss visade BED – LC-kontraster relativt minskad aktivitet i vänster precentral gyrus som sträcker sig till höger cingulat gyrus, bilateral anterior cingulat, vänster paracentral lobule, höger postcentral gyrus och höger paracentral lobule; höger överlägsen temporär gyrus som sträcker sig till tvärgående temporär gyrus, postcentral gyrus och insula; vänster insula som sträcker sig till precentral gyrus och postcentral gyrus; vänster posterior cingulat som sträcker sig till språklig gyrus, bilateral precuneus och cuneus; och höger mellanhjärna som sträcker sig till thalamus och culmen.

BED kontra OB

Se Figur 1C och Tabell 2.

A2Win

Under A2Win visade BED – OB-kontraster relativt minskad aktivitet i lentiformkärnan som sträcker sig bilateralt till VS (Figur 2B, Figur 3B), hypothalamus, thalamus, caudate, putamen, och röd kärna i mitten av hjärnan; i den högra cingulerade gyrusen som sträcker sig bilateralt till den mediala / överlägsna frontala gyrusen; höger insula som sträcker sig till den överlägsna temporala gyrusen; och i vänster precentral gyrus som sträcker sig till IFG.

A2Loss

Under A2Loss, demonstrerade BED – OB-kontraster relativt minskad aktivitet i röd kärnan i mellanhålet som sträcker sig till thalamus, bilateral VS och substantia nigra; medial frontal gyrus som sträcker sig till postcentral gyrus, cingulat gyrus, inferior parietal lobule, postcentral gyrus och överlägsen frontal gyrus; vänster insula som sträcker sig till överlägsen temporal gyrus; mittre främre gyrus som sträcker sig till främre cingulat och medial frontal gyrus; och vänster precentral gyrus som sträcker sig till den postcentrala gyrusen.

OCWin

Under OCWin demonstrerade BED – OB-kontraster relativt minskad aktivitet i insula, lentiform kärna, para-hippocampal gyrus, cuneus, thalamus och överlägsen temporär gyrus; höger överlägsen temporär gyrus som sträcker sig till insula, precentral gyrus och IFG; höger medial frontal gyrus som sträcker sig till främre cingulat, bilateral VS och caudat; och lämnade caudate.

OCLoss

Under OCLoss visade BED – OB-kontraster inga gruppskillnader i fronto-striatala regioner (Tabell 1 listar alla gruppskillnader).

Diskussion

Betydande skillnader observerades mellan BED-, OB- och LC-grupper på sätt som delvis bekräftade våra hypoteser: signifikanta förväntade skillnader i VS observerades under A2 vinst / förlustfaser i BED – OB (men inte BED – LC) kontraster; BED – OB-jämförelser under dessa faser avslöjade minskade förväntade VS-svar i BED, medan OB – LC-kontraster visade ökade VS-svar i OB. Dessa mönster gällde också för gruppskillnader i mellanhjärnan, thalamus och amygdala, vilket tyder på differentiell rekrytering av affektiva och / eller motiverande kretsar (,). Resultatbearbetning i BED-deltagare var associerad med minskad prefrontal- och insulaaktivitet relativt båda icke-BED-grupper. De biologiska och kliniska implikationerna diskuteras här med avseende på skillnader mellan gruppkontraster under förväntande och utfall belöningsfaser.

Behandling av förväntningar

I överensstämmelse med våra hypoteser var förberedande bearbetning förknippad med minskad bilateral VS-aktivitet i BED relativt OB-deltagare. Omvänt avslöjade OB – LC-kontraster ökad bilateral VS-rekrytering under denna fas hos OB-deltagare. Dessutom visades divergerande BED – OB-signalering i mellanhinnan, amygdala och thalamus - områden som tidigare identifierats i livsmedelsparadigmer som mer lyhörda under förväntan relativt till fullbordande belöningsprocesser (,). Dessa resultat ger därför en viss förtydligande av till synes tvetydiga hypo- och hyperaktivitetsbelöningsbearbetningsresultat vid fetma och understryker vikten av att skilja mellan fetmaundertyper och belöningsfaser för förväntat resultat. VS, särskilt nucleus accumbens, har varit starkt involverat i belöningsbearbetning, särskilt när det gäller förändringar i affektivt tillstånd och målstyrd beteende (-). Våra resultat av minskat striatal-svar i BED-gruppen, relativt OB-gruppen, över A2-vinst / förlustfaser överensstämmer med MIDT-fynd i andra populationer som kännetecknas av problem med impulskontroll, inklusive de med patologiskt spel, uppmärksamhetsunderskott / hyperaktivitetsstörning , alkoholberoende och positiv familjehistoria för alkoholism (,,,,). Liknar patologiska spelrelaterade fynd (), relativ frontostriatal hypoaktivitet hos BED-deltagare var mindre fasspecifik än hypotes. Den relativt minskade fronto-striatala aktiviteten inträffade i både förväntande och utfallsfaser och vinst- och förlustförhållanden (Figur 1), vilket i BED anger ett generaliserat mönster av minskad fronto-striatal bearbetning av belöningar och förluster. Dessutom producerade BED – LC och BED – OB kontraster ett liknande mönster av skillnader mellan utfallsfaserna på MIDT, särskilt i isolerade och striatala regioner. Några skillnader i fronto-striatala regioner under förväntningsfasen i BED – LC-kontraster tyder emellertid på att BED-gruppen bäst kan kännetecknas av förändringar under utfallsfas, medan OB-gruppen kännetecknas av hyperaktivitet under förväntade faser.

Relevans för missbruksteorier

Minskad förväntad behandling kan utgöra en viktig föregångare i utvecklingen av BED. ”Belöningsbristsyndrom” uppger att individer med låg baslinje belöner neurokretsverksamhet kan konsumera mat eller delta i beroendeframkallande beteenden i kompensationsinsatser för att stimulera aktivitet i dessa områden (). Förändrade mittenhjärnsvar som omfattar substantia nigra i både A2W- och A2L-faserna i BED-OB- och OB – LC-kontrasterna tyder på förändringar i dopaminerga nervvägar. Faktum är att VS, hypothalamus, thalamus och prefrontal cortex representerar dominerande projektionsområden för det mesocorticolimbic dopaminsystemet, i överensstämmelse med denna neurotransmitters roll i belöningsprocessen (,). Även om fMRI definitivt inte kan relatera aktivitetsförändringar till dopamin, visar fogade fMRI- och positronemissionstomografistudier ökad dopaminergisk aktivitet i prefrontala kortikala områden eftersom individer förväntar sig och får monetära belöningar (). Dopaminerga förändringar noteras i BED (-), och striatal frisättning av dopamin under livsmedelsstimulering är positivt förknippad med kostbegränsning (). Icke desto mindre kan en BED-hypoaktiv / OB-hyperaktiv dopaminergisk modell överförenkla underliggande processer; förändringar kan relatera till specifika störningsstadier, så att den initiala överkänsligheten för detta system kan bli nedreglerad med intermittent överätning av livsmedel med hög fetthalt eller socker (-). I överensstämmelse med incitament-salience-teorin kan den hedoniska inverkan (dvs. "gilla") av fulländad bearbetning minska efter överkonsumtion, medan incitament-salience (dvs. "vill") komponenten höjs. I den aktuella studien visade BED-deltagare minskad förväntad bearbetning relativt OB-gruppen till monetära ledtrådar; det är möjligt att exponering för matkoder (dvs disordspecifika stimuli) kan öka aktiviteten i fronto-striatala nätverk ().

I motsats till BED-gruppen, var skillnaderna i OB – LC-gruppen oftast inne i de förväntade faserna. Fynd i OB-gruppen (i förhållande till LC) av ökad medial / lateral OFC, striatum, amygdala och hippocampal aktivering under förväntad bearbetning överensstämmer med liknande svarmönster som noterades under presentation av matkoder () och stödja idén om större belöningsförväntning i denna grupp.

Resultatbehandling

I överensstämmelse med våra hypoteser visade BED-deltagare relativt minskad aktivitet i prefrontala och isolerade regioner under utfallsfaser, relativt både OB- och LC-grupper. Dessa fynd överensstämmer med rapporter i bulimi med fullständig och undertröskel, där individer visar minskad aktivitet i vänster mellersta främre gyrus, insula och höger precentral gyrus under smakrik matkonsumtion (). Dessutom är vmPFC och höger insulaatrofi kopplade till tvångsmässig binge-ätande etiologi (). I både BED – OB- och BED – LC-kontraster är minskad bilateral insuleaktivitet som sträcker sig till IFG tydlig hos BED-deltagare. Insula utgör den primära smakbarken men är också inblandad i homeostatisk signalering (-). Därför stöder resultaten idén om förändrad generaliserad belöningsbearbetning i BED. Förändrad interoceptiv medvetenhet genom trubbig insulaaktivitet, speciellt under resultatbehandlingen, antyder en försämrad förmåga att integrera belöningsinformation relaterad till individens nuvarande tillstånd. Dessutom impliceras IFG i interaktionen mellan kognitiv och motiverande behandling under hämmande kontroll (-); därför minskade kollektiva IFG och insulasignaler kan ha konsekvenser för mätning av hunger / mättnadssignaler.

Styrkor, begränsningar och framtida riktningar

Så vitt vi vet är den aktuella studien den första fMRI-undersökningen av generaliserad belöningsbearbetning över distinkta belöningsfaser och mellan fetmaundergrupper, inklusive de med BED. Tillämpningen av ett belöningsbearbetningsparadigm i feta grupper som visar olika ätbeteenden ger större insikt i potentiella biomarkörer för varje fenotyp. På detta sätt analyserar den aktuella studien specifika neurala korrelationer relaterade till ätbeteendemönster från de som är förknippade med fetma. Dessutom ger fMRI-uppgiften möjlighet att undersöka neurofunktionella mönster förknippade med belönings- / förlustprocesser som kan främja specifika ätningsmönster.

Den aktuella studien är begränsad av flera faktorer. Det låga antalet manliga deltagare i BED-gruppen förhindrade en undersökning av könsskillnader; administration av frågeformulär i alla grupper kan också ha identifierat andra viktiga ätegenskaper. Tidigare studier har rapporterat skillnader relaterade till BED-svårighetsgraden i kliniska och samhällsprover (); därför är det möjligt att den behandlingssökande naturen skiljer BED från OB- och LC-grupperna. En del av fynden av hela hjärnan överlever inte en konservativ Bonferroni-korrigering för flera jämförelser relaterade till de sex faserna i MIDT och de tre undersökta diagnostiska grupperna.

Framtida forskning kan ytterligare undersöka gemensamheter mellan BED- och OB-grupper; i den aktuella studiekonjunktionsanalyserna identifierades överlappning i mer rygg- och bakre områden (Tabell S2 i tillägg 1). Dessutom observerades liten överlappning mellan överviktiga grupper i BED – LC- och OB – LC-kontrasterna. Konkordanta områden uppträdde mest under utfallsfaser och i mer rygg posterior regioner, inklusive minskad posterior cingulat, precuneus och precentral gyrusaktivitet under båda utfallsfaserna. Dessa områden är involverade i belöningsförväntningar och kontroll av uppmärksamhet; till exempel tillskrivs det bakre cingulatet en roll vid signalering av miljöförändringar, inklusive belöningsresultat, med ökad aktivitet som motsvarar förändringar i internt tillstånd eller miljövariabler (). Minskad aktivitet i dessa områden i de överviktiga grupperna föreslår förändringar i uppmärksamhet och motivation under feedback i utfallsfaserna.

Framtida studier bör också undersöka möjliga skillnader relaterade till kön, rökningsstatus och behandlingssökande beteenden hos överviktiga individer. Ett annat viktigt steg innebär att förstå hur dessa neurala system interagerar med homeostatiska mekanismer (,) och relaterar dessutom till kroniken / varaktigheten av fetma och / eller BED. Longitudinella studier kan ytterligare ge temporära kopplingar mellan viktförändringar och belöningssystembearbetning och identifiera biologiska markörer relaterade till livsmedelsintag som föregick utvecklingen av fetma. Även om den nuvarande experimentella designen inte kan skilja på huruvida dessa skillnader är en orsak eller en följd av fetma eller binge ätande, har de ändå betydande konsekvenser för behandlingen av fetma. Terapier fokuserade på att stimulera kortikostriatal limbisk aktivitet kan representera viktiga behandlingsstrategier för BED. Mer allmänt tyder dessa fynd på den potentiella relevansen av hälsopolitiken för att reglera livsmedel med högt sockerhalt med mycket socker som kan förändra belöningsansvaret hos dem som är utsatta för ätande och fetma ().

Slutsatser

Den aktuella studien representerar ett viktigt steg för att undersöka grupper av personer med övervikt och hjärnkorrelat för icke-livsmedelsbelöning. Upptäckter av minskad kortikostriatal behandling i BED-deltagare över förutseende och utfall belöningsfaser relativt OB- och LC-grupper tyder på minskad rekrytering av nätverk involverade i belöningsbearbetning och självreglering. Dessa data ger också bevis på liknande förändringar i neurokretsar som förmedlar belöningsbearbetning vid andra störningar av impulskontroll, såsom patologiskt spel och alkoholberoende. Införandet av både BED- och OB-grupper representerar ett viktigt steg för att överväga hur komplexa beteenden bidrar till fetma. Sammantaget tyder de nuvarande resultaten på divergerande neurala underlag i abstrakt belöningsbearbetning som skiljer specifika undergrupper av överviktiga individer. Dessa data kan ge insikt i till synes tvetydiga resultat av VS-aktivitet inom fetmaundersökningar.

 

Extramaterial

extramaterial

Erkännanden

Stöd beviljades av följande bidrag: National Institute of Health (NIH) bidrag R01-DA019039, P20-DA027844, P50-AA012870, R01-DA020908, R01-AA016599, RL1-AA017539, RXNXXXXXXXX och 12K00167 DK01. Vi tackar Scott Bullock, Jessica Montoya, Naaila Panjwani, Monica Solorzano, Jocelyn Topf, Katie VanBuskirk, Rachel Barnes och Robin Masheb för deras hjälp med projektet. Innehållet i manuskriptet är enbart författarnas ansvar och representerar inte nödvändigtvis officiella åsikter från någon av finansieringsorganen.

Dr Potenza har rådfrågat och rådgivit Boehringer Ingelheim; konsulterat och har ekonomiska intressen i Somaxon; fick forskningsstöd från NIH, Veterans Administration, Mohegan Sun Casino, National Center for Responsible Gaming och dess anslutna institut för forskning om spelstörningar, Forest Laboratories, Psyadon, Ortho-McNeil, Oy-Control / Biotie och GlaxoSmithKline läkemedel; deltagit i undersökningar, utskick eller telefonkonsultationer relaterade till narkotikamissbruk, impulskontrollstörningar eller andra hälsoämnen; konsulteras för advokatbyråer och den federala försvarskontoret i frågor relaterade till impulskontrollstörningar; tillhandahåller klinisk vård i Connecticut Department of Mental Health and Addiction Services Problem Gambling Services Program; genomförde bidragsgranskningar för NIH och andra byråer; hållit akademiska föreläsningar i stora omgångar, fortsatta medicinska utbildningsevenemang och andra kliniska eller vetenskapliga arenor; och genererade böcker eller bokkapitel för utgivare av texter om psykisk hälsa.

fotnoter

 

Alla andra författare rapporterar inga biomedicinska ekonomiska intressen eller potentiella intressekonflikter.

 

 

Tilläggsmaterial som citeras i denna artikel finns tillgängligt online på http://dx.doi.org/10.1016/j.biopsych.2013.01.014.

 

Referensprojekt

1. Di Chiara G. Dopamin vid störningar i mat- och läkemedelsmotiverade beteenden: Ett fall av homologi? Physiol Behav. 2005; 86: 9-10. [PubMed]
2. Kelley AE, Baldo BA, Pratt WE, Will MJ. Corticostriatalhypothalamic kretsar och matmotivation: integration av energi, handling och belöning. Physiol Behav. 2005; 86: 773-795. [PubMed]
3. Behöver AC, Ahmadi KR, Spector TD, Goldstein DB. Fetma är förknippat med genetiska varianter som förändrar tillgängligheten för dopamin. Ann Hum Genet. 2006; 70: 293-303. [PubMed]
4. DelParigi A, Chen K, Salbe AD, Reiman EM, Tataranni PA. Sensorisk upplevelse av mat och fetma: En positronemissionstomografiundersökning av hjärnregionerna påverkas av att smaka på en flytande måltid efter en långvarig fastning. Neuroimage. 2005; 24: 436-443. [PubMed]
5. Matsuda M, Liu Y, Mahankali S, Pu Y, Mahankali A, Wang J, et al. Förändrad hypotalamisk funktion som svar på glukosintag hos feta människor. Diabetes. 1999; 48: 1801-1806. [PubMed]
6. Rothemund Y, Preuschhof C, Bohner G, Bauknecht HC, Klingebiel R, Flor H, et al. Differensiell aktivering av ryggstriatumet med visuell matstimulering med hög kalori hos feta individer. Neuroimage. 2007; 37: 410-421. [PubMed]
7. Stoeckel LE, Weller RE, Cook EW, 3rd, Twieg DB, Knowlton RC, Cox JE. Utbredd aktivering av belöningssystemet hos överviktiga kvinnor som svar på bilder av högkalorifoder. Neuroimage. 2008; 41: 636-647. [PubMed]
8. Volkow ND, Wang GJ, Telang F, Fowler JS, Thanos PK, Logan J, et al. Låg dopamin striatal D2-receptorer är associerade med prefrontal metabolism hos feta personer: Möjliga bidragande faktorer. Neuroimage. 2008; 42: 1537-1543. [PMC gratis artikel] [PubMed]
9. Davis CA, Levitan RD, Reid C, Carter JC, Kaplan AS, Patte KA, et al. Dopamin för "vill" och opioider för "gilla": En jämförelse av överviktiga vuxna med och utan binge ätande. Fetma. 2009 (Silverfjäder) 17: 1220 – 1225. [PubMed]
10. Allison KC, Grilo CM, Masheb RM, Stunkard AJ. Binge ätstörning och nattätningsyndrom: En jämförande studie av ostört ätande. J Consult Clin Psychol. 2005; 73: 1107-1115. [PubMed]
11. Ziauddeen H, Farooqi IS, Fletcher PC. Fetma och hjärnan: Hur övertygande är missbrukmodellen? Nat Rev Neurosci. 2012; 13: 279-286. [PubMed]
12. Avena NM, Gearhardt AN, Gold MS, Wang GJ, Potenza MN. Kasta barnet ut med badvattnet efter en kort sköljning? Den potentiella nackdelen med att avföra matberoende baserat på begränsade data. Nat Rev Neurosci. 2012; 13: 514. [PubMed]
13. Gearhardt AN, White MA, Potenza MN. Binge ätstörning och matberoende. Curr Drug Abuse Rev. 2011; 4: 201 – 207. [PMC gratis artikel] [PubMed]
14. Berridge KC. Matbelöning: Hjärnsubstrat av vilja och smak. Neurosci Biobehav Rev. 1996; 20: 1 – 25. [PubMed]
15. Breiter HC, Aharon I, Kahneman D, Dale A, Shizgal P. Funktionell bildbehandling av neurala svar på förväntan och erfarenhet av monetära vinster och förluster. Nervcell. 2001; 30: 619-639. [PubMed]
16. Knutson B, Adams CM, Fong GW, Hommer D. Förväntan på att öka den monetära belöningen rekryterar selektivt nucleus accumbens. J Neurosci. 2001; 21 RC159. [PubMed]
17. Knutson B, Fong GW, Bennett SM, Adams CM, Hommer D. En region av mesial prefrontal cortex spår monetärt givande resultat: karakterisering med snabb händelse-relaterad fMRI. Neuroimage. 2003; 18: 263-272. [PubMed]
18. McClure SM, York MK, Montague PR. Neuralsubstraten för belöningsbearbetning hos människor: FMRI: s moderna roll. Hjärnforskare. 2004; 10: 260-268. [PubMed]
19. O'Doherty JP, Deichmann R, Critchley HD, Dolan RJ. Neurala svar under förväntan av en primär smakbelöning. Nervcell. 2002; 33: 815-826. [PubMed]
20. Pelchat ML, Johnson A, Chan R, Valdez J, Ragland JD. Bilder av önskan: Livslysten aktivering under fMRI. Neuroimage. 2004; 23: 1486-1493. [PubMed]
21. Liten DM, Prescott J. Lukt / smakintegration och uppfattningen av smak. Exp Brain Res. 2005; 166: 345-357. [PubMed]
22. Stice E, Spoor S, Bohon C, Veldhuizen MG, Small DM. Relation mellan belöning från matintag och förväntat matintag till fetma: En funktionell magnetisk resonansavbildningstudie. J Abnorm Psychol. 2008; 117: 924-935. [PMC gratis artikel] [PubMed]
23. Epstein LH, Temple JL, Neaderhiser BJ, Salis RJ, Erbe RW, Leddy JJ. Matförstärkning, dopamin D2-receptorgenotyp, och energiintag hos överviktiga och nonobese människor. Behav Neurosci. 2007; 121: 877-886. [PMC gratis artikel] [PubMed]
24. Roefs A, Herman CP, Macleod CM, Smulders FT, Jansen A. Vid första anblicken: Hur utvärderar de behållna ätarna mat med fettsnål mat? Aptit. 2005; 44: 103-114. [PubMed]
25. Bohon C, Stice E. Belöningsavvikelser bland kvinnor med bulimia nervosa med full och undertröskel: En funktionell undersökning av magnetisk resonansavbildning. Int J Eat Disord. 2011; 44: 585-595. [PMC gratis artikel] [PubMed]
26. Breiter HC, Gollub RL, Weisskoff RM, Kennedy DN, Makris N, Berke JD, et al. Akuta effekter av kokain på människans hjärnaktivitet och känslor. Nervcell. 1997; 19: 591-611. [PubMed]
27. Knutson B, Westdorp A, Kaiser E, Hommer D. FMRI visualisering av hjärnaktivitet under en monetär incitamentsfördröjningsuppgift. Neuroimage. 2000; 12: 20-27. [PubMed]
28. Stoeckel LE, Kim J, Weller RE, Cox JE, Cook EW, 3rd, Horwitz B. Effektiv anslutning av ett belöningsnätverk för feta kvinnor. Brain Res Bull. 2009; 79: 388-395. [PMC gratis artikel] [PubMed]
29. Stice E, Yokum S, Bohon C, Marti N, Smolen A. Belöningskretsans respons på mat förutsäger framtida ökningar av kroppsmassa: Moderaterande effekter av DRD2 och DRD4. Neuroimage. 2010; 50: 1618-1625. [PMC gratis artikel] [PubMed]
30. Jia Z, Worhunsky PD, Carroll KM, Rounsaville BJ, Stevens MC, Pearlson GD, et al. En inledande studie av neurala svar på monetära incitament relaterade till behandlingsresultatet i kokainberoende. Biol Psykiatri. 2011; 70: 553-560. [PMC gratis artikel] [PubMed]
31. Beck A, Schlagenhauf F, Wustenberg T, Hein J, Kienast T, Kahnt T, et al. Ventral striatal aktivering under belöningsförväntning korrelerar med impulsivitet hos alkoholister. Biol Psykiatri. 2009; 66: 734-742. [PubMed]
32. Balodis IM, Kober H, Worhunsky PD, Stevens MC, Pearlson GD, Potenza MN. Minskade frontostriatal aktivitet under behandling av monetära belöningar och förluster vid patologisk spelande. Biolpsykiatri. 2012; 71: 749-757. [PMC gratis artikel] [PubMed]
33. Carnell S, Gibson C, Benson L, Ochner CN, Geliebter A. Neuroimaging och fetma: Aktuell kunskap och framtida riktningar. Obes Rev. 2011; 13: 43 – 56. [PMC gratis artikel] [PubMed]
34. Stice E, Spoor S, Ng J, Zald DH. Förhållande av fetma till fulländande och föregripande matbelöning. Physiol Behav. 2009; 97: 551-560. [PMC gratis artikel] [PubMed]
35. Grilo CM, Hrabosky JI, White MA, Allison KC, Stunkard AJ, Masheb RM. Övervärdering av form och vikt vid ätstörningar i obefläckade kontroller och övervikt: Förfining av en diagnostisk konstruktion. J Abnorm Psychol. 2008; 117: 414-419. [PMC gratis artikel] [PubMed]
36. Grilo CM, Masheb RM, White MA. Betydelse av övervärdering av form / vikt vid binge-ätstörningar: Jämförande studie med övervikt och bulimia nervosa. Fetma. 2010 (Silverfjäder) 18: 499 – 504. [PMC gratis artikel] [PubMed]
37. Schienle A, Schafer A, Hermann A, Vaitl D. Binge-ätstörning: belöna känslighet och hjärnaktivering för bilder av mat. Biol Psykiatri. 2009; 65: 654-661. [PubMed]
38. Balodis IM, Molina ND, Kober H, Worhunsky PD, White MA, Sinha R, et al. Divergerande neurala substrat med hämmande kontroll vid binge ätstörning relativt andra manifestationer av fetma. Fetma (silverfjäder) i pressen [PMC gratis artikel] [PubMed]
39. Andrews MM, Meda SA, Thomas AD, Potenza MN, Krystal JH, Worhunsky P, et al. Individer familjehistoria positiva för alkoholism visar funktionell magnetisk resonans avbildning skillnader i belöningskänslighet som är relaterade till impulsivitetsfaktorer. Biol Psykiatri. 2011; 69: 675-683. [PMC gratis artikel] [PubMed]
40. Wrase J, Schlagenhauf F, Kienast T, Wustenberg T, Bermpohl F, Kahnt T, et al. Dysfunktion av belöningsbearbetning korrelerar med alkoholtrang hos avgiftade alkoholister. Neuroimage. 2007; 35: 787-794. [PubMed]
41. Kober H, Mende-Siedlecki P, Kross EF, Weber J, Mischel W, Hart CL, et al. Prefrontal-striatal väg ligger till grund för kognitiv reglering av begär. Proc Natl Acad Sci US A. 107: 14811 – 14816. [PMC gratis artikel] [PubMed]
42. Wager TD, Keller MC, Lacey SC, Jonides J. Ökad känslighet vid neurobildningsanalyser med robust regression. Neuroimage. 2005; 26: 99-113. [PubMed]
43. Knutson B, Greer SM. Påverkande påverkan: Neuralkorrelationer och konsekvenser för valet. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2008; 363: 3771-3786. [PMC gratis artikel] [PubMed]
44. Kober H, Barrett LF, Joseph J, Bliss-Moreau E, Lindquist K, Wager TD. Funktionell gruppering och kortikal-subkortikala interaktioner i känslor: En metaanalys av neuroimaging-studier. Neuroimage. 2008; 42: 998-1031. [PMC gratis artikel] [PubMed]
45. Chambers RA, Taylor JR, Potenza MN. Utvecklingsnervcirkulation av motivation i tonåren: En kritisk period av missbrukssårbarhet. Am J Psykiatri. 2003; 160: 1041-1052. [PMC gratis artikel] [PubMed]
46. Carlezon WA, Jr, Wise RA. Lönande handlingar av phencyclidin och relaterade läkemedel i nucleus accumbens shell och frontal cortex. J Neurosci. 1996; 16: 3112-3122. [PubMed]
47. Haber SN, Knutson B. Belöningskretsen: Länka primat-anatomi och mänsklig avbildning. Neuropsychopharmacology. 2010; 35: 4-26. [PMC gratis artikel] [PubMed]
48. Ito R, Robbins TW, Everitt BJ. Differensiell kontroll över kinesiskt sökande beteende av nucleus accumbens kärna och skalet. Nat Neurosci. 2004; 7: 389-397. [PubMed]
49. Scheres A, Milham MP, Knutson B, Castellanos FX. Ventral striatal hyporesponsiveness under belöningsförväntning vid uppmärksamhetsdeficit / hyperaktivitetsstörning. Biol Psykiatri. 2007; 61: 720-724. [PubMed]
50. Strohle A, Stoy M, Wrase J, Schwarzer S, Schlagenhauf F, Huss M, et al. Belöna förväntan och resultat hos vuxna män med uppmärksamhetsbrist / hyperaktivitetsstörning. Neuroimage. 2008; 39: 966-972. [PubMed]
51. Wang GJ, Volkow ND, Logan J, Pappas NR, Wong CT, Zhu W, et al. Hjärndopamin och fetma. Lansett. 2001; 357: 354-357. [PubMed]
52. Fiorillo CD, Tobler PN, Schultz W. Diskret kodning av belöningssannolikhet och osäkerhet av dopaminneuroner. Vetenskap. 2003; 299: 1898-1902. [PubMed]
53. Robbins TW. Kemisk neuromodulering av frontala-exekverande funktioner hos människor och andra djur. Exp Brain Res. 2000; 133: 130-138. [PubMed]
54. Dreher JC, Meyer-Lindenberg A, Kohn P, Berman KF. Agerrelaterade förändringar i dopaminerg reglering av mänskligheten av det mänskliga belöningssystemet. Proc Natl Acad Sci US A. 2008; 105: 15106 – 15111. [PMC gratis artikel] [PubMed]
55. Shinohara M, Mizushima H, Hirano M, Shioe K, Nakazawa M, Hiejima Y, et al. Ätstörningar med bingeätande beteende är associerade med s-allelen av 3'-UTR VNTR-polymorfismen i dopamintransportgenen. J Psykiatri Neurosci. 2004; 29: 134–137. [PMC gratis artikel] [PubMed]
56. Davis C, Levitan RD, Kaplan AS, Carter J, Reid C, Curtis C, et al. Belöningskänslighet och D2-dopaminreceptorgen: En casecontrol-studie av binge ätstörningar. Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry. 2008; 32: 620-628. [PubMed]
57. Davis C, Levitan RD, Kaplan AS, Carter J, Reid C, Curtis C, et al. Dopamintransportergen (DAT1) förknippad med aptitdämpning av metylfenidat i en fallkontrollstudie av binge ätstörningar. Neuropsychopharmacology. 2007; 32: 2199-2206. [PubMed]
58. Volkow ND, Wang GJ, Maynard L, Jayne M, Fowler JS, Zhu W, et al. Hjärndopamin är associerat med ätbeteenden hos människor. Int J Eat Disord. 2003; 33: 136-142. [PubMed]
59. Davis C, Strachan S, Berkson M. Känslighet för belöning: Implikationer för överätande och övervikt. Aptit. 2004; 42: 131-138. [PubMed]
60. Avena NM, Bocarsly ME, Hoebel BG, Gold MS. Överlappningar i nosologin av missbruk och överätande: De translationella implikationerna av "matberoende." Curr Drug Abuse Rev. 2011; 4: 133 – 139. [PubMed]
61. Garber AK, Lustig RH. Är snabbmat beroendeframkallande? Curr Drug Abuse Rev. 2011; 4: 146 – 162. [PubMed]
62. Woolley JD, Gorno-Tempini ML, Seeley WW, Rankin K, Lee SS, Matthews BR, et al. Binge äta förknippas med höger orbitofrontal-insulär-striatal atrofi vid frontotemporal demens. Neurologi. 2007; 69: 1424-1433. [PubMed]
63. Paulus MP. Beslutsfattande dysfunktioner inom psykiatri - förändrad homeostatisk behandling? Vetenskap. 2007; 318: 602-606. [PubMed]
64. Paulus MP, Rogalsky C, Simmons A, Feinstein JS, Stein MB. Ökad aktivering i rätt insula under riskbeslutsfattandet är relaterat till skadaundvikande och neurotism. Neuroimage. 2003; 19: 1439-1448. [PubMed]
65. Liten DM. Smakrepresentation i människans insula. Hjärnstrukturfunktion. 2010; 214: 551-561. [PubMed]
66. Robbins TW. Skiftande och stoppande: Fronto-striatal underlag, neurokemisk modulering och kliniska implikationer. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2007; 362: 917-932. [PMC gratis artikel] [PubMed]
67. Dillon DG, Pizzagalli DA. Hämning av handling, tankar och känslor: En selektiv neurobiologisk recension. Appl Prev Psychol. 2007; 12: 99-114. [PMC gratis artikel] [PubMed]
68. Padmala S, Pessoa L. Interaktioner mellan kognition och motivation under responshämning. Neuropsychologia. 2010; 48: 558-565. [PMC gratis artikel] [PubMed]
69. Grilo CM, Lozano C, Masheb RM. Etnicitet och provtagningsförspänning vid binge ätstörningar: Svarta kvinnor som söker behandling har andra egenskaper än de som inte gör det. Int J Eat Disord. 2005; 38: 257-262. [PubMed]
70. Pearson JM, Heilbronner SR, Barack DL, Hayden BY, Platt ML. Posterior cingulate cortex: Anpassa beteende till en föränderlig värld. Trender Cogn Sci. 2011; 15: 143-151. [PMC gratis artikel] [PubMed]
71. Jastreboff AM, Potenza MN, Lacadie C, Hong KA, Sherwin RS, Sinha R. Kroppsmassaindex, metaboliska faktorer och striatal aktivering under stressande och neutralt avkopplande tillstånd: En FMRI-studie. Neuropsychopharmacology. 2011; 36: 627-637. [PMC gratis artikel] [PubMed]
72. Jastreboff AM, Sinha R, Lacadie C, Hong KA, Sherwin RS, Potenza MN. Insulinresistens hos överviktiga individer förbättrar kortikolimbikstriatal svar på signaler av önskad mat. Diabetesomsorg. 2013; 36: 394-402. [PMC gratis artikel] [PubMed]
73. Gearhardt AN, Grilo CM, DiLeone RJ, Brownell KD, Potenza MN. Kan mat vara beroendeframkallande? Folkhälsa och politiska konsekvenser. Missbruk. 2011; 106: 1208-1212. [PMC gratis artikel] [PubMed]