Праці Товариства з харчування
Листопад 2012, pp. 478-487
Ганс-Рудольф Бертуд (a1)
DOI: https://doi.org/10.1017/S0029665112000602
Опубліковано в Інтернеті: 17 липня 2012
абстрактний
Мета цього несистематичного огляду літератури полягає у висвітленні деяких нейронних систем та шляхів, на які впливають різні аспекти, що сприяють споживанню сучасного харчового середовища, та вивчення потенційних способів взаємодії основних систем, таких як гіпоталамус та мозковий ствол насамперед сприйнятливі до внутрішніх сигналів наявності пального та ділянок переднього мозку, таких як кора, мигдалина та мезо-кортиколімбічна дофамінова система, насамперед обробка зовнішніх сигналів. Сучасний спосіб життя з його різкими змінами в тому, як ми їмо та рухаємось, чинить тиск на гомоеостатичну систему, відповідальну за регуляцію маси тіла, що призвело до збільшення зайвої ваги та ожиріння. Сила харчових підказок, спрямованих на сприйнятливі емоції та когнітивні функції мозку, особливо дітей та підлітків, все частіше експлуатується сучасними засобами нейромаркетингу. Збільшення споживання енергетично щільної їжі з високим вмістом жиру та цукру не тільки додає більше енергії, але й може пошкодити нейронні функції мозкових систем, що беруть участь у зондуванні поживних речовин, а також в гедонічній, мотиваційній та когнітивній обробці. Зроблено висновок, що для виявлення критичних факторів навколишнього середовища, а також основних нервових систем, необхідних лише перспективні перспективні дослідження на людях та моделях тварин, здатні продемонструвати стійке переїдання та розвиток ожиріння. Дані цих досліджень та сучасних досліджень з нейромаркетингу слід все частіше використовувати для сприяння вживанню здорових продуктів.
Враховуючи величезну кількість з'їденої їжі, примітно, що для більшості з нас маса тіла залишається стабільною протягом усього дорослого віку. Ця стабільність у вазі приписується гомоеостатичній регуляторній системі в гіпоталамусі, яка відчуває харчовий та метаболічний стан організму та контролює споживання енергії та витрату. Однак все більша частина населення, включаючи багато дітей та підлітків, розвиває ожиріння та схильність до ряду інших виснажливих захворювань. Загадка високих показників ожиріння в умовах регулювання гомоеостатичного енергетичного балансу призвела до бурхливих наукових дискусій, і з'явилося щонайменше три різні погляди. Перший полягає в тому, що для того, щоб маса тіла (використовується тут взаємозамінно з ожирінням) відступати від норми, має бути щось не так з гомоеостатичним регулятором, розташованим у гіпоталамусі(1). Інша характеристика, часто пов’язана з цим поглядом, - жорстоко захищена маса тіла «задана точка». Ця думка підтверджується тим, що якщо з гомоеостатичним регулятором щось не так, наприклад, порушення лептину та / або сигналізація меланокортину, ожиріння неминуче(2). Однак на дефекти у відомій нині машині гомоеостатичного регулятора можна виділити лише дуже невеликий відсоток ожиріння.(3). Переважна більшість людей з ожирінням не мають дефектних генів, пов'язаних із ожирінням.
Друга думка полягає в тому, що гомоеостатичний регулятор діє, головним чином, для захисту від недостачання, але не надмірного постачання поживних речовин, що він організований із значною гнучкістю для розміщення різних внутрішніх та зовнішніх надзвичайних ситуацій, таких як вагітність та сезонні зміни, і що немає жорсткої захищеної маси тіла 'задана точка'(4-7). Слід зазначити, що відступ від ідеальної маси тіла не завжди має бути патологічним, але може бути фізіологічним пристосуванням до особливих обставин.
Третій погляд - включати, крім гіпоталамуса, інші області мозку, такі як стовбур головного мозку, базальні ганглії та кортико-лімбічні системи в більшу схему гомоеостатичного регулятора(8-12). Цю думку підтримують спостереження за тривалим впливом на споживання їжі та енергетичний баланс шляхом маніпулювання такими ділянками, які мають гіпоталамус. Було б також набагато краще пояснити, як ожиріння може розвиватися у швидко мінливому середовищі, яке в першу чергу взаємодіє з когнітивним та емоційним мозком.
У наступному несистематичному огляді я обговорюю, як ця більша нервова схема, розглянута третьою точкою зору, може бути залучена до управління часом конкуруючими впливами інтеро- та екстеросенсорних сигналів у контролі надходженням їжі, енергії регулювання витрат і ваги тіла.
Сучасне середовище: спокуси їсти і уникати фізичних навантажень
Спосіб життя, особливо те, що, коли і як ми їмо та працюємо, різко змінився поступовою трансформацією від сільського господарства до споживчого суспільства протягом останніх 50 років. Їжа легко доступна великому верству населення, тоді як можливість фізично працювати і витрачати енергію зменшилася. З підйомом електронних комунікацій мозок відіграє набагато помітнішу роль у закупівлях та споживанні їжі та в управлінні повсякденною діяльністю. Існує щоденний напад київ, пов'язаних з їжею та зображеннями їжі(13, 14). Реклама та харчова промисловість дедалі більше покладаються на досвід неврологів та психологів, а нейромаркетинг - це нове слово. Нейромаркетинг у дітей особливо вигідний, оскільки генерує лояльних майбутніх покупців товарних знаків. Нефільтрований пошук PubMed з використанням термінів «маркетинг харчових продуктів» та «дітей» дав документи 756, 600 з них опубліковані після року 2000. Враховуючи багатогодинну щоденну експозицію засобів масової інформації та електронних пристроїв дітей та підлітків(15-17) і використовувані переконливі прийоми(18-21)термін "промивання мозку" не є неточним. Звичайно, ті ж потужні методи можуть бути використані для спонукання дітей до вживання здорової їжі(22, 23), але ця можливість залишається мало вивченою. Хоча передова технологія застосовується харчовою промисловістю для пошуку неврологічних маркерів, які сподобаються та бажають їжі, значна частина цього розуміння, на жаль, не поділяється з науковою спільнотою.
Умовне споживання їжі за відсутності потреби в обміні речовин
Оскільки ми все частіше стикаємося з сигналами, що викликають спогади та зображення продуктів протягом усього дня, це відбувається все частіше, коли ми насичуємось та обмінюємося метаболізмом. Незрозуміло, як цей гедонічний голод може бути викликаний за відсутності сигналів метаболічного виснаження або під час постпрандіальної фази, коли в кишечнику ще багато енергії, що поглинається. Чому ми не просто ігноруємо такі сигнали та подразники? Можливо кілька пояснень.
Модель для сприйняття їжею умовного прийому їжі у ситних щурів була розроблена Вайнгартеном(24). Після тимчасового спарювання тону чи світла (умовний подразник, CS+) із подачею висувної чашки з їжею у тварин з обмеженою їжею щури навчились швидко ходити до чашки з їжею щоразу, коли КС+ був на. Після повернення щурів ad libitum годуючи і були повністю насичені, КС+ продовжував вимагати підходу до чашки з їжею та невеликої їжі(24), тісно імітуючи умовне споживання їжі через зовнішні сигнали у людей. У ряді елегантних досліджень Петрович продемонстрував важливість нейронної мережі, включаючи мигдалину, медіальну префронтальну кору та бічний гіпоталамус для цього явища(25-27). Виявляється, що входи в гіпоталамус як з мигдалини, так і з медіальної префронтальної кори (див. Рис. 1) необхідні для зв’язку конкретних умовних подразників з апетитною дією. Буде цікаво дослідити роль бічних нейронів гіпоталамічного орексину та їх проекції на мезолімбічну дофамінову систему, оскільки ці нейрони були залучені до прийому їжі, спричиненої мк-опіоїдами(28), споживання солі, спричинене виснаженням(29) та відновлення пошуку наркотиків(30). Оскільки бічний гіпоталамус є основним місцем поведінкового та вегетативного виходу для медіобазального гіпоталамічного інтегративного датчика енергії, цей модуляційний вхід з мигдалини та префронтальної кори може слугувати основою для перекриття гомоеостатичної регуляції зовнішніми сигналами. Однак слід зазначити, що ні Вайнгартен(24) ні навчання Петровича(25) перевірено чи тривале повторення КС+ опромінення призвело до хронічного переїдання та розвитку ожиріння та перешкоджало чи перешкода критичної мігдалево-гіпоталамічної проекції.
Рис. 1. (кольоровий онлайн) Основні нейронні системи та шляхи, що беруть участь у контролі регуляції поведінки та регулюванні енергетичного балансу з акцентом на взаємодію між класичною гомоеостатичною регуляторною системою енергії в гіпоталамусі та стовбурі мозку (сині скриньки та стрілки в нижній половині) та когнітивний / емоційний мозок системи (червоні поля та стрілки у верхній половині). Модуляція когнітивних та емоційних процесів знизу вгору метаболічними сигналами та їх похідними здійснюється за допомогою: (а) циркулюючих гормонів та метаболітів, що діють не тільки на гіпоталамус та стовбур мозку, але й на зовнішні шляхи сенсорної обробки, а також на компоненти кортиколімбічної системи ( відкриті сині стрілки з розірваними лініями), (b) потік сенсорної інформації вагульної та спинальної оболонки зсередини тіла до всіх рівнів невраксису, включаючи кору (повні сині стрілки суцільними лініями) та (c) нейронні сигнали, породжені інтегративний датчик гіпоталамічної енергії та розподіляється на ділянки, що беруть участь у прийнятті рішень на основі нагороди (повні сині стрілки з суцільними лініями). Разом ці висхідні модуляторні впливи визначають рівень стимулюючої виразності, спрямованої на конкретні поживні речовини. Модуляція прийому їжі та витрат енергії когнітивними та емоційними / системами винагороди здійснюється за допомогою: (а) прямого зовнішнього (смаку та запаху) сенсорного введення в датчик гіпоталамічної енергії та розподільник реакції (темно-жовті лінії), (б) введення від міндалин, кори та систем переробки винагороди до переважно бічного гіпоталамуса, відповідального за умовні зовнішні сигнали для отримання прийому їжі (повні червоні лінії та стрілки), (c) введення кори, мигдалини та базальних ганглій до екстрапірамідних рухових шляхів середнього мозку (емоційні рухова система, зламані червоні лінії та повні стрілки) та (г) пірамідальна рухова система для добровільного поведінкового контролю (зламані червоні лінії праворуч). N. Накопичувачі, coreus accumbens; SMA, додаткова рухова зона; BLA, базолатеральна мигдалина; CeA, центральне ядро мигдалини; VTA, вентральна тегментальна область; ПАГ, периакведуктальний сірий; GLP-1, глюкгоноподібний пептид-1; PYY, пептид YY; AT, жирова тканина; SPA, спонтанні фізичні навантаження. Адаптовано з(12).
Явище сенсорно-специфічної ситості(31) може полегшити умовне споживання їжі в насиченому стані. Прикладом цього сприяння є привабливість нового сенсорного досвіду їжі, як правило, десерту, в кінці ситної їжі. Мало що відомо про нейронні механізми, що беруть участь у цьому явищі, але було показано, що зниження електричної активності нейронів в орбітофронтальній корі, частині лобової кори мавп макак, може відображати сенсо-специфічну ситості(32). Можливо, що деякі нейрони в орбітофронтальній корі направляють свій вихід на бічний гіпоталамус і тим самим посилюють вразливість до умовних харчових прийомів між прийомами їжі.
Можливо також, що так звані реакції головної фази на зір і запах (або просто думати про) їжу можуть спровокувати апетитну поведінку (33, 34). Можливо, невелике збільшення слини, шлункової кислоти, секреції інсуліну та греліну, які складають цефальну відповідь, стимулюють апетитний потяг, діючи на сенсорні нерви або безпосередньо на мозок, і тим самим посилюють нервову дію умовних подразників. Ми можемо також бути більш вразливими до умовних харчових продуктів, коли перебуваємо під стресом. Продемонстровано споживання їжі як форми самолікування для зняття стресу(35), хоча ми не знаємо задіяних нейронних механізмів. Нарешті, історія невизначеності щодо постачання їжі може також підвищити реактивність до їжі за відсутності прямого метаболічного голоду.
Підсумовуючи, було чітко показано, що умовні подразники можуть викликати прийом їжі у ситих щурів, і було виявлено деякі критичні нейронні схеми. Таким чином, стимули з навколишнього середовища явно мають здатність тимчасово перекривати гомоеостатичну регуляцію. Однак не існує жодного дослідження на тваринах або на людях, яке безпосередньо демонструвало б, що тривале вплив умовних подразників призводить до ожиріння.
Посилення гедонічного голоду метаболічною потребою
Коли умовні сигнали, такі як реклама їжі, є у періоди метаболічного виснаження, такі як незадовго до їжі або під час їжі, вони, швидше за все, стимулюють перевтомлення, оскільки метаболічне виснаження посилює їх стимулюючу сприятливість(36, 37). Добре відомо, що метаболічний голод робить нас більш чуйними до сигналів, що сигналізують про винагороду за їжу та наркотики(38, 39). Нейронні шляхи та механізми, що беруть участь у цій атрибуції виразності, не є повністю зрозумілими, але останнім часом було досягнуто прогресу. Зокрема, було продемонстровано, що сигнали виснаження метаболізму у вигляді високого рівня циркулюючого греліну, а також низького рівня лептину, інсуліну, гормонів кишечника та різних метаболітів можуть діяти не тільки на класичні ділянки мозку, що беруть участь у гомоеостазі енергетичного балансу, наприклад гіпоталамус і стовбур мозку, але також і області мозку, які беруть участь у сенсорній обробці, пізнанні та винагороді (Рис. 1; також див(40) для більш детального обговорення).
Сучасні харчові звички: підвищена доступність, різноманітність та розмір порції
Навіть за відсутності реклами продовольства ми опиняємось все більше і більше піддаються можливості поїсти. Порівняно з минулими режимами постійної їжі, доступність їжі різко зросла вдома, на робочому місці та в більшій громаді. Окрім тортів на день народження та торгових автоматів на роботі та в школі та зростаючої кількості місць швидкого харчування, холодильник вдома також завжди є готовим до вживання в їжу. Крім того, типовий розмір тарілки та порції різко збільшився, і буфети для самостійного обслуговування подаються(41). Хоча існує маса досліджень, що показують, що маніпуляції з доступністю, різноманітністю та розміром порцій мають короткочасний вплив на споживання їжі у людей(42-45), кілька досліджень вивчають довгострокові наслідки споживання та збільшення ваги. В одному такому контрольованому клінічному дослідженні було чітко продемонстровано, що збільшення розміру порцій призводить до стійкого збільшення споживання їжі та збільшення ваги протягом періоду спостереження 11 d(46). Однак в довготривалих дослідженнях важко і дорого точно виміряти споживання їжі у людей. Таким чином, прямі докази того, що доступність, можливість та різноманітність їжі можуть спричинити ожиріння людини, не є настільки сильними, як прийнято вважати. Крім того, непрямі докази поперечних досліджень порівнюють худорлявих та ожирілих предметів(45) обмежується тим, що він не може розрізнити причину та наслідки.
Дослідження на тваринах забезпечують набагато кращий експериментальний контроль протягом більш тривалих періодів часу. Зрозуміло, що піддавати впливу тварин ad libitum високожирні та різноманітні (їдальні) дієти можуть викликати гіперфагію та ожиріння(47). Стандартизовані дієти з високим вмістом жиру зараз комерційно доступні вже більше десяти років, і було проведено тисячі досліджень; роль складу дієти та смакових якостей обговорюється в наступному розділі. На відміну від цього, існує лише одне дослідження, яке вивчає роль наявності гризунів. Щури, які мали доступ до чотирьох питних цукрозників та одного носика води, поглинали більше енергії та набирали більше ваги за період спостереження 30 d, ніж щури, які мали доступ до одного носика сахарози та чотирьох носиків води.(48). Ці висновки справді вражають. Незважаючи на те, що гостре перенапруження можна легко пояснити початковою цікавістю взяти вибірку з кожного доступного носика, важко зрозуміти, чому з часом не відбувається адаптації та чому механізми зворотного регулювання гомеостатичного регулятора не вдалося. Автори назвали статтю "Ожиріння за вибором", припускаючи, що щур не може зробити розумний вибір(48). Важливо перевірити результати цього експерименту, оскільки його не вдалося повторити іншою групою вчених (A Sclafani, особисте спілкування).
Які нейронні механізми відповідають за вживання більш енергійної їжі, коли наявність, різноманітність та розмір порції високі? Гіперфагія, спричинена доступністю, у суб'єктів із нормальною вагою, ймовірно, залежатиме від нейронних механізмів, подібних до тих, що пов'язані з гіперфагією, спричиненою харчовою вивіскою, як обговорено раніше. Різниця полягає в тому, що при київському переїданні подразники є більш негайними. Тобто, якщо сигнали, що вказують на доступність їжі, збігаються з сигналами про метаболічне виснаження незадовго до прийому їжі, їх посилення посилються, що призводить до більш раннього початку прийому їжі. За умови обміну речовин, що обмінюються, схеми, включаючи мигдалину, префронтальну кору та бічний гіпоталамус, показали, що відповідають за кондиційне споживання їжі у ситих щурів(25, 27, 49) ймовірно, буде задіяний.
Сучасна їжа: від приємних до звикання
Ароматизація, очевидно, є одним з основних рушійників прийому їжі, і це може призвести до розвитку ожиріння у сприйнятливих людей. Однак зв’язок між смаковими якостями та розвитком ожиріння все ще не ясний. Відомий як "французький парадокс", споживання дуже смачної французької / середземноморської кухні створює менший ризик ожиріння, що дозволяє припустити, що існують інші фактори, крім смакових якостей, які призводять до хронічного надмірного споживання. Енергетично щільна їжа, яка містить високий вміст цукру і жиру, а також низька кількість вітамінів і мінералів (їх також називають порожніми енергіями), може бути важливішим фактором. Такі продукти, як ця, можуть викликати звикання.
Нейрові уявлення про задоволення від їжі
Зрозуміло, що ціна винагороди за їжу представлена не лише її смаком та ароматом під час фази споживання. Різноманітні чуттєві стимули та емоційні стани чи почуття із значно різними часовими профілями сприяють досвіду винагороди. Зокрема, в період після споживання поживні речовини взаємодіють з датчиками в шлунково-кишковому тракті, інших периферичних органах та мозку. Нещодавно було продемонстровано, що, коли вся обробка смаку усувається генетичними маніпуляціями, миші все ще вчаться віддавати перевагу цукру над водою, що дозволяє припустити вироблення харчової винагороди процесами утилізації глюкози.(50).
З огляду на багатогранне залучення задоволення та винагороди у споживчій поведінці, зрозуміло, що задіяно декілька нейронних систем (для більш детального аналізу див.(51)). Якщо коротко, найпримітивніша форма сподобання і неприязнь, як видається, притаманна компонентам периферичних густаторних шляхів у стовбурі мозку(52-55). Однак для повного сенсорного впливу смачної їжі та суб'єктивного відчуття задоволення на людину смак інтегрується з іншими сенсорними способами, такими як запах і відчуття рота. Інтеграція відбувається в зонах переднього мозку, включаючи мигдалину, а також в первинному та вищому порядку сенсорних кіркових областях, включаючи остральну та орбітофронтальну кору, де формуються сенсорні уявлення про певну їжу(56-62). Точні нейронні шляхи, якими такі чуттєві сприйняття чи уявлення призводять до породження суб'єктивного задоволення, не ясні. Нейровізуалізація на людських випробуваннях свідчить про те, що задоволення, вимірюване суб'єктивними оцінками, обчислюється в межах орбітофронтальної та, можливо, острівкової кори.(55, 63).
Нейронні системи, що представляють мотивацію до їжі
Кінцева мета реклами продовольства - спонукати людину придбати конкретний харчовий продукт і зачепитися за нього. Ця мета може бути пов'язана з тим, що відбувається в залежності від наркотиків та алкоголю, і не дивно, що подібні нейронні механізми були задіяні. Хоча «сподобатися» фірмовому продукту харчування здається необхідним, «бажати» його та купувати його важливіше для успішного маркетингу. Відповідно до вподобань / бажаючих розрізнити нагороду за їжу, можна «бажати» чогось, що не подобається(64). Беррідж визначив бажання як "заохочувальну приналежність або мотивацію до винагороди, як правило, викликану сигналами, пов'язаними з нагородою"(36). Мезолімбічна дофамінова система з проекціями від вентральної тегментальної області до ядра ядра, префронтальної кори, мигдалини та гіпокампу, здається, є ключовим нейронним субстратом для бажань (Рис. 1). Фазична активність дофамінових нейронів, що виступають з вентральної тегментальної області до ядерного відділу в вентральній смузі, бере участь у процесі прийняття рішень під час підготовчої (апетитної) фази прийому.(65, 66). Крім того, коли фактично вживаються смачні страви, такі як сахароза, в ядрах ядер відбувається постійне підвищення залежності від солодощі та обороту рівня допаміну.(67-69). Таким чином, дофаміновий сигнал в ядрах ядер відіграє роль як в апетитній, так і в споживчій фазі прийому. Таким чином оболонка ядра ядер є частиною нейронної петлі, що включає латеральний гіпоталамус і вентральну тегментальну область, при цьому ключову роль відіграють нейрони орексину(28, 70-74). Ця петля, мабуть, є важливою для передачі сигналів метаболічного стану від бічного гіпоталамуса і тим самим надає стимулюючої виразності об'єктам цілі, як обговорювалося раніше.
Харчування та "вільна воля"
У людській тематиці є також бажання на більш свідомому рівні, описане Берриджем як "пізнавальне прагнення до декларативної мети у звичайному розумінні цього слова, що хоче".(36). Окрім мезолімбічної дофамінової системи, ймовірно, задіяний ряд коркових ділянок, таких як дорсолатеральна префронтальна кора та інші компоненти системи прийняття рішень.(75). Зрештою, може бути прийнято свідоме рішення їсти харчовий предмет або утримуватися від його вживання. Хоча це, мабуть, залежить від "вільної волі" кожної людини, навіть очевидно свідомі рішення можуть мати підсвідомий компонент. Це було продемонстровано в нейровізуальному дослідженні на людях, яке було розроблено з метою розшифровки результатів рішень до та після їх усвідомлення(76). Примітно, що коли рішення суб’єкта дійшло до свідомого усвідомлення, протягом 10 с на нього вже впливала несвідома (неусвідомлена) мозкова діяльність у бічній та медіальній лобово-полярній, а також передній порожнистій корі та прекунеї(76). Про те, що префронтальна активність необхідна для вибору вибору для азартних ігор, було показано у дослідженні пацієнтів із префронтальним ураженням(77). Звичайні суб'єкти почали вибирати перевагу ще до того, як зрозуміли, яка стратегія найкраще працює, і вони демонстрували очікувані відповіді на провідність шкіри, перш ніж чітко знати, що це ризикований вибір. На відміну від цього, префронтальні пацієнти продовжували робити несприятливий вибір і ніколи не виявляли передбачуваної вегетативної відповіді(77). Ці висновки настійно говорять про те, що нейрологічна діяльність підсвідомості може керувати поведінкою, що споживається, перш ніж це робити свідоме явне знання. Нейронні шляхи поведінкового та вегетативного контролю, що уникають усвідомлення, недостатньо вивчені. Тим не менш, шляхи з різних переднечеревинних кіркових областей і особливо сильні низхідні шляхи від мигдалини до ділянок середнього мозку (включаючи періакудектальну сіру), стовбур мозку та спинний мозок, як відомо, є частиною емоційної рухової системи, що існує поза межами свідомого контроль(78-80) (Рис. 1). Цікаво, що багато областей лімбічної системи, включаючи кору, мають прямі, односинаптичні входи до вегетативних прегангліонарних нейронів(81), що забезпечує проспект для підсвідомої модуляції периферичних органів, що беруть участь у обмінних процесах (Рис. 1).
Перекриття нервових шляхів для прийому їжі та наркоманії
Виходячи зі спостереження, що доступність рецепторів дофаміну-2 в дорсальному стриатумі аналогічно знижується як у людей, які страждають ожирінням, так і у наркоманів, кокаїну(82), почалася гостра дискусія про схожість між харчовими продуктами та наркоманією(83-92).
Оскільки повторне потрапляння до наркотиків зловживань спричиняє нервово-адаптаційні зміни, що призводять до підвищення порогових значень (толерантність, що призводить до зниження винагороди), що призводять до прискореного прийому ліків(93-98), подібні нейрологічні та поведінкові зміни можна передбачити від повторного впливу продуктів, що викликають залежність. Наприклад, відомо, що повторний доступ сахарози регулює вивільнення дофаміну(99) і експресія транспортера дофаміну(100), а також змінити доступність дофаміну D1 та D2-рецептора в ядрах ядер(99, 101). Ці зміни можуть бути причиною спостережуваної ескалації збудження сахарози, перехресної сенсибілізації до опорно-рухової активності, викликаної амфетаміном, симптомів відміни, таких як підвищена тривожність і депресія(99) та знижена підсилююча ефективність нормальних продуктів харчування(102).
Вплив до їжі на смачну їжу у щурів Wistar призвів до стійкої гіперфагії за 40 d, а паралельний приріст ваги тіла зростав побічний гіпоталамічний поріг електростимуляції.(103). Подібна нечутливість системи винагород раніше спостерігалася у залежних щурів, які самостійно вводили внутрішньовенно кокаїн або героїн(93, 94). Експресія рецептора дофаміну D2 у дорсальному стриатумі була значно знижена паралельно погіршенню порогу нагороди(103), до рівнів, виявлених у щурів, залежних від кокаїну(104). Цікаво, що після 14 d утримання від смачної дієти, поріг винагороди не нормалізувався, навіть якщо щури були гіпофагічними та втратили близько 10% маси тіла(103). Це на відміну від відносно швидкої (приблизно 48 год) нормалізації порогових значень у щурів, які утрималися від самоконтролю кокаїну(94), і може вказувати на наявність незворотних змін, викликаних високим вмістом жиру в раціоні (див. наступний розділ). Враховуючи спостереження, що наркомани кокаїну та люди, які страждають ожирінням, мають низьку доступність D2-рецепторів у спинному стриатумі(105), пластичність дофаміну через багаторазове вживання смачної їжі може бути подібною до того, що відбувається при повторному вживанні наркотиків зловживання. З іншого боку, є менш переконливі докази розвитку залежності від високожирної їжі(106, 107), хоча переривчастий доступ до кукурудзяної олії може стимулювати вивільнення дофаміну в ядрах ядер(108).
Сучасна їжа: від енергетичної щільної до токсичної
Існує велика докази досліджень на гризунах, що вживання дієти з високим вмістом жиру не тільки чинить тиск на енергетичний баланс, забезпечуючи додаткову енергію, але й може призвести до пошкодження мозку. Сама область мозку, яка повинна жорстко регулювати енергетичний баланс, гіпоталамус, здається, пошкоджується при вживанні їжі з високим вмістом жиру.(109-115). Райан нещодавно переглянув складні каскади молекулярних змін, завдяки яким годування з високим вмістом жиру погіршує сигналізацію лептину та інсуліну, найбільш важливих для регулювання ваги тіла та гомоеостазу глюкози. та ін.(116).
Спостереження експериментів із застосуванням жирної кислоти або блокадою запалення, спричиненого жирними кислотами в мозку, свідчать про короткий період жирового годування(115, 117) і навіть один прийом їжі з високим вмістом жиру(118, 119) достатньо для швидкого заподіяння травми гіпоталамусу та порушення нормальних функцій гіпоталамусу, що сприймають поживні речовини та енергетичний баланс. Ще гіршим сценарієм є те, що вплив плода на дієту з високим вмістом жиру на миші є очевидно достатнім, щоб викликати дисфункцію гіпоталамуса(120). Таким чином, прозапальна сигналізація більше не розцінюється як наслідок стану ожиріння, але, як видається, є однією з перших причинно-наслідкових стадій у ожирінні дієти з високим вмістом жиру. Єдиною обнадійливою новиною є те, що ненасичені жирні кислоти, що безпосередньо потрапляють у мозок мишей, майже повністю скасовують гіпоталамічне запалення та ожиріння, спричинені вживанням їжі з високим вмістом жирів, насиченої насиченими жирами протягом 8 тижнів(121). Таким чином, можливо, що конкретно насичені жири можуть спричинити ці виснажливі наслідки для мозку(122).
Крім прямого шкідливого впливу на гіпоталамус, дієти з високим вмістом жиру також порушують нормальну сигналізацію ситості з кишечника. Дієти з високим вмістом жиру можуть стимулювати запальну сигналізацію завдяки підвищеній проникності слизової оболонки та рецепторам, що нагадують протруєння у щурів, які стають гіперфагічними та ожирінням, але не у резистентних щурів.(123). Це все більше схоже на виразну можливість того, що зміни у складі мікробіоти кишечника за рахунок стимуляції вродженої імунної відповіді - запальної, мають початок кишкового і, зрештою, системного та мозкового запалення(124-127); і перегляньте останній огляд Гарріса та ін.(128). Оскільки мікробіота може передаватися між випробовуваними, то виникнення ожиріння та захворювання жирової печінки навіть можна розглядати як інфекційне захворювання(129). Чутливість до вагальних аферентних хіміо- і механо-сенсорів, що передаються до мозку, також знижується у жирних щурів та мишей з високим вмістом жиру.(130-135).
Ці нові результати, обговорені раніше, викликають багато нових питань. Важко повірити, що вживання однієї їжі, збагаченої жирами, має розпочати каскад подій, які врешті-решт призводять до ожиріння, діабету та недоумства. Чому вживання макроелементів, які забезпечують цінну енергію і запобігає голодуванню, має такі чіткі дезадаптаційні наслідки? Навряд чи вживання лише одного «забороненого фрукта» є харчовим гріхом, і залишається зрозуміти, чи гострі ефекти, отримані фармакологічними маніпуляціями в мозку, імітують реальні фізіологічні механізми. Крім того, невідомо, чи виникають такі гострі ефекти у людей. Якщо вони все-таки трапляються, гостре зменшення нутрієнтації гіпоталамічних поживних речовин за допомогою їжі, збагаченої жирами, в минулому, можливо, було адаптивним, забезпечуючи механізм використання рідкісних моментів поживного живлення.
Хронічні наслідки їжі з високим вмістом жиру важче ігнорувати, хоча вони здаються такими ж дезадаптивними, як і гострі наслідки. Чому миша не уникає їжі з високим вмістом жиру, яка, мабуть, хворіє? Що сталося з "мудрістю тіла"? Як це так, що тварини та людина розвинули складне сприйняття смаку та швидкі механізми навчання, щоб уникнути токсичних продуктів, але їх легко обдурити токсичним жиром?
Сучасне середовище: менше можливостей спалити енергію
Цей огляд майже повністю орієнтований на споживання енергії, але зрозуміло, що сучасне середовище також впливає на енерговитрати різними способами. Хоча ми починаємо розуміти нейробіологію прийому їжі в сучасному світі, ми залишаємося майже повністю обізнаними щодо нейробіологічних контролів фізичних навантажень та фізичних вправ та інтегративних процесів, що містять регуляцію енергетичного балансу(136). Однією з причин може бути те, що ми маємо обмежене розуміння гормональної (або нервової) міжорганічної комунікації. Хоча ми багато що знаємо про сигналізацію кишечника та жирової тканини та мозку, ми практично нічого не знаємо про зв’язок між фізикою, що здійснює роботу, та мозку та інших органів. Лише зовсім недавно було виявлено м'язовий гормон іризин, який, як видається, викликає бурення білої жирової тканини(137). Цікаво буде дізнатися, чи сигналізує цей гормон також до мозкових систем, регулюючих енергетичний баланс.
Висновки
Зрозуміло, що на апетитний привід та прийом їжі впливають сигнали всередині організму та навколишнього середовища, а останні використовуються харчовою промисловістю завдяки новоствореній галузі нейромаркетингу. Хоча ці методи були б такими ж потужними для стимулювання вживання здорової їжі, для досягнення цієї мети не докладено великих зусиль. Екологічні сигнали, що впливають на прийом їжі, взаємодіють майже виключно з кортиколімбічними ділянками мозку, які беруть участь у пізнанні, емоціях, мотивації та прийнятті рішень. Ці системи, хоча і модулюються методом метаболізму «знизу вгору», можуть здійснювати сильний і непосильний контроль над вживанням їжі та регулюванням енергетичного балансу, як це демонструється при вживанні їжі при повній відсутності харчових потреб. Однак більшість цих демонстрацій контролю зверху вниз діють лише гостро, і більш тривалі дослідження необхідні для демонстрації тривалого впливу на масу тіла. Нарешті, нейтральні шляхи, що пов'язують кортиколімбічні функції з гіпоталамічними та мозковими структурами, які беруть участь у контролі надходженням їжі та енергетичному балансі, повинні бути краще визначені. Зокрема, слід додатково дослідити відповідні внески свідомих та підсвідомих детермінант поведінкових дій та вегетативного контролю.
Подяки
Я хотів би подякувати Кеті Бейлі за редакційну допомогу та Крістоферу Моррісону, Хейке Мюнзберг та Бренда Річардс за цінні коментарі до попереднього проекту цього рукопису. Цю роботу підтримали Національні інститути грантів на охорону здоров’я DK047348 та DK0871082. Автор заявляє про відсутність конфлікту інтересів.
посилання