Kích hoạt corticolimbic nhiều hơn với tín hiệu thức ăn nhiều calo sau khi ăn ở người béo phì so với người trưởng thành có cân nặng bình thường (2012)

Thèm ăn. 2012 Feb;58(1):303-12. doi: 10.1016 / j.appet.2011.10.014.

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

Tóm tắt

Mục tiêu của nghiên cứu này là xác định phản ứng thần kinh đối với các tín hiệu thực phẩm bổ ích trước và sau khi ăn ở người trưởng thành thừa cân / béo phì (OB) và cân nặng bình thường (NW). Dựa trên các tài liệu trước đây, chúng tôi dự kiến ​​kích hoạt khác biệt lớn hơn với tín hiệu thực phẩm so với các đối tượng cho OB so với những người tham gia NW cả trước khi ăn và sau khi ăn một bữa trưa thông thường. Hai mươi hai cá nhân thừa cân / béo phì (11 nam) và 16 cân nặng bình thường (nam 6) đã tham gia vào một nhiệm vụ hình ảnh cộng hưởng từ chức năng kiểm tra phản ứng thần kinh với tín hiệu thị giác của thực phẩm có hàm lượng calo cao và thấp trước và sau khi ăn.

TNhóm OB đã chứng minh phản ứng thần kinh tăng lên đối với các loại thực phẩm có hàm lượng calo cao và thấp sau khi ăn so với những người tham gia chương trình NW ở vùng trán, thái dương và limbics.

Ngoài ra, sự kích hoạt lớn hơn ở các vùng corticolimbic (OFC bên, caudate, cationulation trước) đối với các tín hiệu thực phẩm có hàm lượng calo cao là điều hiển nhiên ở những người tham gia OB so với người Tây Bắc sau khi ăn.

Những phát hiện này cho thấy rằng đối với các cá nhân OB, tín hiệu thực phẩm có hàm lượng calo cao cho thấy phản ứng bền vững ở các vùng não liên quan đến phần thưởng và nghiện ngay cả sau khi ăn. Hơn nữa, tín hiệu thức ăn không gợi ra phản ứng não tương tự sau khi ăn trong nhóm NW cho thấy hoạt động thần kinh trong phản ứng với tín hiệu thức ăn giảm dần khi cơn đói giảm đi đối với những người này.

Xem các bài viết khác trong PMC rằng quote bài báo được xuất bản.
Từ khóa: fMRI, béo phì, hệ thống khen thưởng, corticolimbic, OFC, thực phẩm nhiều calo

Lượng thức ăn ở người bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố trên và ngoài tầm kiểm soát cân bằng nội môi. Tính sẵn có, tín hiệu cảm giác (ví dụ, mùi thơm, sự hấp dẫn thị giác, vị giác) và niềm vui là những yếu tố ảnh hưởng đến những gì và con người ăn bao nhiêu ngay cả sau khi bị bão hòa. Với tình trạng béo phì hiện nay ở Mỹ và trên toàn thế giới, việc hiểu các yếu tố này ảnh hưởng đến lượng thức ăn như thế nào đã trở nên cần thiết cho sức khỏe, phúc lợi và lý do kinh tế (Rigby, Kumanyika và James, 2004). Trong thập kỷ qua, các mô hình động vật của động lực thực phẩm đã được bổ sung bằng các nghiên cứu không xâm lấn của con người về hệ thống thưởng thức và thưởng thức ăn. Cả hai rối loạn (Dimitropoulos & Schultz, 2008; Farooqi và cộng sự, 2007) và quần thể thần kinh (Gautier và cộng sự, 2000; Goldstone và cộng sự, 2009; Killgore và cộng sự, 2003; LaBar và cộng sự, 2001; Stoeckel và cộng sự, 2008; Tataranni và cộng sự, 1999; Wang, Volkow, Thanos và Fowler, 2004) đã được kiểm tra bằng cách sử dụng các kỹ thuật thần kinh được thiết kế để hiểu rõ hơn về các cơ chế thần kinh liên quan đến cơn đói và cảm giác no và cách chúng liên quan đến béo phì và ăn uống không điều độ.

Nghiên cứu cho đến nay chỉ ra rằng các dấu hiệu thực phẩm trực quan kích hoạt động lực thực phẩm và thưởng cho mạch thần kinh (ví dụ, vỏ não trước trán [PFC], vỏ não orbitofrontal [OFC], amygdala, vây lưng và vây bụng, vùng dưới đồi, bụng tín hiệu gợi ra phản ứng lớn hơn ở những vùng này so với hình ảnh thực phẩm ít calo (Killgore và cộng sự, 2003; LaBar và cộng sự, 2001; Stoeckel và cộng sự, 2008; Wang và cộng sự, 2004). Phản ứng thần kinh với tín hiệu thức ăn trực quan ở các vùng thưởng được nhìn thấy ở cả những người có cân nặng bình thường và người béo phì và trong các khoảng thời gian nhịn ăn khác nhau. Ảnh hưởng của tín hiệu thực phẩm đến phản ứng thần kinh sau khi no cũng đã được kiểm tra, mặc dù ít thường xuyên hơn, với kết quả khác nhau giữa các nghiên cứu. Ví dụ, nghiên cứu đã chỉ ra rằng những người có cân nặng bình thường cho thấy giảm kích hoạt tín hiệu thức ăn sau khi ăn. LaBar và cộng sự. (2001) phát hiện ra rằng hình ảnh của thực phẩm được trình bày trong hình ảnh cộng hưởng từ chức năng (fMRI) đã gợi ra sự kích hoạt lớn hơn trong amygdala, parahippocampal gyrus và gyrus fusiform phải khi những người tham gia đói so với khi họ ngồi trong bữa ăn. Ngoài ra, Goldstone và đồng nghiệp (2009) báo cáo không có sự kích hoạt khác biệt đáng kể ở các vùng ngon miệng và thưởng cho thực phẩm có hàm lượng calo cao so với thấp sau khi ăn sáng. Ngược lại, nghiên cứu với những người thừa cân và béo phì cho thấy tín hiệu thức ăn tiếp tục gợi ra phản ứng thần kinh sau khi ăn. Đặc biệt, Martin và các đồng nghiệp (2010) tìm thấy hoạt động của não là đáp ứng tốt hơn với thức ăn so với tín hiệu của đối tượng trong vỏ não trước trán trung gian, caudate, gyps trán cao và hippocampus sau khi những người tham gia béo phì ăn một bữa ăn có hàm lượng 500. Nghiên cứu sử dụng các phương thức khác (ví dụ, theo dõi bằng mắt của tín hiệu thực phẩm) phù hợp với công việc của fMRI cho thấy độ mặn của thức ăn được giữ lại sau khi ăn một bữa ăn lỏng ở những người béo phì (Castellanos và cộng sự, 2009).

So sánh trực tiếp của người béo phì với người có cân nặng bình thường cũng cho thấy phản ứng khác biệt với tín hiệu thực phẩm liên quan đến tình trạng cân nặng (Bruce và cộng sự, 2010; Geliebter và cộng sự, 2006; Martin và cộng sự, 2010; Rothemund và cộng sự, 2007; Stoeckel và cộng sự, 2008). Nói chung, các nghiên cứu chỉ ra rằng những người béo phì cho thấy sự kích hoạt lớn hơn đối với tín hiệu thực phẩm so với những người tham gia cân nặng bình thường ở nhiều vùng não, bao gồm cả các vùng hệ thống thưởng. Kích hoạt tốt hơn đối với thức ăn so với tín hiệu của những người tham gia béo phì so với nhóm chứng đã được nhìn thấy trong PFC, OFC, cingulation trước, insula, amygdala và striatum trong lúc đói (Stoeckel và cộng sự, 2008), trong PFC, caudate, hippocampus và thùy thái dương ngay sau khi ăn (Martin và cộng sự, 2010) và ở vùng thượng vị, insula, hippocampus và thùy đỉnh ở trạng thái thèm ăn trung tính (không đói hoặc no)Rothemund và cộng sự, 2007). Ngoài ra, kích hoạt khác biệt với các loại thực phẩm (thực phẩm nhiều calo, ít calo, có lợi) đã được kiểm tra giữa những người béo phì và người có cân nặng bình thường sau khi nhịn ăn và trong trạng thái thèm ăn trung tính. Ví dụ, những người béo phì cho thấy phản ứng tốt hơn với tín hiệu có lượng calo cao so với lượng calo thấp hơn so với những người có cân nặng bình thường ở các khu vực như putamen (Rothemund và cộng sự, 2007), OFC bên, PFC trung gian, insula, striatum và amygdala (Stoeckel và cộng sự, 2008). Có một số bằng chứng về phản ứng thần kinh lớn hơn đối với tín hiệu thức ăn trong số cân nặng bình thường so với các nhóm thừa cân / béo phì như trong PFC trung gian (Stoeckel và cộng sự, 2008) và các khu vực thời gian (Martin và cộng sự, 2010), nhưng phần lớn các kết quả được báo cáo về so sánh trực tiếp giữa các nhóm cân nặng bình thường và béo phì / thừa cân cho thấy sự kích hoạt lớn hơn đối với tín hiệu thực phẩm ở những người thừa cân / béo phì.

Cho đến nay, phần lớn các tài liệu về thần kinh liên quan đến thực phẩm đã sử dụng thời gian dài thiếu hụt calo để kiểm tra phản ứng thần kinh trong lúc đói (ví dụ: 8 Thẻ 36hrs; Gautier và cộng sự, 2000; Gautier và cộng sự, 2001; Goldstone và cộng sự, 2009; Karhunen, Lappalainen, Vanninen, Kuikka và Uusitupa, 1997; LaBar và cộng sự, 2001; Stoeckel và cộng sự, 2008; Tataranni và cộng sự, 1999) với một số ngoại lệ (Killgore và cộng sự, 2003; Martin và cộng sự, 2010). Không rõ liệu thời gian nhịn ăn có ảnh hưởng đến phản ứng thần kinh hay không vì các nghiên cứu khác nhau đáng kể về cả giao thức hình ảnh, quy trình quét trước và phương pháp thống kê (ví dụ, hiệu chỉnh khối lượng nhỏ cho các phân tích toàn bộ não không được kiểm tra) trong đó các phân tích nghiêm ngặt hoặc khu vực quan tâm (ROI) có thể ảnh hưởng đến báo cáo kết quả. Mục tiêu của công việc được trình bày ở đây là mở rộng nghiên cứu hiện có bằng cách xác định phản ứng thần kinh đối với các loại thực phẩm bổ ích trong thời gian thiếu calo tiêu chuẩn xảy ra giữa các bữa ăn. Mục đích của chúng tôi là kiểm tra một cơn đói và bão hòa tự nhiên hơn xảy ra trong quá trình của một ngày điển hình trong xã hội phương tây. Cụ thể, chúng tôi nhằm mục đích kiểm tra phản ứng thần kinh được gợi ra từ các tín hiệu thực phẩm có hàm lượng calo cao ở những người có cân nặng bình thường và thừa cân / béo phì trước và sau khi ăn. Dựa trên các tài liệu trước đây, chúng tôi dự kiến ​​kích hoạt khác biệt lớn hơn với tín hiệu thực phẩm so với các đối tượng thừa cân / béo phì so với những người tham gia cân nặng bình thường cả trước khi ăn và sau khi ăn một bữa trưa thông thường. Chúng tôi quan tâm nhất đến phản ứng thần kinh cụ thể đối với các tín hiệu thực phẩm có hàm lượng calo cao và thấp sau khi ăn vì tài liệu này còn thiếu và chúng tôi cảm thấy nó có thể làm sáng tỏ tác động liên tục của thực phẩm rất mong muốn sau khi ăn. Chúng tôi đã đưa ra giả thuyết rằng các loại thực phẩm bổ sung (có hàm lượng calo cao) sẽ gợi ra khả năng đáp ứng thần kinh lớn hơn ở nhiều vùng não, bao gồm hệ thống thưởng corticolimbic (OFC, cingulation trước, insula, ventatum và amygdala; Berthoud & Morrison, 2008; Kringelbach, 2004), ngay cả sau khi ăn một bữa ăn có hàm lượng 750 cho một mẫu người tham gia thừa cân và béo phì (sau đây gọi là béo phì) so với người tham gia cân nặng bình thường. Ngược lại, dựa trên các tài liệu trước đây, chúng tôi dự kiến ​​những người tham gia có cân nặng bình thường sẽ cho thấy phản ứng thần kinh ít hơn giữa các vùng não, bao gồm cả vùng vỏ não, với tín hiệu thức ăn (bất kể loại calo) so với người tham gia béo phì trước và sau khi ăn.

Phương pháp

Những người tham gia

Hai mươi hai người béo phì (OB) [trung bình BMI (SD): 31.6 (4.5)] và các cá nhân có cân nặng bình thường (Tây Bắc) tham gia vào nghiên cứu này (xem Bảng 1 cho đặc điểm nhóm). Những cá nhân này đã được tuyển dụng từ quảng cáo cho cộng đồng Đại học Case Western Reserve. Những người tham gia có sức khỏe tốt, có thị lực bình thường để điều chỉnh bình thường và đủ điều kiện để quét MRI (nghĩa là không có cấy ghép sắt từ). Các cá nhân đã báo cáo tiền sử các vấn đề về tâm thần hoặc thần kinh, giảm hoặc tăng cân đáng kể trong những tháng 6 vừa qua hoặc chấn thương đầu do mất ý thức không đủ điều kiện tham gia. Tất cả những người tham gia đã thông báo bằng văn bản và được bồi thường về mặt tài chính cho sự tham gia của họ. Nghiên cứu này đã được phê duyệt bởi Hội đồng Đánh giá Thể chế của Bệnh viện Đại học Bệnh viện Đại học.

Bảng 1 

Đặc điểm người tham gia

Thủ tục

Những người tham gia được quét giữa 12 và 2pm liên tiếp để quét trước và sau sinh. Là một phần của dự án lớn hơn so sánh các cá nhân có cân nặng bình thường và thừa cân / béo phì với các cá nhân mắc chứng rối loạn hiếm gặp (hội chứng Prader-Willi; PWS), việc quét bị hạn chế bởi các thông số nghiên cứu liên quan đến các cá nhân mắc PWS. Do đó, việc quét vào các ngày riêng biệt (và kết quả là, trạng thái cân bằng trước sinh và sau sinh) là không khả thi. Những người tham gia được yêu cầu ăn bữa sáng nhẹ trước 8: 00am trước cuộc hẹn của họ vào ngày quét và không được ăn cho đến khi hoàn tất quy trình thí nghiệm. Mười lăm người tham gia trong mỗi nhóm đã báo cáo việc ăn sáng [giờ ăn chay- OB: 6.2 (.68) phạm vi = 5 đấu 8hrs, NW: 5.6 (1.1) = 3 Thẻ 7hrs, t= −1.79, p = .08]. Báo cáo của người tham gia về nội dung bữa sáng đã được ghi lại và ước tính cho lượng calo; điều này không khác nhau giữa các nhóm calo (OB: 372.1 (190); NW: 270 (135), t= −1.6, p = 12, n = 15 mỗi nhóm). Tám người tham gia (OB: n = 7; NW: n = 1) cho biết họ không ăn sáng vì họ thường không ăn sáng. Để xác định xem những người tham gia ăn sáng có khác với những người không ăn sáng hay không, dữ liệu fMRI quét trước khi ăn được so sánh giữa hai nhóm (p <05, không hiệu chỉnh). Hai nhóm không khác nhau về phản ứng của họ đối với các tín hiệu thức ăn về bất kỳ sự trái ngược nào về mối quan tâm (ví dụ: lượng calo cao so với lượng calo thấp). Các nhóm cũng không khác nhau về xếp hạng đói trước và sau khi quét bột trước (đói trước khi quét: t= .43, p = .67; sau khi quét tiền sản: t= .39, p = .69) hoặc lượng calo ăn trưa tiêu thụ (t= .41 p = .68). Xác nhận thêm được cung cấp bằng cách tiến hành phân tích fMRI chỉ với những người tham gia ăn sáng (n = 15 mỗi nhóm) và các kết quả chính vẫn như cũ. Do đó, tất cả các phân tích báo cáo sau đây coi thường tình trạng tiêu thụ bữa sáng.

Trước khi quét, những người tham gia đã trải qua thử nghiệm tâm thần kinh (như một phần của một nghiên cứu lớn hơn không được báo cáo ở đây) và đào tạo về các nhiệm vụ chức năng. Chiều cao, cân nặng và đánh giá ưu tiên thực phẩm cũng đã đạt được trong thời gian này. Đánh giá ưu tiên thực phẩm đã được thực hiện để có được một mức độ ưu tiên thực phẩm cao và ít calo cho mỗi người tham gia. Việc đánh giá yêu cầu những người tham gia đánh giá thẻ flash của các loại thực phẩm 74 (7, × 6,; Nhà xuất bản Giáo dục PCI, 2000) bao gồm các món tráng miệng, thịt, trái cây, rau, đồ ăn nhẹ, bánh mì và mì ống theo thang điểm Likert điểm 5 từ 'Không thích' thành 'thích'. Các bức ảnh để đánh giá sở thích thực phẩm khác với các hình ảnh được sử dụng trong nhiệm vụ fMRI. Xếp hạng ưu tiên thực phẩm có hàm lượng calo cao (ví dụ: bánh, bánh quy, khoai tây chiên, xúc xích) và ít calo (ví dụ, trái cây và rau quả) không khác nhau trong hoặc giữa các nhóm (xem Bảng 1).

Sau quá trình quét trước bột mì, những người tham gia được cung cấp một bữa ăn do Đơn vị Nghiên cứu Lâm sàng Dahms tại Bệnh viện Đại học chuẩn bị để cung cấp khoảng 750 calo và bao gồm một bánh sandwich (lựa chọn gà tây, thịt bò nướng hoặc chay), hộp sữa, một khẩu phần trái cây, và một bên là rau hoặc pho mát. Các lựa chọn thực đơn đã được cân bằng cho hàm lượng dinh dưỡng đa lượng. Những người tham gia được hướng dẫn ăn để no và bất kỳ thức ăn còn lại nào cũng được cân để ước tính lượng calo tiêu thụ. Quá trình quét sau bột thường bắt đầu trong vòng 30 phút sau khi kết thúc bữa ăn. Ngay lập tức trước và sau khi quét trước và sau bột, những người tham gia trả lời câu hỏi, 'Bạn đói đến mức nào?' trên thang điểm từ 0-8 với 0 là "không đói chút nào" đến 8 - "cực kỳ đói". Cần lưu ý rằng trong khi những người tham gia được hướng dẫn ăn cho đến khi no, thì biện pháp đánh giá cảm giác no trực tiếp không được thực hiện mà được suy ra gián tiếp bởi sự thay đổi tình trạng đói.

thiết kế nhiệm vụ fMRI

Những thay đổi về độ tương phản phụ thuộc nồng độ oxy trong máu (BOLD) được đo lường trong một nhiệm vụ phân biệt nhận thức thiết kế khối. Những người tham gia được chỉ định bằng cách nhấn nút xem hình ảnh màu cạnh của thực phẩm có hàm lượng calo cao (ví dụ: bánh, bánh rán, khoai tây chiên, khoai tây chiên), thực phẩm ít calo (rau hoặc trái cây tươi) hoặc đồ vật (đồ nội thất) là Cùng một đối tượng khác Hình ảnh đã được sửa đổi cho kích thước phù hợp, độ sáng và độ phân giải. Mỗi hình ảnh chỉ được trình bày một lần trong thủ tục fMRI. Các tham số nhiệm vụ giống nhau / khác nhau đã được chọn để đảm bảo người tham gia được tham dự các kích thích. Hình ảnh được trình bày trong các khối tương ứng với các loại hình ảnh 3: thực phẩm có hàm lượng calo cao, thực phẩm ít calo và đồ nội thất. Mô hình này trước đây đã được chứng minh là kích hoạt OFC bên, insula, hypothalamus, đồi thị và amygdala để đáp ứng với tín hiệu thức ăn (Dimitropoulos & Schultz, 2008). Tất cả các lần chạy chức năng được tạo thành từ các khối 8 (mỗi lần 21, với phần còn lại là 14-giây giữa các khối), với các cặp hình ảnh 6 trên mỗi khối. Thời lượng kích thích được đặt ở 2250 ms và khoảng thời gian xen kẽ (ISI) ở 1250 ms. Mỗi lần chạy đều trình bày các khối đồ nội thất, thực phẩm có hàm lượng calo cao và thực phẩm có hàm lượng calo thấp theo thứ tự đối trọng. Hai lần chạy chức năng đã được trình bày trong mỗi phiên quét (trước bữa ăn và sau bữa ăn).

Thu thập dữ liệu fMRI

Tất cả quá trình quét được tiến hành tại Trung tâm nghiên cứu hình ảnh. Dữ liệu hình ảnh được thu thập trên máy quét MRUM 4.0T Bruker MedSpec bằng cách sử dụng một trasmitt mảng pha kênh 8. Chuyển động đầu được giảm thiểu bằng cách đặt đệm bọt xung quanh đầu. Các hình ảnh chức năng đã thu được bằng cách sử dụng chuỗi phản xạ phẳng một lần bắn gradient trên các lát cắt trục liền kề 35 được xếp song song với mặt phẳng AC-PC với độ phân giải trong máy bay của 3.4 X 3.4 X 3 mm (TR = 1950, TE = 22 ms, lật góc = 90 độ). Dữ liệu kích hoạt BÓNG được thu thập trong hai lần chạy (5: 01 phút, khối lượng / phép đo 157 EPI) mỗi phiên MRI. Các kích thích thị giác được chiếu ngược lên màn hình mờ đặt gần cuối máy quét MRI và nhìn qua gương được gắn trên cuộn dây đầu. Các hình ảnh cấu trúc có trọng số 2D T1 (TR = 300, TE = 2.47ms, FOV = 256, matrix = 256 × 256, góc lật = 60 độ, NEX = 2), dày 3mm, được định vị trong cùng mặt phẳng và vị trí lát - Dữ liệu kế hoạch cho đăng ký trên máy bay và khối lượng cấu trúc 3D độ phân giải cao (3D MPRAGE, tiếp giáp, thu thập sagittal, các phân vùng chọn 176, mỗi phân vùng có các voxels đẳng hướng 1, TR = 2500, TE = 3.52ms, TI = 1100ms 256, ma trận = 256 × 256, góc lật = 12 độ, NEX = 1) đã được thu thập trong phiên (tiền đề) ban đầu.

Phân tích và xử lý dữ liệu fMRI

Xử lý hình ảnh, phân tích và kiểm tra có ý nghĩa thống kê đã được thực hiện bằng cách sử dụng Brainvoyager QX (Đổi mới não, Maastricht, Hà Lan; Goebel, Esposito và Formisano, 2006). Các bước tiền xử lý bao gồm hiệu chỉnh chuyển động ba chiều ba chiều, làm mịn không gian bằng bộ lọc Gaussian với giá trị nửa chiều rộng toàn phần tối đa là 7 mm và loại bỏ xu hướng tuyến tính. Các thông số hiệu chỉnh chuyển động đã được thêm vào ma trận thiết kế và chuyển động> 2 mm dọc theo bất kỳ trục nào (x, y hoặc z) dẫn đến việc loại bỏ dữ liệu đó (<1% bị loại bỏ đối với mẫu này). Dữ liệu cho mỗi cá nhân được căn chỉnh với hình ảnh giải phẫu 2D và 3D có độ phân giải cao để hiển thị và bản địa hóa. Các tập dữ liệu riêng lẻ đã trải qua quá trình chuyển đổi tuyến tính từng mảnh thành một lưới 3D tỷ lệ được xác định bởi Talairach và Tournoux (1988) và được gắn với bộ dữ liệu 3D độ phân giải cao và được ghép lại thành 3 mm3 voxels. Các bộ dữ liệu chuẩn hóa được đưa vào phân tích cấp độ thứ hai, trong đó việc kích hoạt chức năng được kiểm tra bằng cách sử dụng phân tích mô hình tuyến tính tổng quát (GLM) hiệu ứng ngẫu nhiên cho các lần quét trước bữa ăn và cho các lần quét sau bữa ăn. Đối với mỗi khoảng thời gian (trước / sau bữa ăn), sự tương phản sau đây được so sánh giữa đối tượng béo phì và cân nặng bình thường: thực phẩm nhiều calo, thực phẩm ít calo, tất cả thực phẩm (kết hợp nhiều calo và thấp) và đồ vật . Các bản đồ thống kê kết quả đã được chỉnh sửa cho nhiều lần so sánh, sử dụng hiệu chỉnh ngưỡng dựa trên cụm (dựa trên mô phỏng Monte Carlo được thực hiện trong Brain Voyager). Giá trị p ở ngưỡng ban đầu là p <01 và hiệu chỉnh cụm liền kề tối thiểu được áp dụng cho mỗi bản đồ tương phản nằm trong khoảng từ 7–12 voxels (189–324 mm3) cung cấp một hiệu chỉnh phù hợp với gia đình của p <.05.

Phân tích tương tác giữa các nhóm của nhóm (OB so với NW) theo độ tương phản điều kiện (thực phẩm so với đối tượng; lượng calo cao so với lượng calo thấp, lượng calo cao so với đối tượng; lượng calo thấp so với đối tượng) được thực hiện cho mỗi cơn đói tiểu bang. Để hình dung các hiệu ứng tương tác, các phân tích hậu hoc đã được thực hiện trên các cụm có sự khác biệt rõ rệt nhất giữa nhóm và tình trạng và đối với các cụm trong hệ thống thưởng corticolimbic (OFC, cingulation trước, insula, ventralum và amygdala). Cụ thể, đối với các phân tích hậu hoc, cường độ kích hoạt tín hiệu BOLD (giá trị beta) đã được trích xuất cho từng đối tượng. SPSS (Phiên bản 17; SPSS, Inc; Chicago, IL) đã được sử dụng để thực hiện các phân tích hậu hoc (kiểm tra t) và để xác nhận kết quả Brain Voyager. Khi chiết xuất, độ tương phản beta được tính toán cho từng điều kiện calo so với các đối tượng không phải thực phẩm trong mỗi trạng thái đói (lượng calo cao - đối tượng, trạng thái sinh non; lượng calo thấp - đối tượng, trạng thái trước khi sinh, lượng calo cao - đối tượng, trạng thái sau sinh; , trạng thái sau sinh). Sau đó, các bài kiểm tra sinh viên được ghép đôi đã được thực hiện để xác định sự khác biệt giữa độ tương phản cao và thấp cho từng trạng thái bữa ăn riêng biệt cho từng vùng trong mỗi nhóm.

Kết quả

Dữ liệu hành vi

Đói

Xếp hạng theo thang điểm đói trước mỗi phiên quét khác nhau đáng kể giữa điều kiện sinh non và sau sinh, với những người tham gia ở cả hai nhóm biểu thị mức độ đói lớn hơn trước phiên quét trước: quét trước - OB mean (SD) = 4.72 (1.5), NW = 4.59 (1.5 ); quét sau sinh- OB = .45 (.85) NW = .44 (.81). Các nhóm không khác nhau về tình trạng đói lúc sinh (t= -. 266, p = .79) hoặc quét hậu sản (t= -. 06, p = .95). Dữ liệu này cho thấy thao tác thực phẩm là có hiệu quả, với cả hai nhóm báo cáo đã giảm đói từ lúc sinh non đến sau khi sinh.

Nhiệm vụ chính xác

Độ chính xác của tác vụ trong các lần chạy chức năng (cùng một tác vụ / khác nhau) lớn hơn 90% cho phiên quét: tỷ lệ phần trăm trung bình tiền xử lý = 97.3 (.03); postmeal = 99.0 (.02), cho các điều kiện thực phẩm và phi thực phẩm: thực phẩm tổng thể = 93.8 (2.9); tổng thể phi thực phẩm = 94.5 (1.7) (t= −1.42, p = .16) và cho mỗi nhóm: OB = 99.1 (.02), NW = .97.8 (.02). Độ chính xác giữa các nhóm không khác nhau (t= −1.68, p = .11).

Lượng calo ăn trưa

Trung bình, những người tham gia OB tiêu thụ lượng calo 591 (SD = 68.4) và những người tham gia NW tiêu thụ lượng calo 607 (SD = 116.1), t= .91, p = .37. Trong số lượng calo 750 được cung cấp trong bữa ăn, các mặt hàng hầu như vẫn chưa được bao gồm các phần gia vị (mayonnaise và / hoặc mù tạt) và món ăn phụ rau.

Dữ liệu fMRI

Phản ứng trước: nhóm × tương tác điều kiện

Để kiểm tra sự khác biệt giữa các nhóm trong tình trạng bột trước, các điểm tương phản sau đã được kiểm tra: OB> NW [(i) thực phẩm> đối tượng, (ii) calo cao> ít calo, (iii) nhiều calo> đối tượng, (iv) thấp -calorie> object], NW> OB [(v) food> object, (vi) high-calo> low-calo, (vii) high calo> object, (viii) low-calo> object].

Trong tình trạng trước khi ăn bột, nhóm béo phì cho thấy hoạt động mạnh hơn đáng kể so với nhóm cân nặng bình thường đối với thức ăn so với đồ vật và đối với các kích thích có hàm lượng calo cao so với đồ vật trong các vùng vỏ não trước trán chủ yếu bao gồm cả vỏ não trước trán hai bên (aPFC) (x, y , z = 23, 58, 0; −34, 63, 2). OB cho thấy sự hoạt hóa mạnh hơn NW đối với đối tượng ít calo so với đối tượng ở aPFC cũng như con quay hồi chuyển phía trước (BA6; −3, 11, 60) và tiểu não (47, −57, −33). Ngược lại, nhóm NW cho thấy hoạt động lớn hơn so với nhóm OB trong điều kiện thực phẩm so với đối tượng chủ yếu ở nhiều vùng phía sau hơn bao gồm đỉnh (−46, 0, 7), giữa (−14, −9, 42; −23, −26, 44) và thùy thái dương (−34, −1, −28; −43, −30, 17). Tất cả các vùng kích hoạt quan trọng giữa các nhóm (p <05, đã hiệu chỉnh) đều được đưa vào Bảng 2.

Bảng 2 

Các vùng não khác nhau bởi sự tương phản giữa nhóm và thị giác trong quá trình quét trước và sau sinh

Phản ứng thần kinh ở những người tham gia cân nặng bình thường cho thấy sự khác biệt lớn hơn giữa thực phẩm có hàm lượng calo cao so với những người tham gia béo phì. Trong thời gian sinh non, nhóm OB không cho thấy phản ứng tốt hơn đối với thực phẩm có hàm lượng calo cao so với nhóm ít hơn so với nhóm NW. Ngược lại, nhóm NW cho thấy phản ứng tốt hơn với các tín hiệu thực phẩm có hàm lượng calo cao so với lượng thấp trong OB ở vùng bán cầu sau bán cầu trái (BA43; −55, −12, 15), insula (−40, 2 , con quay parahippocampal (−15, −23, −12) (xem Bảng 2/Hình 1) và song phương trong tiểu não (45, 50, −34; 16, −65, −19).

Hình 1 

Bình thường-Cân nặng so với béo phì. Rời: Kết quả quét trước bữa ăn. Tăng kích hoạt nhóm trọng lượng bình thường thành thực phẩm có hàm lượng calo cao so với lượng calo thấp trong điều kiện sinh non ở A) gyrus sau sinh / BA43, B) insula / BA13 và C) parahippocampal gyrus / BA28. Kích hoạt đáng kể ...
Phân tích hậu hoc

Các phân tích hậu kỳ được thực hiện trên các vùng quan trọng trong NW> OB high-vs. sự tương phản ít calo để xác nhận các phát hiện BV và làm sáng tỏ sự khác biệt trong nhóm. Ngoài các vùng chứa corticolimbic (insula), các vùng khác được lựa chọn vì sự tương phản giữa lượng calo cao và thấp cho thấy sự khác biệt đáng kể nhất giữa các nhóm. Các phát hiện về tiểu não đã bị loại trừ khỏi các phân tích sau giờ học vì sự hoạt hóa được nhìn thấy ở vùng này để đáp ứng với các tín hiệu vật thể so với calo thấp trong độ tương phản OB> NW (xem Bảng 2). Đối với những người tham gia NW trong quá trình quét trước bột mì, phản ứng tốt hơn được gợi ra đối với các dấu hiệu về thức ăn có hàm lượng calo cao so với các dấu hiệu về thức ăn có hàm lượng calo thấp trong con quay hồi chuyển sau (BA43; p <05; Hình 1a). Phản ứng cũng khác biệt đáng kể đối với những người tham gia OB (p <05) với thực phẩm có hàm lượng calo cao gây ra quá trình ngừng hoạt động ở giai đoạn sau sinh hơn so với thực phẩm ít calo trong quá trình quét trước bột. Đối với con quay hồi mã parahippocampal (BA28), phản ứng đối với các dấu hiệu calo cao hơn đáng kể (p <05) so với các dấu hiệu calo thấp trong quá trình quét trước cho những người tham gia NW (Hình 1b). Ngoài ra, ở những người tham gia NW, sự kích hoạt parahippocampal giảm đáng kể (p <05) từ quét trước bột đến sau bột để phản ứng với các dấu hiệu thức ăn có hàm lượng calo cao (Hình 1b). Các tín hiệu thực phẩm có hàm lượng calo cao gợi ra phản ứng khác biệt trong insula theo trạng thái bữa ăn cho cả hai nhóm (Hình 1c). Đối với những người tham gia NW, sự kích hoạt lớn hơn đáng kể (p <05) khi phản ứng với các tín hiệu calo cao hơn so với các tín hiệu calo thấp trong quá trình quét trước. Ngược lại, đối với những người tham gia OB, các dấu hiệu về lượng calo cao gây ra phản ứng trong cơ thể nhiều hơn so với các dấu hiệu về lượng calo thấp trong quá trình quét sau bột (p <05).

Phản ứng sau sinh: nhóm × tương tác điều kiện

Để xem xét sự khác biệt giữa các nhóm trong tình trạng sau bột, người ta đã xem xét các điểm tương phản sau: OB> NW [(i) thức ăn> đối tượng, (ii) nhiều calo> ít calo, (iii) nhiều calo> đối tượng, (iv) thấp -calorie> object], NW> OB [(v) food> object, (vi) high-calo> low-calo, (vii) high calo> object, (viii) low-calo> object].

Ở trạng thái sau sinh, nhóm béo phì cho thấy phản ứng tốt hơn so với nhóm cân nặng bình thường so với thực phẩm so với đối tượng ở nhiều vùng, bao gồm các vùng phía trước [PFC hai bên (BA9; 0, 53, 21), OFC (BA47; , 29, −25), và con quay phía trước cao cấp (BA9; 6, 17, 15)], cũng như các khu vực tạm thời và sau hơn như cingulation sau (48, 18, 46) , −0). Phản ứng tốt hơn đã được thể hiện giữa các OB so với những người tham gia NW về độ tương phản giữa lượng calo và đối tượng cao ở một số khu vực là một phần của hệ thống thưởng corticolimbic: OFC bên (29, 6, −9), cingulation trước (−32, 29 3), caudate (4, 16, 15) (xem Bảng 2; Hình 2) và các khu vực phía trước khác bao gồm PFC (BA8; 4, 23, 51) và gyps mặt trước trung gian (BA6; 2, 47, 37). Sự tương phản giữa lượng calo và đối tượng thấp mang lại phản ứng lớn hơn giữa các OB so với những người tham gia NW ở các khu vực phía trước [aPFC (−16, 59, 3), PFC hai mặt (0, 52, 24) và gyrus trước cao cấp (BAXNUM; 6, 3)], các khu vực thùy thái dương [thùy thái dương trước (11, 60, −45; −4, 13, −50), gyrus ngoài cùng thời gian (BA18; 13, 40, 57)], caudate (50, 20, 53) và cationulation sau (63, −24, 2). Nhóm NW không cho thấy phản ứng lớn hơn nhóm OB ở bất kỳ độ tương phản nào trong trạng thái sau sinh. Ngoài ra, giống như trạng thái sinh non, nhóm OB không cho thấy phản ứng lớn hơn nhóm NW đối với độ tương phản calo cao so với lượng calo thấp. Xem Bảng 2 cho tất cả các vùng kích hoạt giữa các nhóm đạt mức quan trọng (p <05, đã hiệu chỉnh).

Hình 2 

Béo phì so với cân nặng bình thường. Rời: Kết quả quét sau bữa ăn. Tăng kích hoạt nhóm béo phì thành lượng calo cao so với tín hiệu đối tượng trong điều kiện sau sinh ở A) OFC / BA47, B) trước cingulation / BA25 và C) Caudate. Kích hoạt đáng kể để có lượng calo cao ...
Phân tích hậu hoc

Các vùng chứa corticolimbic đáng kể trong OB> NW có độ tương phản cao so với không dùng thực phẩm được chọn để phân tích hậu kỳ để xác nhận các phát hiện BV và làm sáng tỏ sự khác biệt trong nhóm (xem Hình 2). Đối với những người tham gia OB trong quá trình quét sau bột, các dấu hiệu về thực phẩm có hàm lượng calo cao gây ra phản ứng mạnh hơn ở OFC bên (BA47; p <05) so với các dấu hiệu ít calo (Hình 2a). Tương tự, phản ứng trong caudate cũng khác biệt đáng kể đối với những người tham gia OB (p <05) với thực phẩm có hàm lượng calo cao kích thích sự hoạt hóa nhiều hơn so với thực phẩm ít calo trong quá trình quét sau bột (Hình 2c).

Thảo luận

Nghiên cứu này đã sử dụng fMRI để kiểm tra sự khác biệt trong phản ứng thần kinh với tín hiệu thức ăn giữa những người béo phì và người có cân nặng bình thường trước và sau khi ăn. Dữ liệu của chúng tôi mở rộng tài liệu về hình ảnh thần kinh thực phẩm bằng cách cung cấp bằng chứng kích hoạt nhiều hơn cho tín hiệu thực phẩm (cả loại cao và ít calo) sau khi ăn giữa những người béo phì so với người có cân nặng bình thường. Các vùng trước và corticolimbic bao gồm OFC, caudate và cingulation trước cho thấy phản ứng lớn hơn đáng kể đối với các tín hiệu thực phẩm có hàm lượng calo cao so với các đối tượng sau khi ăn ở những người tham gia béo phì so với nhóm có cân nặng bình thường. Những vùng não này có liên quan đến phản ứng khoái lạc, xử lý phần thưởng và nghiện. Các phát hiện được đặc biệt quan tâm vì những người tham gia đã ăn một bữa ăn lớn và báo cáo đã giảm cơn đói ngay lập tức trước khi quét, do đó cho thấy tác động liên tục của tín hiệu thực phẩm có hàm lượng calo cao đối với mạch thưởng sau khi tiêu thụ thực phẩm cho những người tham gia béo phì. Ngoài ra, tín hiệu thức ăn không gợi ra phản ứng não tương tự sau khi ăn ở những người có cân nặng bình thường cho thấy hoạt động thần kinh trong phản ứng với tín hiệu thức ăn bị giảm đi khi cơn đói giảm.

Phản ứng sớm

Phát hiện của chúng tôi cho thấy tăng kích hoạt vỏ não trước trán ở những người béo phì so với những người tham gia cân nặng bình thường để đáp ứng với điều kiện thực phẩm kết hợp và cả hai loại tín hiệu thực phẩm riêng biệt. Tuy nhiên, chúng tôi cũng nhận thấy rằng các loại có độ tương phản (ví dụ, lượng calo cao so với vật thể, v.v.), những người có cân nặng bình thường cho thấy sự kích hoạt lớn hơn ở nhiều vùng so với nhóm béo phì, ngoại trừ phản ứng với thực phẩm có hàm lượng calo thấp. Trên thực tế, đối với độ tương phản cao so với lượng calo thấp, các nhóm khác nhau đáng kể vì nhóm có trọng lượng bình thường thể hiện sự kích hoạt lớn hơn ở vùng bên trong, gyps sau sinh, gyahippocampal và tiểu não và nhóm béo phì không cho thấy sự kích hoạt khác biệt lớn hơn với cao so với tín hiệu calo thấp ở bất kỳ khu vực nào so với nhóm cân nặng bình thường.

Thoạt nhìn, những phát hiện này có phần đáng ngạc nhiên và bất ngờ dựa trên tài liệu trước đó. Một số nghiên cứu đã cho thấy sự kích hoạt lớn hơn đối với các tín hiệu thực phẩm đối với người béo phì so với trọng lượng bình thường trong thời gian nhịn ăn và đặc biệt đối với các tín hiệu có hàm lượng calo cao so với lượng calo thấp (Martin và cộng sự, 2010; Stoeckel và cộng sự, 2008) và do đó, chúng tôi dự đoán những phát hiện tương tự. Tuy nhiên, có hai điểm quan tâm trong những phát hiện hiện tại. Đầu tiên, có sự kích hoạt lớn hơn ở các vùng trước trán của não trong nhóm béo phì so với nhóm cân nặng bình thường đối với thức ăn có sẵn và lượng calo cao so với các đối tượng tương phản. Nghiên cứu trước đây đã chỉ ra phản ứng lớn hơn của PFC đối với tín hiệu thức ăn ở những người ăn uống không điều độ so với nhóm có cân nặng bình thường (Holsen và cộng sự, 2006); và nó đã được liên quan đến nghiện, tham gia vào kích hoạt cue gây ra để đáp ứng với hình ảnh liên quan đến rượu ở người nghiện rượu (George và cộng sự, 2001; Grusser và cộng sự, 2004). Thứ hai, đối với nhóm có trọng lượng bình thường, các tín hiệu thực phẩm có hàm lượng calo thấp dường như không tham gia vào các hệ thống thần kinh tương tự như các tín hiệu có hàm lượng calo cao như thể hiện bởi sự khác biệt đáng kể giữa kích hoạt lượng calo cao và thấp cho nhóm này. Kiểm tra sau đại học các giá trị beta trong insula, kết quả gyrus trung tâm và parahippocampal (kết quảHình 1) cho thấy sự khác biệt của nhóm chủ yếu được thúc đẩy bởi sự kích hoạt tăng lên ở những vùng này đối với thực phẩm có hàm lượng calo cao trong nhóm cân nặng bình thường, và trong trường hợp của vùng gyrus và insula trung tâm, cũng là sự vô hiệu hóa đối với thực phẩm có hàm lượng calo cao đối với nhóm béo phì. Những vùng này đóng một vai trò trong quá trình xử lý cảm giác vị giác và khứu giác. Insula đã được liên tục hiển thị để kích hoạt tín hiệu thức ăn trực quan và nghiên cứu linh trưởng đã chứng minh vỏ vị giác chính nằm trong insula (Pritchard, Macaluso và Eslinger, 1999). Con quay sau sinh (BA43) có liên quan đến nhận thức vị giác (nằm trong vùng somatosensory gần lưỡi nhất) và các dấu hiệu thức ăn trước đây đã được chứng minh là kích hoạt vùng này (Frank và cộng sự, 2010; Haase, Green, & Murphy, 2011; Killgore và cộng sự, 2003; Wang và cộng sự, 2004). Tương tự, mặc dù con quay parahippocampal nổi tiếng nhất về mã hóa và truy xuất bộ nhớ, nó dường như có liên quan đến việc xử lý tín hiệu thực phẩm trực quan vì nó đã được chứng minh là phản ứng khác nhau với thức ăn so với tín hiệu đối tượng trong nghiên cứu trước đó (Berthoud, 2002; Bragulat và cộng sự, 2010; Haase và cộng sự, 2011; Killgore và cộng sự, 2003; LaBar và cộng sự, 2001; Tataranni và cộng sự, 1999). Ngoài ra, kích thích của parahippocampal gyrus đã được tìm thấy để tăng tác dụng tự trị và nội tiết như tiết dịch dạ dày (Halgren, 1982). Thực phẩm có hàm lượng calo thấp dường như gợi ra phản ứng thần kinh lớn hơn chúng ta mong đợi đối với nhóm béo phì được biểu thị bằng kết quả tương phản cao so với lượng calo thấp (trong đó không thấy kích hoạt đáng kể so với trọng lượng bình thường) và lượng calo thấp đáng kể so với phát hiện đối tượng.

Phản ứng sau sinh

Trái ngược với tình trạng sinh non, kết quả sau sinh cho thấy sự kích hoạt lớn hơn đối với các tín hiệu thực phẩm có hàm lượng calo cao và thấp ở những người béo phì so với những người tham gia cân nặng bình thường. Thực phẩm so với đối tượng, lượng calo cao so với đối tượng hoặc lượng calo tương phản so với đối tượng đã được hiển thị để gợi ra sự kích hoạt ở các vùng phía trước, tạm thời và nhiều vùng sau. Như mong đợi, những người tham gia có cân nặng bình thường không cho thấy sự kích hoạt lớn hơn ở bất kỳ khu vực nào so với những người tham gia béo phì trong nhiệm vụ sau sinh. Tuy nhiên, không có tác động nhóm đáng kể đối với các điều kiện có hàm lượng calo cao so với mức thấp. Nhóm béo phì thể hiện sự kích hoạt ít khác biệt hơn so với thực phẩm có hàm lượng calo cao so với dự đoán, cho thấy sự kích hoạt lớn hơn đối với cả độ tương phản cao và thấp so với đối tượng.

Những phát hiện ban đầu của chúng tôi cho thấy sự kích hoạt tăng lên đối với thực phẩm có hàm lượng calo cao (so với đối tượng) sau khi ăn ở những người béo phì. Các vùng phía trước bán cầu phải (OFC, PFC / BA8 trung gian phía trước / BA6) cho thấy phản ứng tốt hơn với thực phẩm có hàm lượng calo cao trong nhóm béo phì. Các vùng trước trán (BA6,8) trước đây đã được chứng minh là đáp ứng với tín hiệu thức ăn trong các mẫu béo phì và cân nặng bình thường và đặc biệt là các thực phẩm có hàm lượng calo cao trong khi đói (Rothemund và cộng sự, 2007; Stoeckel và cộng sự, 2008). OFC bên đóng vai trò quan trọng trong mạch thần kinh liên quan đến thực phẩm và phản ứng tốt hơn với các tín hiệu thực phẩm có hàm lượng calo cao (Goldstone và cộng sự, 2009; Rothemund và cộng sự, 2007; Stoeckel và cộng sự, 2008). Nghiên cứu linh trưởng đã chứng minh các kết nối với vỏ vị giác chính ở vùng dưới đồi và vùng dưới đồi, và xác định rằng vỏ vị giác thứ cấp nằm ở OFC bên (Baylis, Rolls & Baylis, 1995; Cuộn, 1999). Kích hoạt OFC bên đã được chứng minh là có mối tương quan tích cực với mức độ dễ chịu chủ quan của một cá nhân cho thấy rằng thực phẩm có giá trị cao có thể kích hoạt khu vực này nhiều hơn so với thực phẩm ít mong muốn hơn (Kringelbach, O'Doherty, Rolls, & Andrews, 2003). Phát hiện của chúng tôi cho thấy vùng OFC không làm giảm phản ứng sau khi ăn ở những người béo phì (xem Hình 2). Kích hoạt tương tự của OFC không được nhìn thấy trong nhóm so sánh trọng lượng bình thường. OFC bên cũng đã được chứng minh là được điều biến bởi cơn đói với việc giảm bắn nơ-ron thần kinh sau khi bão hòa một vị giác đặc biệt (Critchley & Rolls, 1996). Điều thú vị là bữa ăn được sử dụng để đạt được cảm giác no trong nghiên cứu này không bao gồm thực phẩm giàu chất béo / ngọt. Nếu các tế bào thần kinh ở OFC bên phải chịu cảm giác no đặc trưng cho thực phẩm, thì việc bão hòa với một loại thực phẩm cụ thể đó không làm giảm việc bắn để đáp ứng với loại thực phẩm khác (Critchley & Rolls, 1996), điều này có thể hỗ trợ cho hoạt động OFC tiếp tục được thấy trong phản ứng với thực phẩm có hàm lượng calo cao sau khi ăn giữa những người tham gia béo phì.

Các cingulation trước cũng cho thấy một phản ứng khác biệt giữa các nhóm sau khi ăn, với phản ứng lớn hơn giữa các nhóm béo phì với lượng calo cao so với đối tượng. Những phát hiện trước đây cho thấy ACC cho thấy sự kích hoạt nhiều hơn đối với thực phẩm có hàm lượng calo cao so với mức thấp trong khi đói và giảm sự thay đổi tín hiệu sau khi ăn ở những người béo phì so với nhóm chứng (Bruce và cộng sự, 2010; Stoeckel và cộng sự, 2008). ACC đã tham gia vào động lực thực phẩm, kích hoạt để đáp ứng với chính quyền chất béo và sucrose (De Araujo & Rolls, 2004) và thể hiện sự kích hoạt tăng lên đối với các tín hiệu liên quan đến ma túy giữa những người nghiện (Volkow, Fowler, Wang, Swanson và Telang, 2007). Nghiên cứu gần đây cũng cho thấy mức độ nghiêm trọng của nghiện thực phẩm có mối tương quan tích cực với việc kích hoạt trong ACC trong khi dự đoán thực phẩm hợp khẩu vị (Gearhardt và cộng sự, 2011). Ngoài ra, thực phẩm có hàm lượng calo cao so với tín hiệu đối tượng gợi ra phản ứng lớn hơn ở vùng caudate trong nhóm béo phì. Không giống như nghiên cứu trước đây sử dụng PET cho thấy giảm kích hoạt trong caudate và putamen sau bữa ăn lỏng (Gautier và cộng sự, 2000), những phát hiện của chúng tôi cho thấy việc tiếp tục kích hoạt các loại thực phẩm có hàm lượng calo cao. Điều này phù hợp với bằng chứng từ các tài liệu động vật chỉ ra rằng các tế bào thần kinh phân phối qua nhân accumbens, caudate và putamen làm trung gian tác động khoái lạc của thực phẩm có hàm lượng đường / chất béo cao (Kelley và cộng sự, 2005).

Tóm tắt và kết luận

Phát hiện của chúng tôi chứng minh rằng những người béo phì và những người có cân nặng bình thường khác nhau đáng kể về phản ứng của não đối với tín hiệu thức ăn, đặc biệt là sau khi ăn. Trong khi đói, những người béo phì cho thấy phản ứng tốt hơn với cả hai loại cue thực phẩm ở các khu vực trước trán có liên quan đến nghiện. Ngược lại, trong thời gian sinh non, những người có cân nặng bình thường cho thấy phản ứng ưu tiên rõ ràng đối với các tín hiệu có hàm lượng calo cao so với lượng calo thấp ở các khu vực liên quan đến xử lý cảm giác - một sự khác biệt không được quan sát thấy sau sinh. Sau khi ăn, tác động của thực phẩm có hàm lượng calo cao là rõ ràng ở những người tham gia béo phì khi các tín hiệu có lượng calo cao tiếp tục kích hoạt các vùng não liên quan đến chế biến và thưởng thức ngay cả sau khi đói được báo cáo. Hơn nữa, thực phẩm ít calo cũng gợi ra phản ứng thần kinh lớn hơn sau khi ăn giữa những người béo phì so với những người tham gia cân nặng bình thường làm nổi bật khả năng đáp ứng liên tục với các loại thức ăn này ở những người béo phì và giảm kích hoạt ở những người có cân nặng bình thường. Những phát hiện này đặc biệt thú vị khi phần lớn những người tham gia trải qua sự thiếu hụt calo tiêu chuẩn trước khi ăn trưa khiến những phát hiện này có thể khái quát hóa theo chu kỳ ăn / nhịn ăn tự nhiên.

Kết quả nghiên cứu này có một số hạn chế. Đầu tiên, do những hạn chế trong việc thu thập dữ liệu như là một phần của dự án lớn hơn, chúng tôi không thể đối trọng với trạng thái nhịn ăn và trạng thái sau sinh giữa các cá nhân. Mặc dù điều này không lý tưởng và các kết quả nên được nhân rộng bằng các thủ tục đối trọng, cả thời gian ngắn và dài hơn (1THER 14 ngày) các nghiên cứu fMRI thử nghiệm lại đã cho thấy độ tin cậy kiểm tra lại thử nghiệm tốt trong các nhiệm vụ cảm biến (Friedman và cộng sự, 2008) và trong phản ứng xuất hiện trong các nhiệm vụ phản ứng cue rượu (Schacht và cộng sự, 2011). Mặc dù vậy, việc thiếu đối trọng này làm cho việc so sánh trong nhóm trước và sau bữa ăn trở nên khó diễn giải, và do đó không phải là trọng tâm chính ở đây. Việc thiếu đối trọng giữa các trạng thái bữa ăn được giảm thiểu trong kết quả giữa các nhóm, vì cả hai nhóm được khớp trong quy trình quét. Trong các nghiên cứu trong tương lai, đối trọng sẽ cho phép phân tích đầy đủ hơn về phản ứng thực phẩm trong nhóm giữa thời gian đáp ứng thực phẩm. Thứ hai, sự bao gồm của cả nam và nữ trong mẫu này có thể có tác dụng chưa biết trên tập dữ liệu vì chức năng khen thưởng ở phụ nữ đã được chứng minh là thay đổi tùy theo giai đoạn của chu kỳ kinh nguyệt (Dreher và cộng sự, 2007), một yếu tố không được tính đến trong mẫu này dựa trên nhu cầu của dự án lớn hơn. Cần lưu ý rằng những người tham gia không có sự ưu tiên đối với một loại thực phẩm cụ thể dựa trên đánh giá ưu tiên thực phẩm; điều này có thể là kết quả của việc quản lý công việc trực tiếp trước khi quét nhanh, điều này có thể phản ánh mức độ ngon miệng tăng lên trong lúc đói. Tuy nhiên, chỉ vì người ta có thể đánh giá cao một loại thực phẩm, điều đó không có nghĩa là họ sẽ thích nó hơn một loại thực phẩm ngon miệng khác nếu được lựa chọn (ví dụ, tác giả AD thích cà rốt nhưng nếu được lựa chọn kem hoặc cà rốt, kem sẽ luôn luôn thắng lợi). Một thước đo về việc ra quyết định ưu tiên thực phẩm có thể mang lại kết quả phân biệt đối xử hơn đối với ưu tiên lượng calo cao so với lượng calo thấp. Mặc dù xếp hạng hành vi, cả những người tham gia béo phì và cân nặng bình thường cho thấy kích hoạt não khác biệt theo loại calo. Ngoài ra, các nghiên cứu trong tương lai nên nhân rộng những phát hiện này với sự bao gồm các biện pháp tốt hơn về cảm giác no. Mặc dù xếp hạng đói được đánh giá ở bốn điểm thời gian (trước và sau mỗi lần quét) và cho thấy đói giảm sau khi ăn, nhưng không đạt được xếp hạng trực tiếp về cảm giác no. Chúng tôi gián tiếp suy luận về cảm giác no bằng cách thay đổi tình trạng đói. Cuối cùng, chúng tôi đã không giới hạn mẫu này cho những người tham gia thuận tay phải vì là một phần của dự án lớn hơn mà những người tham gia này được so sánh với một dân số hiếm hoi mà chúng tôi không thể chọn theo tiêu chí thuận tay. Mặc dù nghiên cứu này không phải là không có giới hạn của nó, những phát hiện này cung cấp bằng chứng sơ bộ cho những người béo phì về phản ứng bền vững với tín hiệu thức ăn ở các vùng não liên quan đến phần thưởng ngay cả sau khi ăn, khi so sánh với phản ứng trong kiểm soát cân nặng bình thường. Công việc trong tương lai nên mở rộng dựa trên những phát hiện này bằng cách kiểm tra mức độ mà chế độ ăn kiêng và thói quen ăn uống ảnh hưởng đến phản ứng thần kinh đối với tín hiệu thức ăn.

Những người tham gia nghiên cứu này chỉ cho thấy đói vừa phải trước khi quét nhịn ăn. Ngay cả những người bỏ bữa sáng cũng chỉ thấy đói vừa phải trước khi quét. Phần lớn các nghiên cứu trước đây đã tập trung vào việc kiểm tra phản ứng thần kinh sau một thời gian nhanh, không điển hình kéo dài. Phát hiện của chúng tôi rất đáng quan tâm vì đói cực kỳ không cần thiết để gợi ra phản ứng thần kinh đối với tín hiệu thức ăn. Trong thực tế, hiểu cách các hệ thống thần kinh phản ứng trong cơn đói điển hình hơn có thể cho chúng ta cái nhìn sâu sắc quan trọng về các cơ chế đằng sau việc ăn quá nhiều. Thật thú vị khi lưu ý rằng phản ứng thần kinh đối với tín hiệu thực phẩm không khác nhau giữa những người đã làm và những người không ăn sáng. Điều này có thể chỉ ra rằng đối với những người thường bỏ bữa sáng, phản ứng khen thưởng đối với tín hiệu thực phẩm không khác biệt cơ bản với những người ăn sáng. Điều đáng quan tâm là thực tế là phần lớn những người tham gia bỏ bữa sáng bị béo phì; điều này có thể cho thấy chế độ ăn uống kém hơn vì nghiên cứu đã chỉ ra rằng ăn sáng có liên quan đến thói quen ăn uống lành mạnh hơn và giảm tổng lượng thức ăn hàng ngày (de Castro, 2007; Leidy & Racki, 2010).

Chúng tôi đã chỉ ra ở đây rằng đối với những người béo phì, các tín hiệu thực phẩm có hàm lượng calo cao cho thấy phản ứng bền vững ở các vùng não liên quan đến phần thưởng và nghiện ngay cả sau khi ăn một bữa ăn lớn. Điều này phản ứng khoái lạc tiếp tục sau khi tải lượng calo cao có thể rất quan trọng để hiểu hành vi ăn quá nhiều. Công việc trong tương lai hướng vào mức độ bổ sung một loại thực phẩm ngọt / mặn có hàm lượng calo cao vào bữa ăn nhằm hạn chế phản ứng thần kinh trong hệ thống khen thưởng cho những người béo phì được đảm bảo với những phát hiện hiện tại.

  • MRI chức năng đã được sử dụng để kiểm tra phản ứng của não đối với thực phẩm trước và sau khi ăn
  • Béo phì cho thấy phản ứng của não lớn hơn với tín hiệu thức ăn sau khi ăn so với cân nặng bình thường
  • Tăng phản ứng của OFC, caudate và cingulation sau khi ăn ở người béo phì
  • Phản ứng Corticolimbic sau khi ăn ngụ ý tiếp tục mặn của thực phẩm nhiều calo
  • Hoạt động đáp ứng với tín hiệu thức ăn ở trọng lượng bình thường giảm dần khi đói

Lời cảm ơn

Công trình này được hỗ trợ bởi các khoản tài trợ RO3HD058766-01 và UL1 RR024989 từ Viện sức khỏe quốc gia và Quỹ cơ hội ACES từ Quỹ khoa học quốc gia. Chúng tôi cảm ơn Trung tâm nghiên cứu hình ảnh, Jack Jesberger, Brian Fishman, và Angela Ferranti và Kelly Kanya đã hỗ trợ nghiên cứu; đến Jennifer Urbano Blackford và Elinora Price vì những bình luận hữu ích của họ về bản thảo; và cho tất cả các cá nhân tham gia.

Chú thích

Tuyên bố từ chối trách nhiệm của nhà xuất bản: Đây là một tệp PDF của một bản thảo chưa được chỉnh sửa đã được chấp nhận để xuất bản. Là một dịch vụ cho khách hàng của chúng tôi, chúng tôi đang cung cấp phiên bản đầu tiên của bản thảo này. Bản thảo sẽ trải qua quá trình sao chép, sắp chữ và xem xét bằng chứng kết quả trước khi nó được xuất bản ở dạng có thể trích dẫn cuối cùng. Xin lưu ý rằng trong quá trình sản xuất, các lỗi có thể được phát hiện có thể ảnh hưởng đến nội dung và tất cả các khuyến cáo pháp lý áp dụng cho tạp chí liên quan.

Xung đột lợi ích: Các tác giả tuyên bố không có xung đột lợi ích.

dự án

  1. Baylis LL, Rolls ET, Baylis GC. Các kết nối ảnh hưởng của khu vực vị giác vỏ não quỹ đạo của linh trưởng. Khoa học thần kinh. 1995; 64 (3): 801 XN XNX. [PubMed]
  2. Nhân sự Berthoud. Nhiều hệ thống thần kinh kiểm soát lượng thức ăn và trọng lượng cơ thể. Khoa học thần kinh và đánh giá sinh học. 2002; 26 (4): 393 XN XNX. [PubMed]
  3. Berthoud HR, Morrison C. Bộ não, sự thèm ăn và béo phì. Đánh giá thường niên về Tâm lý học. 2008; 59: 55 tầm 92. [PubMed]
  4. Bragulat V, Dzemidzic M, Bruno C, Cox CA, Talavage T, Considine RV, et al. Đầu dò mùi liên quan đến thực phẩm của các mạch thưởng cho não trong lúc đói: Một nghiên cứu FMRI thí điểm. Béo phì (Mùa xuân bạc, Md.) 2010; 18 (8): 1566 lối 1571. [PubMed]
  5. Bruce AS, Holsen LM, Chambers RJ, Martin LE, Brooks WM, Zarcone JR, et al. Trẻ béo phì cho thấy sự hiếu động đối với hình ảnh thực phẩm trong mạng lưới não liên quan đến động lực, phần thưởng và kiểm soát nhận thức. Tạp chí quốc tế về béo phì (2005) 2010; 34 (10): 1494 lối 1500. [PubMed]
  6. Castellanos EH, Charboneau E, Dietrich MS, Park S, Bradley BP, Mogg K, et al. Người lớn béo phì có sự thiên vị chú ý trực quan cho hình ảnh cue thực phẩm: Bằng chứng cho chức năng hệ thống phần thưởng thay đổi. Tạp chí quốc tế về béo phì (2005) 2009; 33 (9): 1063 lối 1073. [PubMed]
  7. Critchley HD, Rolls ET. Đói và no làm thay đổi phản ứng của các tế bào thần kinh khứu giác và thị giác trong vỏ não quỹ đạo linh trưởng. Tạp chí sinh lý thần kinh. 1996; 75 (4): 1673 XN XNX. [PubMed]
  8. De Araujo IE, Rolls ET. Đại diện trong não người của kết cấu thực phẩm và chất béo bằng miệng. Tạp chí khoa học thần kinh: Tạp chí chính thức của Hiệp hội khoa học thần kinh. 2004; 24 (12): 3086 XN XNX. [PubMed]
  9. de Fidel JM. Thời gian trong ngày và tỷ lệ các chất dinh dưỡng đa lượng ăn có liên quan đến tổng lượng thức ăn hàng ngày. Tạp chí Dinh dưỡng Anh. 2007; 98 (5): 1077 XN XNX. [PubMed]
  10. Dimitropoulos A, Schultz RT. Mạch thần kinh liên quan đến thực phẩm trong hội chứng Prader-Willi: Đáp ứng với thực phẩm có hàm lượng calo cao so với lượng calo thấp. Tạp chí tự kỷ và rối loạn phát triển. 2008; 38 (9): 1642 XN XNX. [PubMed]
  11. Dreher JC, Schmidt PJ, Kohn P, Furman D, Rubinow D, Berman KF. Giai đoạn chu kỳ kinh nguyệt điều chỉnh chức năng thần kinh liên quan đến phần thưởng ở phụ nữ. Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ. 2007; 104 (7): 2465 XN XNX. [Bài viết miễn phí của PMC] [PubMed]
  12. Farooqi IS, Bullmore E, Keogh J, Gillard J, O'Rahilly S, Fletcher PC. Leptin điều chỉnh các vùng thể vân và hành vi ăn uống của con người. Khoa học (New York, NY) 2007; 317 (5843): 1355. [Bài viết miễn phí của PMC] [PubMed]
  13. Frank S, Laharnar N, Kullmann S, Veit R, Canova C, Hegner YL, et al. Xử lý hình ảnh thực phẩm: Ảnh hưởng của đói, giới tính và hàm lượng calo. Nghiên cứu não. 2010; 1350: 159 tầm 166. [PubMed]
  14. Friedman L, Stern H, Brown GG, Mathalon DH, Turner J, Glover GH, et al. Kiểm tra lại và độ tin cậy giữa các trang web trong một nghiên cứu fMRI đa trung tâm. Bản đồ não người. 2008; 29: 958 tầm 972. [Bài viết miễn phí của PMC] [PubMed]
  15. Gautier JF, Chen K, Salbe AD, Bandy D, Pratley RE, Heiman M, et al. Phản ứng não khác biệt với bão hòa ở những người đàn ông béo phì và gầy. Bệnh tiểu đường. 2000; 49 (5): 838 XN XNX. [PubMed]
  16. Gautier JF, Del Parigi A, Chen K, Salbe AD, Bandy D, Pratley RE, et al. Ảnh hưởng của bão hòa đến hoạt động của não ở phụ nữ béo phì và gầy. Nghiên cứu béo phì. 2001; 9 (11): 676 XN XNX. [PubMed]
  17. Gearhardt AN, Yokum S, Orr PT, Stice E, Corbin WR, Brownell KD. Thần kinh tương quan của nghiện thực phẩm. Lưu trữ tâm thần học đại cương. 2011; 68 (8): 808 XN XNX. [Bài viết miễn phí của PMC] [PubMed]
  18. George MS, Anton RF, Bloomer C, TenBack C, DJ áo choàng, Lorberbaum JP, et al. Kích hoạt vỏ não trước trán và đồi thị trước ở những người nghiện rượu khi tiếp xúc với tín hiệu đặc trưng của rượu. Lưu trữ tâm thần học đại cương. 2001; 58 (4): 345 XN XNX. [PubMed]
  19. Geliebter A, Ladell T, Logan M, Schneider T, Sharafi M, Hirsch J. Phản ứng với các kích thích thực phẩm ở những người ăn béo phì và gầy bằng MRI chức năng. Thèm ăn. 2006; 46 (1): 31 XN XNX. [PubMed]
  20. Goebel R, Esposito F, Formisano E. Phân tích dữ liệu của cuộc thi phân tích hình ảnh chức năng (FIAC) với Brainvoyager QX: Từ phân tích mô hình tuyến tính chung theo nhóm đối tượng và phân tích thành phần độc lập nhóm tự tổ chức. Bản đồ não người. 2006; 27: 392 tầm 401. [PubMed]
  21. Goldstone AP, de Hernandez CG, Beaver JD, Muhammed K, Croese C, Bell G, et al. Ăn chay thiên vị hệ thống thưởng cho não đối với thực phẩm có hàm lượng calo cao. Tạp chí khoa học thần kinh châu Âu. 2009; 30 (8): 1625 XN XNX. [PubMed]
  22. Grusser SM, Wword J, Klein S, Hermann D, Smolka MN, Ruf M, et al. Kích hoạt cue gây ra của vỏ não và vỏ não trước trán trung gian có liên quan đến tái phát sau đó ở những người nghiện rượu kiêng. Tâm sinh lý. 2004; 175 (3): 296 XN XNX. [PubMed]
  23. Halgren E. Hiện tượng tâm thần gây ra bởi sự kích thích trong hệ thống limbic. Sinh học con người. 1982; 1 (4): 251 XN XNX. [PubMed]
  24. Haase L, Green E, Murphy C. Nam và nữ cho thấy sự kích hoạt não khác biệt để nếm thử khi đói và được đặt trong khu vực ham muốn và thưởng. Thèm ăn. 2011; 57 (2): 421 XN XNX. [Bài viết miễn phí của PMC] [PubMed]
  25. Holsen LM, Zarcone JR, Brooks WM, Butler MG, Thompson TI, Ahluwalia JS, et al. Các cơ chế thần kinh tiềm ẩn hyperphagia trong hội chứng Prader-willi. Béo phì (Mùa xuân bạc, Md.) 2006; 14 (6): 1028 lối 1037. [Bài viết miễn phí của PMC] [PubMed]
  26. Karhunen LJ, Lappalainen RI, Vanninen EJ, Kuikka JT, Uusitupa MI. Lưu lượng máu não khu vực trong khi tiếp xúc với thực phẩm ở phụ nữ béo phì và cân nặng bình thường. Não: Một Tạp chí Thần kinh học. 1997; 120 (Pt 9) (Pt 9): 1675 XN XNX. [PubMed]
  27. Kelley AE, Baldo BA, Pratt WE, Will MJ. Mạch Corticostriatal-vùng dưới đồi và động lực thực phẩm: Tích hợp năng lượng, hành động và phần thưởng. Sinh lý và hành vi. 2005; 86 (5): 773–795. [PubMed]
  28. Killgore WD, AD trẻ, Femia LA, Bogorodzki P, Rogowska J, Yurgelun-Todd DA. Kích hoạt vỏ não và limbic trong khi xem thực phẩm có hàm lượng calo cao so với ít calo. Thần kinh. 2003; 19 (4): 1381 XN XNX. [PubMed]
  29. Kringelbach ML. Thực phẩm cho suy nghĩ: Kinh nghiệm khoái lạc vượt quá cân bằng nội môi trong não người. Khoa học thần kinh. 2004; 126 (4): 807 XN XNX. [PubMed]
  30. Kringelbach ML, O'Doherty J, Rolls ET, Andrews C. Việc kích hoạt quỹ đạo vỏ não trước của con người đối với tác nhân kích thích thức ăn lỏng có tương quan với cảm giác dễ chịu chủ quan của nó. Vỏ não (New York, NY: 1991) 2003; 13 (10): 1064–1071. [PubMed]
  31. LaBar KS, Glistman DR, Parrish TB, Kim YH, Nobre AC, Mesulam MM. Đói có chọn lọc điều chỉnh kích hoạt corticolimbic để kích thích thức ăn ở người. Khoa học thần kinh hành vi. 2001; 115 (2): 493 XN XNX. [PubMed]
  32. Leidy HJ, Racki EM. Bổ sung bữa sáng giàu protein và tác dụng của nó đối với việc kiểm soát sự thèm ăn cấp tính và lượng thức ăn ở thanh thiếu niên 'bỏ bữa sáng'. Tạp chí Quốc tế về Béo phì (2005) 2010; 34 (7): 1125–1133. [PubMed]
  33. Martin LE, Holsen LM, Chambers RJ, Bruce AS, Brooks WM, Zarcone JR, et al. Cơ chế thần kinh liên quan đến động lực thực phẩm ở người trưởng thành béo phì và khỏe mạnh. Béo phì (Mùa xuân bạc, Md.) 2010; 18 (2): 254 lối 260. [PubMed]
  34. Pritchard TC, Macaluso DA, Eslinger PJ. Nhận thức vị giác ở bệnh nhân có tổn thương vỏ não. Khoa học thần kinh hành vi. 1999; 113 (4): 663 XN XNX. [PubMed]
  35. Rigby NJ, Kumanyika S, James WP. Đối mặt với dịch bệnh: Sự cần thiết phải có giải pháp toàn cầu. Tạp chí Chính sách y tế công cộng. 2004; 25 (3 ĐẦU 4): 418 XN 434. [PubMed]
  36. Rolls ET. Bộ não và cảm xúc. New York: Nhà xuất bản Đại học Oxford; KHAI THÁC.
  37. Rothemund Y, Preuschhof C, Bohner G, Bauknarou HC, Klingebiel R, Flor H, et al. Kích hoạt khác biệt của vây lưng bằng các kích thích thực phẩm thị giác có hàm lượng calo cao ở những người béo phì. Thần kinh. 2007; 37 (2): 410 XN XNX. [PubMed]
  38. Schacht JP, Anton RF, Randall PK, Li X, Henderson S, Myrick H. Tính ổn định của phản ứng nổi bật của fMRI đối với tín hiệu rượu: Cách tiếp cận mô hình tuyến tính phân cấp. Thần kinh. 2011; 56: 61 tầm 68. [Bài viết miễn phí của PMC] [PubMed]
  39. Stoeckel LE, Weller RE, Cook EW, 3rd, Twieg DB, Knowlton RC, Cox JE. Kích hoạt hệ thống phần thưởng rộng rãi ở phụ nữ béo phì để phản ứng với hình ảnh của thực phẩm có hàm lượng calo cao. Thần kinh. 2008; 41 (2): 636 XN XNX. [PubMed]
  40. Talairach J, Tournoux P. Co-planar Steriotaxic atlas của não người. Hệ thống tỷ lệ chiều 3: Một cách tiếp cận hình ảnh não. New York: Nhà xuất bản y khoa Thieme, Inc. KHAI THÁC.
  41. Tataranni PA, Gautier JF, Chen K, Uecker A, Bandy D, Salbe AD, et al. Thần kinh tương quan giữa đói và bão hòa ở người sử dụng chụp cắt lớp phát xạ positron. Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ. 1999; 96 (8): 4569 XN XNX. [Bài viết miễn phí của PMC] [PubMed]
  42. ROLow ND, Fowler JS, Wang GJ, Swanson JM, Telang F. Dopamine trong lạm dụng và nghiện ma túy: Kết quả nghiên cứu hình ảnh và ý nghĩa điều trị. Lưu trữ Thần kinh học. 2007; 64 (11): 1575 XN XNX. [PubMed]
  43. Wang GJ, ROLow ND, Thanos PK, Fowler JS. Sự giống nhau giữa béo phì và nghiện ma túy được đánh giá bằng hình ảnh thần kinh: Một tổng quan khái niệm. Tạp chí bệnh gây nghiện. 2004; 23 (3): 39 XN XNX. [PubMed]