Xu hướng Cogn Sci. Tháng 2011 năm 15;1(37):46-10.1016. doi: 2010.11.001/j.tics.2010. Epub 24 ngày XNUMX tháng XNUMX.
nguồn
Viện lạm dụng ma túy quốc gia, Viện sức khỏe quốc gia, Bethesda, MD 20892, Hoa Kỳ. [email được bảo vệ]
Tóm tắt
Khả năng chống lại cảm giác thèm ăn đòi hỏi hoạt động bình thường của các mạch thần kinh liên quan đến việc kiểm soát từ trên xuống để chống lại các phản ứng có điều kiện dự đoán phần thưởng từ việc ăn thức ăn và mong muốn ăn thức ăn đó. TÔICác nghiên cứu về hình ảnh học cho thấy các đối tượng béo phì có thể bị suy giảm các con đường dopaminergic điều chỉnh hệ thống thần kinh liên quan đến độ nhạy, điều hòa và kiểm soát phần thưởng. Người ta biết rằng các peptide thần kinh điều chỉnh cân bằng năng lượng (quá trình cân bằng nội môi) thông qua vùng dưới đồi cũng điều chỉnh hoạt động của các tế bào dopamine và sự phóng chiếu của chúng vào các vùng liên quan đến quá trình bổ ích làm cơ sở cho việc ăn uống. Người ta cho rằng đây cũng có thể là một cơ chế trong đó việc ăn quá nhiều và kết quả là khả năng chống lại các tín hiệu cân bằng đồng nhất làm suy yếu chức năng của các mạch liên quan đến độ nhạy, điều hòa và kiểm soát nhận thức.
Giới thiệu
Một phần ba dân số trưởng thành ở Hoa Kỳ bị béo phì [chỉ số khối cơ thể (BMI) ≥30 kg m-2] [1]. Thực tế này có ý nghĩa sâu rộng và tốn kém, bởi vì béo phì có liên quan chặt chẽ với các biến chứng y tế nghiêm trọng (ví dụ như tiểu đường, bệnh tim, gan nhiễm mỡ và một số bệnh ung thư) [2]. Không có gì đáng ngạc nhiên, chi phí chăm sóc sức khỏe riêng do béo phì ở Mỹ đã ước tính lên tới gần 150 tỷ USD [3].
Các yếu tố xã hội và văn hóa chắc chắn góp phần gây ra dịch bệnh này. Cụ thể, những môi trường thúc đẩy thói quen ăn uống không lành mạnh (tiếp cận phổ biến với đồ ăn vặt và đồ ăn vặt đã qua chế biến nhiều) và việc ít vận động thể chất được cho là có vai trò cơ bản trong vấn đề béo phì phổ biến (Trang web về thừa cân và béo phì của Trung tâm Kiểm soát và Phòng ngừa Dịch bệnh; http://www.cdc.gov/obesity/index.html). Tuy nhiên, các yếu tố cá nhân cũng giúp xác định ai sẽ (hoặc không) bị béo phì trong những môi trường này. Dựa trên các nghiên cứu di truyền, các yếu tố di truyền được ước tính đóng góp từ 45% đến 85% sự thay đổi của BMI [4,5]. Mặc dù các nghiên cứu di truyền đã tiết lộ những đột biến điểm được biểu hiện quá mức ở những người béo phì [4], phần lớn, béo phì được cho là do đa gen kiểm soát [6,7]. Thật vậy, nghiên cứu phân tích liên kết toàn bộ bộ gen (GWAS) gần đây nhất được thực hiện trên 249,796 cá nhân gốc Châu Âu đã xác định được 32 locus liên quan đến BMI. Tuy nhiên, những locus này chỉ giải thích được 1.5% phương sai của BMI [8]. Hơn nữa, người ta ước tính rằng các nghiên cứu của GWAS với mẫu lớn hơn sẽ có thể xác định được thêm 250 locus có ảnh hưởng đến BMI. Tuy nhiên, ngay cả với các biến thể chưa được khám phá, người ta ước tính rằng các tín hiệu từ các locus biến thể phổ biến sẽ chỉ chiếm 6–11% biến thể di truyền trong BMI (dựa trên khả năng di truyền ước tính là 40–70%). Lời giải thích hạn chế về sự khác biệt từ các nghiên cứu di truyền này có khả năng phản ánh sự tương tác phức tạp giữa các yếu tố riêng lẻ (được xác định bởi di truyền) và cách thức các cá nhân liên quan đến môi trường nơi thực phẩm có sẵn rộng rãi, không chỉ là nguồn dinh dưỡng mà còn cũng như một phần thưởng mạnh mẽ thúc đẩy việc ăn uống [9].
Vùng dưới đồi [thông qua các peptide thần kinh điều hòa như leptin, cholecystokinin (CCK), ghrelin, orexin, insulin, peptide thần kinh Y (NPY) và thông qua việc cảm nhận các chất dinh dưỡng như glucose, axit amin và axit béo] được công nhận là bộ não chính khu vực điều chỉnh lượng thức ăn ăn vào vì nó liên quan đến nhu cầu calo và dinh dưỡng [10–13]. Đặc biệt, nhân vòng cung thông qua các kết nối của nó với các nhân vùng dưới đồi khác và các vùng não ngoài vùng dưới đồi, bao gồm cả nhân bó đơn độc, điều chỉnh lượng thức ăn cân bằng nội môi [12] và có liên quan đến bệnh béo phì [14–16] (Hình 1a, bảng bên trái). Tuy nhiên, ngày càng có nhiều bằng chứng cho thấy các mạch não khác ngoài những mạch điều chỉnh cảm giác đói và no đều liên quan đến việc tiêu thụ thực phẩm và béo phì.y [17]. Cụ thể, một số vùng limbic [nhân accumbens (NAc), amygdala và hippocampus] và các vùng vỏ não [vỏ não trán ổ mắt (OFC), hồi vành (ACC) và thùy đảo] và các hệ thống dẫn truyền thần kinh (dopamine, serotonin, opioid và cannabinoid) cũng như vùng dưới đồi có liên quan đến tác dụng bổ ích của thực phẩm [18] (Hình 1a, bảng bên phải). Ngược lại, sự điều chỉnh lượng thức ăn ăn vào của vùng dưới đồi dường như dựa vào phần thưởng và hệ thần kinh động lực để sửa đổi hành vi ăn uống [19–21].
Dựa trên những phát hiện từ nghiên cứu hình ảnh, một mô hình béo phì gần đây đã được đề xuất, trong đó việc ăn quá nhiều phản ánh sự mất cân bằng giữa các mạch thúc đẩy hành vi (vì chúng liên quan đến việc khen thưởng và điều hòa).) và các mạch kiểm soát và ức chế các phản ứng tiền tiềm năng [22]. Mô hình này xác định bốn mạch chính: (i) phần thưởng-sự nổi bật; (ii) động lực-động lực; (iii) học tập-điều hòa; và (iv) kiểm soát ức chế – điều hòa cảm xúc – chức năng điều hành. Điều đáng chú ý là mô hình này còn có thể áp dụng cho người nghiện ma túy.
In những cá nhân dễ bị tổn thương, việc tiêu thụ số lượng lớn thực phẩm hợp khẩu vị (hoặc nghiện ma túy) có thể làm đảo lộn sự tương tác cân bằng giữa các mạch này, dẫn đến giá trị củng cố của thực phẩm được nâng cao (hoặc nghiện ma túy) và làm suy yếu mạch điều khiển. Sự xáo trộn này là hậu quả của quá trình học tập có điều kiện và việc đặt lại ngưỡng khen thưởng sau khi tiêu thụ một lượng lớn thực phẩm có hàm lượng calo cao (hoặc nghiện ma túy) bởi các cá nhân có nguy cơ. Việc làm suy yếu các mạng lưới từ trên xuống của vỏ não điều chỉnh các phản ứng tiền tiềm năng dẫn đến tính bốc đồng và cưỡng bức ăn vào (hoặc bắt buộc phải sử dụng ma túy trong tình trạng nghiện).
Bài viết này thảo luận về bằng chứng liên kết các mạch thần kinh liên quan đến kiểm soát từ trên xuống với những mạch liên quan đến phần thưởng và động lực cũng như sự tương tác của chúng với các tín hiệu ngoại vi điều chỉnh lượng thức ăn cân bằng nội môi.
Thức ăn là phần thưởng tự nhiên mạnh mẽ và là tác nhân kích thích điều hòa
Một số loại thực phẩm, đặc biệt là những loại giàu đường và chất béo, là những phần thưởng có giá trị [23] thúc đẩy việc ăn uống (ngay cả khi không có nhu cầu về năng lượng) và kích hoạt mối liên hệ đã học được giữa kích thích và phần thưởng (điều hòa). Về mặt tiến hóa, đặc tính này của thực phẩm hợp khẩu vị từng có lợi vì nó đảm bảo rằng thực phẩm được ăn khi có sẵn, giúp cơ thể dự trữ năng lượng (dưới dạng chất béo) cho nhu cầu trong tương lai trong môi trường nơi nguồn thực phẩm khan hiếm và/hoặc không đáng tin cậy. Tuy nhiên, trong xã hội hiện đại, nơi thực phẩm được cung cấp rộng rãi, sự thích nghi này đã trở thành một trở ngại.
Một số chất dẫn truyền thần kinh, bao gồm dopamine (DA), cannabinoids, opioid và serotonin, cũng như các chất thần kinh liên quan đến điều hòa cân bằng nội môi lượng thức ăn ăn vào, chẳng hạn như orexin, leptin và ghrelin, có liên quan đến tác dụng bổ ích của thực phẩm [24–26]. DA đã được điều tra kỹ lưỡng nhất và có đặc điểm tốt nhất. Nó là phần thưởng điều chỉnh chất dẫn truyền thần kinh quan trọng (phần thưởng tự nhiên và thuốc), nó thực hiện chủ yếu thông qua các dự đoán từ vùng não bụng (VTA) vào NAc [27]. Các dự báo DA khác cũng có liên quan, bao gồm vùng lưng (caudate và putamen), vỏ não (OFC và ACC) và các vùng limbic (hippocampus và amygdala) và vùng dưới đồi. Thật vậy, ở người, việc ăn thức ăn hợp khẩu vị đã được chứng minh là giải phóng DA ở thể vân tương ứng với mức độ khoái cảm tự báo cáo có được từ việc ăn thức ăn [28]. Tuy nhiên, sự tham gia của DA vào phần thưởng phức tạp hơn việc mã hóa đơn thuần giá trị khoái lạc. Khi lần đầu tiên tiếp xúc với phần thưởng thực phẩm (hoặc phần thưởng bất ngờ), việc bắn ra các tế bào thần kinh DA trong VTA sẽ tăng lên dẫn đến sự gia tăng giải phóng DA trong NAc [29]. Tuy nhiên, khi tiếp xúc nhiều lần với phần thưởng thực phẩm, phản ứng DA sẽ hình thành và dần dần được chuyển sang các kích thích liên quan đến phần thưởng thực phẩm (ví dụ: mùi thức ăn), sau đó được xử lý như một yếu tố dự đoán về phần thưởng (trở thành một gợi ý có điều kiện). để nhận phần thưởng) [30,31]; Sau đó, tín hiệu DA phản hồi lại tín hiệu sẽ dùng để truyền tải 'lỗi dự đoán phần thưởng' [31]. Các glutamatergic rộng rãi hướng tới các tế bào thần kinh DA từ các vùng liên quan đến cảm giác (vỏ não hoặc vỏ não cơ bản), cân bằng nội môi (vùng dưới đồi), phần thưởng (NAc), cảm xúc (amygdala và hippocampus) và đa phương thức (OFC để phân bổ độ mặn) điều chỉnh hoạt động của chúng để đáp ứng với phần thưởng và tín hiệu có điều kiện [32]. Cụ thể, các hình chiếu từ amygdala và OFC đến tế bào thần kinh DA và NAc có liên quan đến phản ứng có điều kiện đối với thực phẩm [33]. Thật vậy, các nghiên cứu hình ảnh cho thấy rằng khi các đối tượng nam giới không béo phì được yêu cầu ức chế cảm giác thèm ăn khi tiếp xúc với tín hiệu thức ăn, họ đã giảm hoạt động trao đổi chất ở hạch hạnh nhân và OFC [cũng như vùng hải mã (xem thêm Box 1), thùy não và thể vân]; sự giảm OFC có liên quan đến việc giảm cảm giác thèm ăn [34].
Các tín hiệu có điều kiện có thể gợi ý việc cho ăn ngay cả ở những con chuột đã no [30] và, ở người, các nghiên cứu hình ảnh đã chỉ ra rằng việc tiếp xúc với tín hiệu thức ăn sẽ làm tăng DA ở thể vân có liên quan đến mong muốn ăn thức ăn [35]. Ngoài việc liên quan đến điều hòa, DA còn liên quan đến động lực thực hiện các hành vi cần thiết để mua và tiêu thụ thực phẩm. Thật vậy, sự tham gia của DA trong việc khen thưởng thực phẩm có liên quan đến động cơ nổi bật hoặc 'muốn' thực phẩm trái ngược với 'thích' thực phẩm [36] (Box 2), một hiệu ứng có thể liên quan đến vân lưng và có lẽ cả NAc [37]. DA có một vai trò quan trọng trong bối cảnh này đến nỗi những con chuột biến đổi gen không tổng hợp DA sẽ chết vì đói do thiếu động lực để ăn [37]. Việc khôi phục sự dẫn truyền thần kinh DA ở thể vân sẽ cứu được những động vật này, trong khi việc khôi phục nó ở NAc thì không.
Các đặc tính khoái lạc ('thích') của thực phẩm dường như phụ thuộc vào chất dẫn truyền thần kinh opioid, cannabinoid và GABA [36]. Các đặc tính 'thích' này của thực phẩm được xử lý ở các vùng thưởng bao gồm vùng dưới đồi, NAc, bụng pallidum, OFC [9,27,38] và insula (vùng vị giác chính trong não) [39].
Tín hiệu opioid ở NAc (trong vỏ) và pallidum bụng xuất hiện để điều hòa việc 'thích' thức ăn [40]. Ngược lại, tín hiệu opioid trong hạch hạnh nhân cơ bản có liên quan đến việc truyền tải các đặc tính cảm xúc của thực phẩm, từ đó điều chỉnh giá trị khuyến khích của thực phẩm và hành vi tìm kiếm phần thưởng, do đó cũng góp phần tạo nên 'muốn' thực phẩm [41]. Điều thú vị là, ở loài gặm nhấm đã tiếp xúc với chế độ ăn nhiều đường, thử thách dược lý với naloxone (thuốc đối kháng thuốc phiện không có tác dụng ở chuột đối chứng) gây ra hội chứng cai thuốc phiện tương tự như hội chứng được quan sát thấy ở động vật đã tiếp xúc lâu dài với thuốc opioid [42]. Ngoài ra, việc con người hoặc động vật thí nghiệm tiếp xúc với đường sẽ tạo ra phản ứng giảm đau [43], điều này cho thấy rằng đường (và có lẽ cả các loại thực phẩm ngon miệng khác) có khả năng trực tiếp làm tăng mức opioid nội sinh. Một câu hỏi nghiên cứu nổi lên từ những dữ liệu này là liệu ở người, chế độ ăn kiêng có gây ra hội chứng cai thuốc nhẹ có thể góp phần tái phát hay không.
Endocannabinoids, chủ yếu thông qua tín hiệu thụ thể CB1 cannabinoid (ngược lại với thụ thể CB2), có liên quan đến cả cơ chế cân bằng nội môi và bổ ích của lượng thức ăn ăn vào và tiêu hao năng lượng [44–46]. Sự điều hòa cân bằng nội môi được điều hòa một phần thông qua các nhân cung và nhân cạnh não thất ở vùng dưới đồi và thông qua nhân của đường đơn độc trong thân não, và sự điều hòa các quá trình khen thưởng được điều hòa một phần thông qua các tác động ở NAc, vùng dưới đồi và thân não. Do đó, hệ thống cannabinoid là mục tiêu quan trọng trong việc phát triển thuốc điều trị bệnh béo phì và hội chứng chuyển hóa. Tương tự, việc điều chỉnh hành vi ăn uống bằng serotonin bao gồm cả điều hòa khen thưởng và cân bằng nội môi và nó cũng là mục tiêu để phát triển các loại thuốc chống béo phì [47–50].
Song song đó, ngày càng có nhiều bằng chứng cho thấy các chất điều hòa cân bằng năng lượng ngoại vi, chẳng hạn như leptin, insulin, orexin, ghrelin và PYY, cũng điều chỉnh các hành vi không cân bằng nội môi và điều chỉnh các đặc tính bổ ích của thực phẩm [50]. Những peptide thần kinh này cũng có thể liên quan đến việc kiểm soát nhận thức đối với lượng thức ăn ăn vào và điều hòa các kích thích từ thức ăn [51]. Cụ thể, chúng có thể tương tác với các thụ thể nhận thức trong tế bào thần kinh VTA DA não giữa, chúng không chỉ chiếu tới NAc mà còn tới các vùng trước trán và vùng limbic; trên thực tế, nhiều trong số chúng cũng biểu hiện thụ thể ở vùng trán, ở vùng hải mã và amygdala [50].
Insulin, một trong những hormone chính liên quan đến việc điều hòa chuyển hóa glucose, đã được chứng minh là làm giảm phản ứng của limbic (bao gồm cả vùng thưởng cho não) và vùng vỏ não trong não người đối với kích thích thức ăn. Ví dụ, trong các biện pháp kiểm soát sức khỏe, insulin làm giảm hoạt động của vùng hải mã, vỏ não trước và vỏ thị giác để phản ứng với hình ảnh thực phẩm [52]. Ngược lại, các đối tượng kháng insulin (bệnh nhân tiểu đường tuýp 2) cho thấy sự kích hoạt mạnh hơn ở các vùng limbic (hạch hạnh nhân, thể vân, OFC và thùy đảo) khi tiếp xúc với kích thích thực phẩm so với bệnh nhân không mắc bệnh tiểu đường [53].
ITrong não người, hormone leptin có nguồn gốc từ tế bào mỡ, hoạt động một phần thông qua các thụ thể leptin ở vùng dưới đồi (nhân vòng cung) để giảm lượng thức ăn ăn vào, cũng đã được chứng minh là làm giảm phản ứng của các vùng thưởng cho não đối với các kích thích thực phẩm. Cụ thể, những bệnh nhân bị thiếu hụt leptin bẩm sinh cho thấy sự kích hoạt các mục tiêu mesolimbic DA (NAc và caudate) đối với các kích thích thị giác về thức ăn, có liên quan đến cảm giác thèm ăn, ngay cả khi đối tượng vừa được cho ăn. Ngược lại, kích hoạt mesolimbic không xảy ra sau 1 tuần điều trị bằng leptin (Hình 2a, b). Điều này được giải thích là gợi ý rằng leptin làm giảm các phản ứng bổ ích đối với thức ăn [19]. Một nghiên cứu fMRI khác, cũng được thực hiện với những bệnh nhân bị thiếu leptin bẩm sinh, cho thấy rằng điều trị bằng leptin làm giảm sự kích hoạt các vùng liên quan đến cảm giác đói (vỏ não, vỏ não và thái dương) trong khi nó tăng cường kích hoạt các vùng liên quan đến ức chế nhận thức [vỏ não trước trán (PFC)] khi tiếp xúc với kích thích thực phẩm [20]. Do đó, hai nghiên cứu này cung cấp bằng chứng cho thấy, trong não người, leptin điều chỉnh hoạt động của các vùng não không chỉ liên quan đến quá trình cân bằng nội môi mà còn với các phản ứng bổ ích và kiểm soát ức chế.
Các hormone trong ruột cũng xuất hiện để điều chỉnh phản ứng của các vùng thưởng cho não đối với các kích thích về thức ăn trong não người. Ví dụ, peptit YY3-36 (PYY), được giải phóng từ tế bào ruột sau bữa ăn và làm giảm lượng thức ăn ăn vào, đã được chứng minh là điều chỉnh quá trình chuyển đổi quy định lượng thức ăn ăn vào bằng các mạch cân bằng nội môi (tức là vùng dưới đồi) sang quy định của nó bằng các mạch thưởng trong quá trình chuyển từ đói sang no . Cụ thể, khi nồng độ PYY trong huyết tương cao (như khi no), việc kích hoạt OFC do kích thích thực phẩm sẽ dự đoán tiêu cực lượng thức ăn ăn vào; trong khi đó khi mức PYY trong huyết tương thấp (như khi thiếu thức ăn), kích hoạt vùng dưới đồi dự đoán tích cực lượng thức ăn ăn vào [54]. Điều này được giải thích là phản ánh rằng PYY làm giảm các khía cạnh bổ ích của thực phẩm thông qua việc điều chế OFC. Ngược lại, ghrelin (một loại hormone có nguồn gốc từ dạ dày tăng lên khi đói và kích thích ăn uống) được chứng minh là làm tăng sự kích hoạt để đáp ứng với kích thích thức ăn ở các vùng thưởng cho não (amygdala, OFC, thùy trước và thể vân) và sự kích hoạt của chúng là liên quan đến việc tự báo cáo về cơn đói (Hình 2c,d). Điều này được giải thích là phản ánh sự tăng cường các phản ứng mang tính khoái lạc và khuyến khích đối với các tín hiệu liên quan đến thực phẩm của ghrelin [55]. Nhìn chung, những phát hiện này cũng phù hợp với sự kích hoạt não vùng khác biệt để đáp ứng với kích thích thức ăn ở những người no và những người nhịn ăn; việc kích hoạt các vùng khen thưởng để đáp ứng với kích thích thực phẩm bị giảm trong thời gian no khi so sánh với trạng thái nhịn ăn [15].
Những quan sát này chỉ ra sự chồng chéo giữa hệ thống thần kinh điều chỉnh phần thưởng và/hoặc sự củng cố và hệ thống điều chỉnh chuyển hóa năng lượng. (Hình 1b). Các tín hiệu ngoại vi điều chỉnh tín hiệu cân bằng nội môi đối với thực phẩm dường như làm tăng độ nhạy cảm của vùng não rìa đối với kích thích thực phẩm khi chúng gây cảm giác thèm ăn (ghrelin) và giảm độ nhạy cảm với kích hoạt khi chúng gây chán ăn (leptin và insulin). Tương tự như vậy, độ nhạy cảm của vùng não thưởng đối với kích thích thực phẩm khi thiếu thức ăn tăng lên, trong khi nó giảm đi khi no. Do đó, cân bằng nội môi và mạch thưởng hoạt động phối hợp để thúc đẩy hành vi ăn uống trong điều kiện thiếu thốn và hạn chế lượng thức ăn ăn vào trong điều kiện no. Sự gián đoạn sự tương tác giữa cân bằng nội môi và mạch khen thưởng có thể thúc đẩy ăn quá nhiều và góp phần gây béo phì (Hình 1). Mặc dù các peptide khác [peptide giống glucagon-1 (GLP-1), CKK, Bombesin và amylin] cũng điều chỉnh lượng thức ăn ăn vào thông qua hoạt động ở vùng dưới đồi, nhưng tác dụng ngoài vùng dưới đồi của chúng ít được chú ý hơn [12]. Vì vậy, vẫn còn nhiều điều cần phải tìm hiểu, bao gồm cả sự tương tác giữa cơ chế cân bằng nội môi và không cân bằng nội môi điều chỉnh lượng thức ăn ăn vào và sự liên quan của chúng đến bệnh béo phì.
Sự gián đoạn trong việc khen thưởng và điều chỉnh thức ăn ở những người thừa cân và béo phì
Các nghiên cứu tiền lâm sàng và lâm sàng đã cung cấp bằng chứng về việc giảm tín hiệu DA ở các vùng giai đoạn đầu [giảm thụ thể DAD2 (D2R) và giải phóng DA], có liên quan đến phần thưởng (NAc) nhưng cũng với thói quen và thói quen (vân lưng) ở bệnh béo phì [56–58]. Điều quan trọng là, việc giảm D2R trong giai đoạn đầu có liên quan đến việc bắt buộc ăn vào ở loài gặm nhấm béo phì [59] và giảm hoạt động trao đổi chất ở OFC và ACC ở người béo phì [60] (Hình 3a c). Cho rằng rối loạn chức năng của OFC và ACC dẫn đến tính cưỡng bức [đã xem xét 61], đây có thể là cơ chế mà tín hiệu D2R ở giai đoạn đầu thấp tạo điều kiện cho chứng tăng nuốt [62]. Tín hiệu liên quan đến D2R giảm cũng có khả năng làm giảm độ nhạy cảm với các phần thưởng tự nhiên, sự thiếu hụt mà những người béo phì có thể cố gắng bù đắp tạm thời bằng cách ăn quá nhiều [63]. Giả thuyết này phù hợp với bằng chứng tiền lâm sàng cho thấy rằng hoạt động DA giảm trong VTA dẫn đến sự gia tăng đáng kể việc tiêu thụ thực phẩm giàu chất béo [64].
Thật vậy, so với những người có cân nặng bình thường, những người béo phì được xem hình ảnh về thực phẩm có hàm lượng calo cao (chất kích thích mà họ bị điều hòa) cho thấy sự kích hoạt thần kinh tăng lên ở các vùng là một phần của mạch khen thưởng và động lực (NAc, vân lưng, OFC , ACC, amygdala, hồi hải mã và thùy đảo) [65]. Ngược lại, trong các biện pháp kiểm soát cân nặng bình thường, việc kích hoạt ACC và OFC (các vùng liên quan đến phân bổ độ mặn chiếu vào NAc) trong quá trình trình bày thực phẩm có hàm lượng calo cao được phát hiện là có mối tương quan nghịch với chỉ số BMI của họ [66]. Điều này cho thấy sự tương tác năng động giữa lượng thức ăn ăn vào (phản ánh một phần bởi chỉ số BMI) và khả năng phản ứng của các vùng thưởng đối với thực phẩm có hàm lượng calo cao (phản ánh qua việc kích hoạt OFC và ACC) ở những người có cân nặng bình thường, bị mất trong béo phì.
Đáng ngạc nhiên là, những người béo phì, khi so sánh với những người gầy, ít kích hoạt các mạch khen thưởng hơn từ việc tiêu thụ thực phẩm thực tế (phần thưởng thực phẩm tiêu dùng), trong khi họ cho thấy sự kích hoạt nhiều hơn các vùng vỏ não cảm giác cơ thể xử lý cảm giác ngon miệng khi họ dự đoán mức tiêu thụ [67] (Hình 4). Phát hiện thứ hai phù hợp với một nghiên cứu báo cáo hoạt động trao đổi chất glucose cơ bản tăng lên (một dấu hiệu của chức năng não) ở các vùng cảm giác cơ thể xử lý cảm giác ngon miệng, bao gồm cả vùng đảo, ở người béo phì so với người gầy [68] (Hình 3d,e). Hoạt động tăng cường của các vùng xử lý độ ngon miệng có thể khiến các đối tượng béo phì ưa thích thực phẩm hơn các chất tăng cường tự nhiên khác, trong khi việc giảm kích hoạt các mục tiêu dopaminergic do mức tiêu thụ thực phẩm thực tế có thể dẫn đến tiêu thụ quá mức như một phương tiện để bù đắp cho tín hiệu DA yếu [69].
Những phát hiện hình ảnh này phù hợp với độ nhạy tăng cường của mạch thưởng đối với các kích thích có điều kiện (xem thực phẩm có hàm lượng calo cao) dự đoán phần thưởng, nhưng độ nhạy giảm đi đối với tác dụng bổ ích của việc tiêu thụ thực phẩm thực tế trong con đường dopaminergic ở bệnh béo phì. Chúng tôi đưa ra giả thuyết rằng, trong trường hợp có sự không khớp giữa phần thưởng mong đợi và việc giao hàng không đáp ứng được kỳ vọng này, điều này sẽ thúc đẩy hành vi cưỡng bức ăn uống như một nỗ lực để đạt được mức phần thưởng mong đợi. Mặc dù việc không đạt được phần thưởng như mong đợi đi kèm với việc giảm hoạt động bắn tế bào DA ở động vật thí nghiệm [70], theo hiểu biết của chúng tôi, ý nghĩa hành vi của việc giảm như vậy (khi phần thưởng thực phẩm nhỏ hơn dự kiến) vẫn chưa được điều tra.
Song song với những thay đổi kích hoạt này trong mạch thưởng ở những đối tượng béo phì, các nghiên cứu hình ảnh cũng đã ghi nhận sự giảm nhất quán về khả năng phản ứng của vùng dưới đồi đối với tín hiệu no ở những đối tượng béo phì [71,72].
Bằng chứng về sự gián đoạn nhận thức ở những người thừa cân và béo phì
Ngày càng có nhiều bằng chứng cho thấy béo phì có liên quan đến sự suy giảm chức năng nhận thức nhất định, chẳng hạn như chức năng điều hành, sự chú ý và trí nhớ. [73–75]. Thật vậy, khả năng ức chế sự thôi thúc ăn những món ăn mong muốn là khác nhau giữa các cá nhân và có thể là một trong những yếu tố góp phần khiến họ dễ bị ăn quá nhiều [34]. Ảnh hưởng bất lợi của béo phì đến nhận thức cũng được phản ánh ở tỷ lệ mắc chứng rối loạn tăng động giảm chú ý (ADHD) cao hơn [76], Bệnh Alzheimer và các bệnh mất trí nhớ khác [77], teo vỏ não [78] và bệnh chất trắng [79] ở những đối tượng béo phì. Mặc dù các tình trạng bệnh lý đi kèm (ví dụ như bệnh lý mạch máu não, tăng huyết áp và tiểu đường) được biết là có ảnh hưởng xấu đến nhận thức, nhưng cũng có bằng chứng cho thấy bản thân chỉ số BMI cao có thể làm suy giảm các lĩnh vực nhận thức khác nhau, đặc biệt là chức năng điều hành [75].
Mặc dù có một số mâu thuẫn giữa các nghiên cứu, dữ liệu hình ảnh não cũng cung cấp bằng chứng về những thay đổi về cấu trúc và chức năng liên quan đến chỉ số BMI cao trong các biện pháp kiểm soát lành mạnh. Ví dụ, một nghiên cứu MRI được thực hiện ở phụ nữ lớn tuổi sử dụng hình thái voxel-wise cho thấy mối tương quan nghịch giữa BMI và khối lượng chất xám (bao gồm cả vùng trán), trong OFC, có liên quan đến chức năng điều hành bị suy giảm [80]. Sử dụng phương pháp chụp cắt lớp phát xạ positron (PET) để đo quá trình chuyển hóa glucose trong não ở những người kiểm soát lành mạnh, mối tương quan nghịch cũng được thể hiện giữa BMI và hoạt động trao đổi chất ở PFC (mặt lưng và OFC) và trong ACC. Trong nghiên cứu này, hoạt động trao đổi chất trong PFC dự đoán hiệu suất của các đối tượng trong các bài kiểm tra chức năng điều hành [81]. Tương tự, một nghiên cứu quang phổ NMR ở nhóm đối chứng ở độ tuổi trung niên và người già khỏe mạnh cho thấy BMI có liên quan nghịch với mức độ N-acetyl-aspartate (một dấu hiệu đánh giá tính toàn vẹn của tế bào thần kinh) ở vỏ não trước và ACC [79,82].
Các nghiên cứu hình ảnh não so sánh những người béo phì và những người gầy cũng cho thấy mật độ chất xám thấp hơn ở các vùng phía trước (mang trán và hồi trán giữa) cũng như ở hồi sau trung tâm và bột bả.N [83]. Một nghiên cứu khác, không tìm thấy sự khác biệt về khối lượng chất xám giữa người béo phì và người gầy, đã báo cáo mối tương quan tích cực giữa khối lượng chất trắng trong cấu trúc cơ bản của não và tỷ lệ eo:hông; một xu hướng đã bị đảo ngược một phần do chế độ ăn kiêng [84].
Cuối cùng, vai trò của DA trong kiểm soát ức chế đã được công nhận rõ ràng và sự gián đoạn của nó có thể góp phần gây ra các rối loạn hành vi mất kiểm soát, chẳng hạn như béo phì. Mối tương quan nghịch giữa BMI và D2R giai đoạn đầu đã được báo cáo ở người béo phì [58] cũng như ở các đối tượng thừa cân [85]. Như đã thảo luận ở trên, mức độ sẵn có của D2R thấp hơn bình thường ở thể vân của những người béo phì có liên quan đến việc giảm hoạt động trao đổi chất ở PFC và ACC [60]. Những phát hiện này cho thấy sự thích ứng thần kinh trong tín hiệu DA là tác nhân góp phần gây ra sự phá vỡ các vùng vỏ não phía trước liên quan đến thừa cân và béo phì. Hiểu rõ hơn về những gián đoạn này có thể giúp hướng dẫn các chiến lược cải thiện hoặc thậm chí có thể đảo ngược những suy giảm cụ thể trong các lĩnh vực nhận thức quan trọng.
Ví dụ: giảm giá trì hoãn, là xu hướng giảm giá trị phần thưởng do chức năng của sự chậm trễ tạm thời trong việc giao nó, là một trong những hoạt động nhận thức được nghiên cứu rộng rãi nhất liên quan đến các rối loạn liên quan đến tính bốc đồng và cưỡng bức. Trì hoãn giảm giá đã được điều tra toàn diện nhất ở những người lạm dụng ma túy, những người thích những phần thưởng nhỏ nhưng ngay lập tức hơn là những phần thưởng lớn nhưng bị trì hoãn [86]. Một số nghiên cứu được thực hiện ở những người béo phì cũng chỉ ra rằng những người này thể hiện sự ưa thích những phần thưởng cao, ngay lập tức, mặc dù có nhiều khả năng phải chịu những tổn thất cao hơn trong tương lai [87,88]. Hơn nữa, một mối tương quan tích cực giữa BMI và chiết khấu hyperbol, theo đó các khoản hoàn trả âm trong tương lai được chiết khấu ít hơn so với các khoản hoàn trả tích cực trong tương lai, đã được báo cáo gần đây [89]. Giảm giá chậm trễ dường như phụ thuộc vào chức năng của vân bụng (nơi đặt NAc) [90,91] và của PFC, bao gồm OFC [92] và rất nhạy cảm với các thao tác DA [93].
Điều thú vị là, các tổn thương của OFC ở động vật có thể làm tăng hoặc giảm mức độ ưa thích những phần thưởng nhỏ ngay lập tức so với những phần thưởng lớn hơn bị trì hoãn [94,95]. Hiệu ứng hành vi có vẻ nghịch lý này có khả năng phản ánh thực tế là ít nhất hai thao tác được xử lý thông qua OFC; một là thuộc tính nổi bật, qua đó chất củng cố có được giá trị động lực khuyến khích, và thứ hai là kiểm soát các thôi thúc có tiềm năng [96]. Rối loạn chức năng của OFC có liên quan đến khả năng suy giảm trong việc sửa đổi giá trị động lực khuyến khích của chất tăng cường như một chức năng của bối cảnh mà nó xảy ra (tức là làm giảm giá trị khuyến khích của thực phẩm khi cảm thấy no), có thể dẫn đến việc tiêu thụ thực phẩm bắt buộc [97]. Nếu kích thích có tính củng cố cao (chẳng hạn như tín hiệu về thức ăn và thức ăn đối với một đối tượng béo phì), thì giá trị kích thích được nâng cao của chất tăng cường sẽ dẫn đến động lực tăng cường để mua nó, điều này có thể xuất hiện dưới dạng sẵn sàng trì hoãn sự hài lòng (chẳng hạn như dành thời gian cho xếp hàng dài để mua kem).
Tuy nhiên, trong bối cảnh thực phẩm luôn sẵn có, việc tăng cường độ mặn tương tự có thể kích hoạt các hành vi bốc đồng (chẳng hạn như mua và ăn sô cô la đặt cạnh quầy thu ngân ngay cả khi không nhận thức được trước đó về mong muốn của món hàng đó). Sự rối loạn chức năng của OFC (và của ACC) làm suy yếu khả năng kiềm chế những thôi thúc có tiềm năng trước, dẫn đến tính bốc đồng và tỷ lệ chiết khấu bị trì hoãn quá mức.
Thực phẩm cho tư tưởng
ITừ các bằng chứng thu thập được trình bày ở đây, có vẻ như một phần đáng kể những người béo phì biểu hiện sự mất cân bằng giữa độ nhạy tăng cường của mạch thưởng với các kích thích có điều kiện liên quan đến thực phẩm giàu năng lượng và chức năng suy giảm của mạch điều khiển điều hành làm suy yếu khả năng kiểm soát ức chế hơn những hành vi thèm ăn. Bất kể sự mất cân bằng này gây ra hay là do ăn quá nhiều một cách bệnh lý, hiện tượng này gợi nhớ đến xung đột giữa các mạch khen thưởng, điều hòa và động lực và mạch kiểm soát ức chế đã được báo cáo trong chứng nghiện. [98].
Kiến thức tích lũy trong hai thập kỷ qua về cơ sở di truyền, thần kinh và môi trường của bệnh béo phì không còn nghi ngờ gì nữa rằng cuộc khủng hoảng hiện nay đã nảy sinh từ sự mất kết nối giữa sinh học thần kinh thúc đẩy việc tiêu thụ thực phẩm ở loài chúng ta và sự phong phú, đa dạng của các kích thích thực phẩm do chúng ta điều khiển. hệ thống kinh tế và xã hội. Tin tốt là việc hiểu rõ các cấu trúc hành vi sâu xa góp phần duy trì đại dịch béo phì chính là chìa khóa cho giải pháp cuối cùng của nó (xem thêm Hộp 3 và 4).
dự án
;