在肥胖与正常体重成人（2012）进食后，高热量皮质激素对高热量食物的影响更大（XNUMX）

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

Dimitropoulos A.1, Tkach J, 何A., 肯尼迪J..

抽象

这项研究的目的是确定在超重/肥胖（OB）和正常体重（NW）成年人进食前后对奖励食物线索的神经反应。 根据以前的文献，我们预计与进食前和饮用典型午餐后的NW参与者相比，食物提示与OB对象的差异激活更大。 22名超重/肥胖（11男性）和16正常体重（6男性）个体参与功能性磁共振成像任务，检查在进食前后对高热量食物和低热量食物的视觉线索的神经反应。

T与前列腺，颞区和边缘区域的NW参与者相比，OB组在进食后表现出对高热量和低热量食物的神经反应增加s.

此外，在进食后的OB与NW参与者中，皮质边缘区域（侧向OFC，尾状，前扣带）对高热量食物线索的激活更明显。

这些研究结果表明，对于OB个体，高热量食物提示即使在进食后也显示出与奖赏和成瘾有关的大脑区域的持续反应。 此外，食物提示在NW组进食后没有引起类似的大脑反应，这表明对食物线索的反应中的神经活动随着对这些个体的饥饿减少而减少。

请参阅PMC中的其他文章 引用 已发表的文章。
关键词： 功能磁共振成像，肥胖，奖励系统，皮质醇，OFC，高热量食物

人类的食物摄入受到超过稳态控制的各种因素的影响。 可用性，感官提示（例如，香气，视觉吸引力，味觉）和愉悦是影响人们在饱食后吃什么和吃多少的因素。 鉴于美国和全世界目前的肥胖现状，了解这些因素如何影响食物摄入对健康，福利和经济原因至关重要（里格比，库曼妮卡和詹姆斯，2004年）。 在过去的十年中，食物动机的动物模型得到了食物食欲和奖励系统的无创人类调查的补充。 两者都无序（Dimitropoulos＆Schultz，2008年; Farooqi等，2007）和神经型人群（Gautier等，2000; Goldstone等，2009; Killgore等人，2003; LaBar等，2001; Stoeckel等，2008; Tataranni等，1999; Wang，Volkow，Thanos和Fowler，2004年）已经使用神经影像学技术进行了检查，该技术旨在进一步了解饥饿和饱腹感所涉及的神经机制以及它们与肥胖和紊乱饮食的关系。

迄今为止的研究表明，视觉食物提示激活食物动机并在饥饿时激活神经回路（例如，前额皮质[PFC]，眶额皮质[OFC]，杏仁核，背侧和腹侧纹状体，下丘脑，脑岛），以及高热量食物相对于低卡路里的食物图像，这些区域的线索得到了更大的响应（Killgore等人，2003; LaBar等，2001; Stoeckel等，2008; Wang等人，2004）。 在正常体重和肥胖个体以及各种禁食持续时间中，可以看到对奖励区域中视觉食物线索的神经反应。 食物线索对饱腹感后的神经反应的影响也已经过研究，尽管不经常，研究结果各不相同。 例如，研究表明，正常体重的个体在进食后对食物暗示的活化减少。 LaBar等。 （2001） 发现在功能性磁共振成像（fMRI）期间呈现的食物图片在参与者饥饿时引起杏仁核，海马旁回和右梭形回的更大激活，与通过他们选择的膳食饱食相比。 此外， Goldstone及其同事（2009） 据报道，在吃早餐后，食欲和奖励区域对高热量食物和低热量食物没有显着的差异激活。 相比之下，对超重和肥胖个体的研究表明食物暗示在进食后继续引起神经反应。 特别， 马丁及其同事（2010） 在肥胖参与者摄入500-卡路里餐后，发现大脑活动对内侧前额叶皮质，尾状核，额上回和海马体内食物与物体线索的反应较大。 使用其他方式（例如，食物线索的眼睛跟踪）的研究与fMRI工作一致，表明在肥胖个体中摄取液体膳食后保留的食物线索显着性（Castellanos等，2009).

肥胖与正常体重个体的直接比较也显示出与体重状态相关的食物线索的不同反应（Bruce等人，2010; Geliebter等，2006; Martin等人，2010; Rothemund等人，2007; Stoeckel等，2008）。 总的来说，研究表明，与包括奖励系统区域在内的多个大脑区域的正常体重参与者相比，肥胖个体对食物线索的激活更强。 在饥饿期间，在PFC，OFC，前扣带回，脑岛，杏仁核和纹状体中观察到肥胖参与者与对照相比对食物和对象提示的更大激活（Stoeckel等，2008），在进食后立即在PFC，尾状，海马和颞叶（Martin等人，2010），在纹状体，脑岛，海马和顶叶处于中性食欲状态（既不饥饿也不饱食）（Rothemund等人，2007）。 此外，在禁食和中性食欲状态下，肥胖和正常体重的个体之间已经检查了对食物类型（高热量，低热量，暴食）的差异激活。 例如，肥胖个体对高热量和低热量线索的反应比对壳聚糖等区域的正常体重有更大的反应（Rothemund等人，2007），侧向OFC，内侧PFC，岛叶，纹状体和杏仁核（Stoeckel等，2008）。 有一些证据表明，与超重/肥胖组（如内侧PFC）相比，正常体重中对食物线索的神经元反应更强（Stoeckel等，2008）和时间区域（Martin等人，2010但是，大多数关于正常体重和肥胖/超重组之间直接比较的报告结果表明超重/肥胖个体对食物线索的激活更强。

迄今为止，许多与食物相关的神经影像学文献利用长时间的热量剥夺来检查饥饿期间的神经反应（例如，8-36hrs; Gautier等，2000; Gautier等，2001; Goldstone等，2009; Karhunen，Lappalainen，Vanninen，Kuikka和Uusitupa，1997年; LaBar等，2001; Stoeckel等，2008; Tataranni等，1999）但有一些例外（Killgore等人，2003; Martin等人，2010）。 尚不清楚禁食的持续时间是否会影响神经反应，因为研究在成像方案，预扫描程序和统计方法（例如，对未校正的全脑分析的小体积校正）方面变化很大，其中严格的标准或感兴趣区域（ROI）分析可能影响结果报告。 这里介绍的工作目标是通过确定在两餐之间发生的规范性卡路里剥夺期间奖励食物的神经反应来扩展现有研究。 我们的目的是研究在西方社会的典型日子里发生的更自然的饥饿和饱食。 具体而言，我们的目的是检查在进食前后正常体重和超重/肥胖个体中由高热量食物提示引起的神经反应性。 根据之前的文献，与正常体重的参与者相比，我们期望在食用前和食用典型午餐后，食物提示与超重/肥胖对象的差异激活更大。 我们最感兴趣的是食用后高热量和低热量食物提示的神经反应，因为这些文献缺乏，我们认为这可能说明进食后高度理想食物的持续影响。 我们假设奖励（高热量）食物会在多个大脑区域引起更大的神经反应，包括皮质激素奖励系统（OFC，前扣带，脑岛，腹侧纹状体和杏仁核; Berthoud＆Morrison，2008年; Kringelbach，2004即使在摄入超重和肥胖参与者（以下称为肥胖）的样本的750-卡路里餐与正常体重参与者相比之后。 相比之下，基于以前的文献，我们期望正常体重的参与者与进食前后的肥胖参与者相比，在大脑区域（包括皮质弹性区域）与食物线索（不论热量类型）之间的神经反应较少。

方法

参与者成员

二十二个肥胖（OB）[BMI平均值（SD）：31.6（4.5）]和16正常体重（NW）个体参与了这项研究（见 表1 对于团体特征）。 这些人是从Case Western Reserve大学社区的广告中招募的。 参与者身体健康，视力矫正正常，并且符合MRI扫描条件（即不含铁磁性植入物）。 报告有过精神病或神经系统疾病史，过去6月体重显着减轻或增加的人，或意识丧失的头部受伤者均无资格参加。 所有参与者都给出了明智的书面同意，并因参与而获得经济补偿。 该研究得到了大学医院病例医疗中心人体调查机构审查委员会的批准。

表1 

参与者特征

程序

在12和2pm之间连续扫描参与者进行餐前和餐后扫描。 作为将正常体重和超重/肥胖个体与患有罕见疾病（Prader-Willi综合征; PWS）的个体进行比较的较大项目的一部分，扫描受到关于PWS个体的研究参数的限制。 因此，在不同的日子扫描（因此，平衡餐前和餐后状态）是不可行的。 参与者被要求在8：00am之前在扫描当天预约之前吃一顿清淡的早餐，并且在实验程序完成之前不要进食。 每组中有15名参与者报告吃早餐[禁食时间 - OB：6.2（.68）范围= 5-8hrs，NW：5.6（1.1）范围= 3-7hrs， t= -1.79，p = .08]。 记录早餐含量的参与者报告并估算热量摄入量; 组间没有差异（OB：372.1（190）卡路里; NW：270（135）卡路里， t= -1.6，p = .12，每组n = 15）。 八名参与者（OB：n = 7； NW：n = 1）报告未吃早餐，因为他们通常不吃早餐。 为了确定吃早餐的参与者是否与未吃早餐的参与者有所不同，在两组之间比较了餐前扫描fMRI数据（p <.05，未校正）。 两组在任何感兴趣的对比（例如，高热量与低热量）上对食物线索的反应均没有差异。 餐前扫描之前和之后，各组的饥饿等级也没有差异（扫描前为饥饿： t= .43，p = .67; 在premeal扫描后： t= .39，p = .69）或消耗的午餐卡路里（t= .41 p = .68）。 通过进行fMRI分析提供了进一步的确认，只有吃早餐的参与者（每组n = 15）和关键发现保持不变。 因此，此后报告的所有分析都忽略了早餐消费状况。

在扫描之前，参与者接受了神经心理学测试（作为未在此报告的大型研究的一部分）和功能性任务的培训。 在此期间还获得了身高，体重和食物偏好评估。 进行食物偏好评估以获得每个参与者的高热量和低热量食物偏好的量度。 该评估要求参与者对74食品（7“×6”; PCI教育出版社，2000）的照片闪存卡进行评级，其中包括甜点，肉类，水果，蔬菜，小吃，面包和面食，其中5点的李克特评级来自'不喜欢'到'喜欢'。 食物偏好评估的照片与fMRI任务中使用的图像不同。 高热量（例如，蛋糕，饼干，薯片，热狗）和低热量（例如水果和蔬菜）食物偏好评级在组内或组之间没有差异（见 表1).

餐前扫描后，参加者由大学医院的达姆斯临床研究室准备了一顿饭，标准化提供约750卡路里的热量，包括三明治（选择火鸡，烤牛肉或素食主义者），纸箱牛奶，一份水果，以及蔬菜或干酪的一面。 菜单中的营养素含量保持平衡。 指示参与者进食饱食，然后对剩余食物进行称重，以估计所消耗的卡路里数量。 餐后扫描通常在餐后30分钟内开始。 在餐前和餐后扫描前后，参与者回答了以下问题：“您现在有多饿？” 范围从0到8，其中0表示“根本不饿”至8表示“极度饥饿”。 应该注意的是，虽然指示参与者吃饱之前要进食，但并未采取直接的饱食措施，而是通过饥饿状态的变化间接推断出饱食感。

fMRI任务设计

在块设计感知辨别任务中测量血氧水平依赖性（BOLD）对比度的变化。 参与者通过按钮指示高热量食物（例如，蛋糕，甜甜圈，薯片，薯条），低热量食物（新鲜蔬菜或水果）或物体（家具）的并排彩色图像是“相同”或“不同”的对象。 修改图像以获得一致的大小，亮度和分辨率。 在fMRI程序期间，每个图像仅呈现一次。 选择相同/不同的任务参数以确保参与者参与刺激。 图像以与3图像类型相对应的块呈现：高卡路里食物，低热量食物和家具。 先前已经证明这种范例可以激活外侧OFC，岛叶，下丘脑，丘脑和杏仁核以响应食物提示（Dimitropoulos＆Schultz，2008年）。 所有功能运行都由8块组成（每个21秒，块之间有第二个14秒），每个块有6图像对。 刺激持续时间设定为2250 ms，刺激间隔（ISI）设定为1250 ms。 每次运行都以平衡的顺序展示家具，高热量食物和低热量食物。 在每次扫描期间（餐前和餐后）呈现两次功能运行。

fMRI数据采集

所有扫描均在成像研究案例中心进行。 使用4.0通道相位阵列传送带接收头线圈在8T Bruker MedSpec MR扫描仪上获取成像数据。 通过在头部周围放置泡沫填充物来最小化头部运动。 使用梯度回波单次回波平面序列在35连续轴向切片上获取功能图像，所述轴向切片平行于AC-PC平面排列，其内部分辨率为3.4 X 3.4 X 3 mm（TR = 1950，TE = 22 ms，翻转angle = 90度）。 在每次MRI会话的两次运行（5：01分钟，157 EPI体积/测量）期间获得BOLD激活数据。 将视觉刺激反投影到放置在MRI扫描仪末端附近的半透明屏幕上，并通过安装在头部线圈上的镜子观察。 2D T1加权结构图像（TR = 300，TE = 2.47ms，FOV = 256，矩阵= 256×256，翻转角= 60度，NEX = 2），3mm厚，位于与回波相同的平面和切片位置 - 面内配准的平面数据和高分辨率3D结构体积（3D MPRAGE，连续，矢状采集，176切片选择分区，每个具有1 mm各向同性体素，TR = 2500，TE = 3.52ms，TI = 1100，FOV =在初始（前期）会话期间收集256，矩阵= 256×256，翻转角= 12度，NEX = 1）。

fMRI数据预处理和分析

使用Brainvoyager QX进行图像处理，分析和统计显着性检验（Brain Innovation，Maastricht，The Netherlands; Goebel，Esposito和Formisano，2006年）。 预处理步骤包括三线性三维运动校正，使用高斯滤波器的全宽半最大值为7mm的空间平滑以及线性趋势消除。 将运动校正参数添加到设计矩阵中，并且沿任何轴（x，y或z）的运动​​> 2 mm导致该数据的丢弃（对于此样本，丢弃的<1％）。 将每个人的数据与高分辨率2D和3D解剖图像对齐，以进行显示和定位。 各个数据集经过分段线性变换成比例3D网格，由 Talairach和Tournoux（1988） 并与高分辨率3D数据集共同注册并重新采样到3 mm3 体素。 将标准化的数据集输入到第二级分析中，在该分析中使用餐前扫描和餐后扫描的随机效应通用线性模型（GLM）分析功能激活。 对于每个时间段（餐前/餐后），对肥胖和体重正常的受试者进行了以下对比：高热量食物，低热量食物，所有食物（高热量和低热量结合）和物体。 使用基于聚类的阈值校正（基于Brain Voyager中执行的蒙特卡洛模拟）对得到的统计图进行了多次比较校正。 初始阈值p值p <.01，并且对每个对比度图应用的最小连续聚类校正范围为7-12体素（189-324 mm3）提供了p <.05的家庭校正。

通过条件对比（食物对物体;高卡路里与低卡路里;高热量与物体;低热量与对象）的组间（OB与NW）的组间相互作用分析针对每种饥饿进行州。 为了使交互作用可视化，对群集和条件具有最明显差异的群集以及皮质弹性体奖励系统（OFC，前扣带，脑岛，腹侧纹状体和扁桃体）中的群集进行事后分析。 具体地，对于事后分析，针对每个受试者提取BOLD信号的激活幅度（β值）。 使用SPSS（版本17; SPSS，Inc; Chicago，IL）进行事后分析（t-检验）并确认Brain Voyager的发现。 在提取时，在每个饥饿状态期间计算每种卡路里状况与非食物对象的β对比（高卡路里 - 物体，餐前状态;低卡路里 - 物体，餐前状态;高卡路里 - 物体，餐后状态;低卡路里 - 物体，餐后国家）。 然后进行事后配对学生t检验，以针对每组中的每个区域分别识别每个膳食状态的高和低对比度之间的差异。

成果

行为数据

饥饿

每次扫描之前饥饿等级的评级在餐前和餐后条件之间存在显着差异，两组中的参与者在餐前扫描会话之前表示更大的饥饿感：餐前扫描-OB平均值（SD）= 4.72（1.5），NW = 4.59（1.5） ）; postmeal scan-OB = .45（.85）NW = .44（.81）。 小组在食物前的饥饿状况没有差异（t= - .266，p = .79）或餐后扫描（t= - .06，p = .95）。 这些数据表明食物操作是有效的，两组都报告从餐前到餐后的饥饿感降低。

任务准确性

功能运行期间的任务准确度（相同/不同任务）大于扫描会话的90％：预先平均百分比= 97.3（.03）; postmeal = 99.0（.02），适用于食品和非食品条件：总食品= 93.8（2.9）; 整体非食物= 94.5（1.7）（t= -1.42，p = .16），并且对于每个组：OB = 99.1（.02），NW = .97.8（.02）。 各组之间的准确性没有差异（t= -1.68，p = .11）。

午餐卡路里消耗

OB参与者平均消耗591卡路里（SD = 68.4），NW参与者消耗607卡路里（SD = 116.1）， t= .91，p = .37。 在膳食中提供的750卡路里中，最可能保持未吃的物品包括调味品（蛋黄酱和/或芥末）和蔬菜配菜的部分。

fMRI数据

Premeal响应：组×条件交互

为了检查餐前状况的群体差异，检查了以下对比：OB> NW [（i）食物>对象，（ii）高热量>低热量，（iii）高热量>对象，（iv）低热量-热量>对象]，西北> OB [（v）食物>对象，（vi）高热量>低热量，（vii）高热量>对象，（viii）低热量>对象]。

在餐前条件下，肥胖组在主要是额叶皮层区域，包括双侧前额叶皮层（aPFC）（x，y ，z = 23，58，0; -34，63，2）。 在aPFC以及上额额回（BA6; -3，11，60）和小脑（47，-57，-33）中，OB对低热量与对象的对比显示出比NW更大的激活作用。 相比之下，在食物和物体条件下，NW组比OB组表现出更大的活性，主要是在后部区域，包括顶叶（−46，0，7），中扣带回（−14，−9，42; −23， -26、44）和颞叶（-34，-1，-28; -43，-30、17）。 所有重要的组间激活区域（p <.05，已校正）都包含在 表2.

表2 

在餐前和餐后扫描期间，不同组和视觉提示对比的大脑区域

正常体重参与者的神经反应显示，与肥胖参与者相比，高热量食物和低热量食物之间存在更大的区别。 在餐前，OB组对高热量和低热量食物的反应没有NW组。 相比之下，NW组对高热量和低热量食物线索的反应比左半球中央后脑回（BA43; -55，-12，15），脑岛（-40，-2，15）更高。 ，parahippocampal gyrus（-23，-12，-15）（见 表2/图1并且在小脑中双侧（45，-50，-34; -16，-65，-19）。

图1 

正常体重与肥胖。 左： 餐前扫描结果。 在A）中后期/ BA43，B）脑岛/ BA13和C）海马旁回/ BA28中，在餐前状态期间正常体重组激活至高热量与低热量食物。 重大激活 ...
事后分析

事后分析是在NW> OB high-s的重要区域进行的。 低热量对比，以确认BV发现并阐明组内差异。 除了皮质边缘区域（insula）之外，还选择了其他区域，因为高热量和低热量的对比显示了组之间的最显着差异。 事后分析排除了小脑的发现，因为在OB> NW对比中，在该区域看到了低热量与对象线索的反应，从而激活了小脑（参见 表2）。 对于餐前扫描期间的NW参与者，与中枢回回的低热量食物提示相比，对高热量食物提示的反应更大（BA43； p <.05； 图1a）。 对于高热量食品，在餐前扫描期间与低热量食品相比，高热量食品引起的中枢回回失活更大，OB参与者的反应也存在显着差异（p <.05）。 对于NW参与者的餐前扫描，对于海马旁回（BA28），对高热量提示的反应明显高于低热量提示（p <.05）（图1b）。 此外，在西北地区的参与者中，由于高热量食物提示，从餐前到餐后扫描，海马旁激活明显降低（p <.05）（图1b）。 高热量食物线索引起两组膳食状态的岛叶差异反应（图1c）。 对于NW参与者，在餐前扫描过程中，对高热量线索的激活明显高于低热量线索（p <.05）。 相反，对于OB参与者，在餐后扫描期间，高卡路里提示在岛上的反应比低卡路里提示更大（p <.05）。

餐后响应：组×条件交互

为了检查餐后状况的群体差异，检查了以下对比：OB> NW [（i）食物>物体，（ii）高卡路里>低卡路里，（iii）高卡路里>物体，（iv）低卡路里-热量>对象]，西北> OB [（v）食物>对象，（vi）高热量>低热量，（vii）高热量>对象，（viii）低热量>对象]。

在餐后状态下，与正常体重组相比，肥胖组在多个区域（包括额叶区域）[背外侧PFC（BA9; 0，53，21），侧向OFC（BA47; 29））与食物与对象的对比表现出更大的反应，25，-9）和上额回（BA6; 17，15，48）]，以及后扣带（18，-46，0）和内嗅皮质（29，6）等时间和后部区域，-9）。 对于高卡路里与对象造影剂相比，在OB中与OB参与者相比，作为皮质弹性体奖励系统的一部分，显示出更高的反应：侧向OFC（32，29，-3），前扣带回（-4，16， -15），尾状（8，7，14）（见 表2; 图2）和其他正面区域包括PFC（BA8; 4，23，51）和内侧额回（BA6; 2，47，37）。 低热量与对象的对比在OB中产生的反应比正面区域的NW参与者[aPFC（-16，59，3），背外侧PFC（0，52，24）和上额回（BA6; -3， 11，60）]，颞叶区域[前颞叶（45，4，-13; -50，18，-13），颞上颞回（BA40; -57，-50，20）和颞中回（ 53，-63，24）]，尾状（-2，22，3）和后扣带回（21，-48，3）。 在餐后状态期间，NW组没有显示出比OB组更大的响应。 此外，与premeal状态一样，OB组没有比NW组对高热量与低热量对比的响应更大。 看到 表2 对于所有达到显着性的组间激活区域（校正后的p <.05）。

图2 

肥胖与正常体重。 左： 餐后扫描结果。 在A）侧向OFC / BA47，B）前扣带回/ BA25和C）尾状核中，在餐后状态期间肥胖组激活增加至高热量与对象线索。 显着激活高热量 ...
事后分析

在事后分析中选择了OB> NW高与非食物对比中的显着皮质边缘区域进行事后分析，以确认BV发现并阐明组内差异（请参阅 图2）。 对于餐后扫描期间的OB参与者，高卡路里食物提示在外侧OFC中引起的反应比低卡路里提示（BA47； p <.05）大。图2a）。 同样，对于高热量食品，在餐后扫描期间，与高热量食品相比，高尾部食物的尾状反应也显着不同（p <.05）（图2c).

讨论

本研究使用fMRI检测肥胖和正常体重个体在进食前后的食物暗示的神经反应差异。 我们的数据扩展了食品神经影像学文献，提供了与正常体重的个体相比，在肥胖中进食后对食物提示（高热量和低热量类型）的更大激活的证据。 与正常体重组相比，包括OFC，尾状核和前扣带回的前额叶和皮质边缘区域对肥胖参与者进食后对高热量食物线索的反应显着增加。 这些大脑区域涉及快感反应，奖励处理和成瘾。 研究结果特别令人感兴趣，因为参与者在扫描之前吃了相当大的一餐，并报告了饥饿感减少，从而表明高热量食物提示对肥胖参与者食用后的脑回报电路的持续影响。 此外，食物提示在正常体重的人群中进食后没有引起类似的大脑反应，这表明随着饥饿程度降低，对食物提示的神经活动减少。

预先回应

我们的研究结果显示，与正常体重的参与者相比，肥胖的前额叶皮质激活增加，这是对食物组合和两种类型的食物线索分别作出的反应。 然而，我们还发现，与肥胖组相比，正常体重的个体在对比型（例如，高热量与对象等）中显示出在多个区域中更大的活化，除了对低热量食物的响应。 事实上，对于高热量与低热量的对比，由于正常体重组在脑岛，中央后回，海马旁回和小脑中表现出更大的激活，并且肥胖组没有表现出更高的差异激活，因此组显着不同。与正常体重组相比，任何地区的低卡路里提示。

乍一看，根据以前的文献，这些发现有点令人惊讶和意外。 一些研究显示，禁食期间肥胖与正常体重的食物线索激活程度更高，尤其是高热量和低热量线索（Martin等人，2010; Stoeckel等，2008）因此，我们预测了类似的发现。 但是，目前的研究结果有两点值得关注。 首先，与正常体重组相比，肥胖组大脑前额叶前区更活跃，而高热量组与对象组相比。 之前的研究表明，与正常体重组相比，PFC对食物紊乱患者的食物提示有更大的反应（Holsen等，2006）; 并且它与成瘾有关，在酗酒者中响应酒精相关图像而从事线索诱导的激活（George等人，2001; Grusser等，2004）。 其次，对于正常体重组，低卡路里食物线索似乎与高热量线索类似地参与神经系统，如该组的高热量和低热量激活之间的显着差异所示。 脑岛，中央回和海马旁回结果的β值的事后检查结果（图1）表明组间差异主要是由于这些区域对正常体重组中的高热量食物的活化增加所致，并且在中央后脑和脑岛区域的情况下，也是对高热量食物的失活。肥胖组。 这些区域在味觉和嗅觉的感觉加工中起作用。 岛屿一直被证明可以激活视觉食物线索，灵长类动物的研究表明，皮质的主要味道位于脑岛内（Pritchard，Macaluso和Eslinger，1999年）。 中央后回（BA43）与味觉感知有关（位于最靠近舌头的体感区域内），并且先前已显示食物提示激活该区域（Frank等人，2010; Haase，Green和Murphy，2011年; Killgore等人，2003; Wang等人，2004）。 类似地，尽管海马旁回是最有名的记忆编码和检索，但它似乎涉及处理视觉食物线索，因为它在以前的研究中反复显示出对食物与物体线索的差异反应（Berthoud，2002; Bragulat等，2010; Haase等，2011; Killgore等人，2003; LaBar等，2001; Tataranni等，1999）。 此外，已发现海马旁回的刺激会增加自主神经和内分泌的影响，如胃液分泌（Halgren，1982）。 低热量食物似乎比我们对肥胖组的预期引起更大的神经反应，这表现为高热量和低热量对比结果（与正常体重相比没有显着的激活）和显着的低热量对比对象发现。

餐后回应

与餐前状况相反，餐后结果表明，与正常体重参与者相比，肥胖者对高热量和低热量食物线索的激活更大。 食物与物体，高热量与物体，或低热量与物体对比被证明可以在额叶，颞叶和更多后部区域引发激活。 正如预期的那样，正常体重的参与者在餐后任务期间没有比肥胖参与者在任何区域显示出更大的激活。 然而，对于高热量和低热量条件没有显着的组效应。 肥胖组对高热量食物和低热量食物的差异激活程度低于我们的预测，显示出对高对比度和低对比度对比的更大激活。

我们的主要研究结果表明，在肥胖个体进食后，高热量食物（相对于物体）的活化增加。 右半球额叶区域（侧向OFC，PFC / BA8内侧额回/ BA6）对肥胖组的高热量食物表现出更强的反应。 先前的前额区域（BA6,8）已经显示出对肥胖和体重正常的样本中的食物暗示有反应，特别是对饥饿时的高热量食物（Rothemund等人，2007; Stoeckel等，2008）。 侧向OFC在食物相关神经回路中起重要作用，并优先响应高热量食物线索（Goldstone等，2009; Rothemund等人，2007; Stoeckel等，2008）。 灵长类研究证明了与岛叶和下丘脑的原始皮层皮质有关，并确定了次要味道皮层位于OFC的侧面（Baylis，Rolls和Baylis，1995年; Rolls，1999）。 已证明侧向OFC的激活与个体对食物愉悦性的主观评价正相关，表明高回报的食物可能比不太理想的食物更能激活这一区域（Kringelbach，O'Doherty，Rolls和Andrews，2003年）。 我们的研究结果表明OFC区域在肥胖个体进食后不会降低反应（见 图2）。 在正常体重比较组中未观察到类似的OFC活化。 侧向OFC也被证明受到饥饿的调节，在特定味道的饱食后神经元放电减少（Critchley＆Rolls，1996年）。 有趣的是，在这项研究中用于获得饱腹感的膳食不包括高脂肪/甜味食物。 如果侧向OFC中的神经元受到食物特定的饱腹感，那么对一种特定食物的饱食并不会减少对另一种食物类型的反应（Critchley＆Rolls，1996年），这可能支持在肥胖参与者进食后对高卡路里食物的反应持续的OFC活动。

前扣带回也显示出进食后各组之间的差异反应，肥胖组对高热量与对象的反应更强。 之前的研究结果表明，与对照组相比，ACC在高热量和低热量食物中表现出更强的激活，而在肥胖个体进食后饥饿和信号变化的减少幅度较小（Bruce等人，2010; Stoeckel等，2008）。 ACC参与了食物动机，响应脂肪和蔗糖给药（De Araujo＆Rolls，2004年），并表现出吸毒成瘾者对药物相关线索的激活增加（Volkow，Fowler，Wang，Swanson和Telang，2007年）。 最近的研究还表明，食物成瘾的严重程度与预期可口食物时ACC的活化正相关（Gearhardt等，2011）。 此外，高热量食物与对象线索在肥胖组的尾状区域引起更大的反应。 与先前使用PET的研究不同，表明在液体餐后尾状核和壳核中活化减少（Gautier等，2000），我们的研究结果表明继续激活纹状体到高热量食物。 这与动物文献中的证据一致，表明通过伏隔核，尾状核和壳核分布的神经元介导高糖/脂肪含量食物的快感影响（Kelley等，2005).

总结和结论

我们的研究结果表明，肥胖和体重正常的人在大脑对食物暗示的反应方面差异很大，特别是在进食后。 虽然饥饿，肥胖个体对涉及成瘾的前额叶前区域的食物提示类型表现出更大的反应。 相反，在餐前，正常体重的个体对参与感觉加工的区域中的高热量和低热量线索表现出明显的优先反应 - 这是餐后未观察到的差异。 进食后，高热量食物的影响在肥胖参与者中很明显，因为即使在报告减少饥饿后，高热量线索仍继续在参与奖励处理和味觉的大脑区域中引发激活。 此外，与正常体重的参与者相比，低热量食物在进食肥胖后也会引起更大的神经反应，突出显示肥胖个体对这些类型的食物暗示的持续反应以及正常体重者的激活减少。 这些发现特别有趣，因为大多数参与者在吃午餐之前经历了规范的卡路里剥夺，这使得这些发现可以推广到自然禁食/进食周期。

这项研究有一些局限性。 首先，由于数据收集的限制是大型项目的一部分，我们无法抵消个人的禁食和餐后状态。 虽然这不是理想的，但研究结果应该采用平衡程序进行复制，短期和长期（1-14天）重测试fMRI研究表明，感觉运动任务具有良好的重测信度（Friedman等人，2008）和酒精提示反应任务期间的纹状体反应（Schacht等人，2011）。 然而，缺乏这种平衡使得餐前和餐后比较难以解释，因此不是这里的主要焦点。 由于两组在扫描过程中相匹配，因此在组间结果中最小化了膳食状态之间缺乏平衡。 在未来的研究中，平衡将允许更加完整地分析组内时间调节食物反应。 其次，在这个样本中包含男性和女性可能会对数据集产生未知的影响，因为女性的奖励功能已经证明根据月经周期的不同而有所不同（Dreher等人，2007），考虑到较大项目的需求，这个样本中没有考虑到这个因素。 应该指出的是，参与者没有根据食物偏好评估对特定食物类型的偏好; 这可能是在禁食扫描之前直接管理任务的结果，这可能反映了饥饿期间增加的适口性。 然而，仅仅因为人们对食物的评价很高，并不一定意味着如果给予选择，他们会更喜欢它的另一种美味食物（例如，作者AD喜欢胡萝卜，但如果选择冰淇淋或胡萝卜，冰淇淋总会赢得）。 衡量食物偏好决策的标准可能会产生更高的与低热量偏好的区别结果。 尽管有行为评级，肥胖和正常体重的参与者都表现出卡路里类型的不同大脑激活。 此外，未来的研究应该通过包括更好的饱腹感测量来复制这些发现。 虽然在四个时间点（每次扫描之前和之后）评估饥饿等级并且在进食后显示饥饿感降低，但未获得饱腹感的直接评级。 我们间接地通过改变饥饿状态来推断饱腹感。 最后，我们并没有将这个样本限制在右手参与者身上，因为作为大项目的一部分，这些参与者被比作一个我们无法选择手性标准的罕见人群。 虽然这项研究并非没有其局限性，但这些研究结果为肥胖者提供了初步证据，即与正常体重控制中的反应相比，即使在进食后，与奖励相关的大脑区域的食物线索持续反应。 未来的工作应该通过检查节食和饮食习惯影响对食物线索的神经反应的程度来扩展这些发现。

本研究的参与者表示在禁食扫描之前只有中度饥饿。 即使是那些不吃早餐的人也表示在扫描前只有适度的饥饿感。 之前的大部分研究都集中在检查长时间非典型禁食后的神经反应。 我们的研究结果令人感兴趣，因为极端饥饿不是引发对食物线索的神经反应所必需的。 事实上，了解神经系统在更典型的饥饿期间如何反应可能会让我们对暴饮暴食背后的机制进行批判性的洞察。 值得注意的是，食物提示的神经反应在那些做过的人和不吃早餐的人之间没有差异。 这可能表明，对于通常不吃早餐的人来说，对食物提示的奖励反应与那些吃早餐的人没有根本的不同。 同样令人感兴趣的是，大多数不吃早餐的参与者都是肥胖的; 这可能表明饮食摄入量较差，因为研究表明，吃早餐与更健康的饮食习惯和每日总食量减少有关（de Castro，2007; 莱迪和拉基（2010）).

我们在这里已经表明，对于肥胖个体，高热量食物提示即使在摄入相当大的膳食后也显示出与奖赏和成瘾有关的大脑区域的持续反应。 高热量负荷后持续的快感反应可能对理解暴饮暴食行为至关重要。 鉴于目前的研究结果，未来的工作针对在高强度的甜味/咸味食物添加到膳食中抑制肥胖个体的奖励系统中的神经反应的程度是有必要的。

  • 功能性MRI用于检查大脑在进食前后对食物的反应
  • 肥胖表明，进食后食物对大脑的反应比正常体重更大
  • 在肥胖症中进食后，OFC，尾状和前扣带回应增加
  • 进食后皮质醇的反应意味着高热量食物持续显着
  • 响应正常体重食物线索的活动随着饥饿程度的降低而减少

致谢

这项工作得到了美国国立卫生研究院的资助RO3HD058766-01和UL1 RR024989以及国家科学基金会的ACES机会资助。 我们感谢影像研究案例中心，Jack Jesberger，Brian Fishman，Angela Ferranti和Kelly Kanya的研究协助; Jennifer Urbano Blackford和Elinora Price对手稿的有益评论; 以及所有参与的人。

脚注

发布者的免责声明： 这是未经编辑的手稿的PDF文件，已被接受发布。 作为对我们客户的服务，我们正在提供该手稿的早期版本。 在以最终的可引用形式发布之前，稿件将进行复制，排版和审查。 请注意，在制作过程中可能会发现可能影响内容的错误，以及适用于该期刊的所有法律免责声明。

利益冲突：作者声明没有利益冲突。

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