obiecte
abstract
Pentru a investiga mecanismele neuronale ale motivației alimentare la copii și adolescenți și pentru a examina diferențele de activare a creierului între participanții sănătoși (HW) și obezi.
subiecte:
Zece copii HW (cu vârsta cuprinsă între 11-16; IMC 95% ile) corespund vârstei, sexului și anului de educație.
dimensiuni:
Imagistica prin rezonanță magnetică funcțională (RMN) a fost luată de două ori: când participanții erau flămânzi (înainte de mese) și imediat după o masă standardizată (după mese). În timpul scanării IRMF, participanții au vizualizat în mod pasiv imagini blocate cu alimente, nealimente (animale) și controale de bază neclare.
rezultatele:
Ambele grupuri de copii au prezentat activarea creierului pentru imagini alimentare în zonele limbice și paralimbice (PFC/OFC). Grupul obez a arătat o activare semnificativ mai mare la detectarea alimentelor în PFC (înainte de mese) și OFC (după mese) decât grupul HW. În plus, grupul obez a arătat o reducere mai mică a activării post-masă (pre-masă) în zonele PFC, limbic și recompensă, inclusiv nucleul accumbens.
concluzie:
Activarea limbică și paralimbică a fost înregistrată la ambele grupuri de participanți din țările cu motivație alimentară ridicată. Cu toate acestea, copiii obezi au fost hipersensibili la stimulii alimentari, comparativ cu copiii HW. În plus, spre deosebire de HW la copii, activările creierului ca răspuns la stimulii alimentari la copiii obezi nu au scăzut semnificativ după ce au mâncat. Acest studiu oferă primele dovezi că obezitatea, chiar și la copii, este asociată cu anomalii ale rețelelor neuronale implicate în motivația alimentelor și că originea disfuncției circuitului nervos legat de obezitate poate începe la o vârstă fragedă.
Prevalența copiilor obezi și supraponderali în Statele Unite crește rapid. De la sfârșitul anilor 1970, prevalența supraponderalității s-a dublat în rândul copiilor cu vârsta cuprinsă între 6-11 ani și s-a triplat în rândul tinerilor cu vârsta cuprinsă între 12-17 ani. 2 Estimările recente indică faptul că aproximativ o treime din copii sunt supraponderali (indicele de masă corporală (IMC) 85-95% pentru vârstă și sex) sau obezi (IMC> 95% pentru vârstă și sex). Adolescenții obezi sunt diagnosticați din ce în ce mai mult cu toleranță la glucoză afectată, diabet de tip 2 și prezintă semne ale sindromului de rezistență la insulină și factori de risc cardiovascular. 4, 5, 6 Obezitatea la copil este o problemă semnificativă, deoarece mulți cred că va inversa tendința de creștere a speranței de viață. 7
Mai mulți factori contribuie la obezitate, dar perturbarea echilibrului energetic dintre aportul de calorii și consumul de energie este o sursă majoră de creștere în greutate. Creierul joacă un rol major în modularea foametei și reglarea comportamentelor motivate, cum ar fi alimentația. Se consideră că mecanismele neuronale joacă un rol integral în medierea obiceiurilor alimentare prin reglarea motivației alimentelor și controlul comportamental. 8 Studii de neuroimagistică folosind tomografia cu emisie de pozitroni și imagistica prin rezonanță magnetică funcțională (IRMF) au examinat mecanismele neuronale implicate în motivarea alimentelor. 8, 9, 10 Zonele creierului care sunt cel mai frecvent asociate cu motivația alimentară la adulții cu greutate sănătoasă (HW) sunt zonele limbice și paralimbice ale creierului asociate cu apetitul, motivația, recompensa și controlul comportamental. Cele mai consistente zone includ cortexul orbitofrontal (OFC) și cortexul prefrontal mediu, amigdala, insulă, striat, cortexul cingulat anterior și formarea hipocampului. 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19
Din câte știm, doar trei studii publicate au examinat motivația alimentară la tinerii HW. Un studiu fMRI a examinat activarea creierului la tinerii HW și a constatat că activarea creierului în isola, amigdala și cortexul frontal medial și OFC ca răspuns la o imagine plăcută a alimentelor a fost mai mare atunci când îi era foame decât atunci când era saturată. 20 Sunt similare cu modelele întâlnite la adulți. Un alt studiu a comparat activarea creierului la adolescenți și adulți cu imaginile alimentare și a confirmat rezultatele anterioare ale activării creierului în OFC și hipocamp. Un studiu recent a raportat că copiii obezi prezintă o activare mai mare a PFC dorsolateral decât copiii HW, despre care se crede că sunt asociați cu un control inhibitor crescut în grupurile obeze. Aceste studii sugerează că rețelele neuronale de motivație alimentară sunt active în copilărie și continuă de-a lungul vieții, deși sunt necesare studii pe termen lung pentru a caracteriza mai bine acest proces.
Deși studiile au examinat diferențele de activare a creierului între pacienții cu HW adulți și pacienții obezi, niciun studiu publicat nu a examinat diferențele de activare a creierului între copiii HW și obezi. Prin urmare, există puține informații cu privire la potențialele mecanisme cerebrale ale supraalimentării și obezității la copii sau adolescenți. Acest studiu a examinat activarea creierului ca răspuns la imaginile alimentare și a comparat aceleași valori în nivelurile foamei și categoria de greutate utilizând metode publicate anterior. 10, 20, 23, 24 Am presupus o activitate crescută în zonele cerebrale limbice, paralimbice și prefrontale la copiii obezi comparativ cu înainte și după masă.
Materiale și metode
Participanți și măsurători clinice
Sugestii pentru aceste două categorii (alimente și imagini de control neclare) au fost obținute de la LaBar și colab. 14 Imaginile cu alimente au constat dintr-o gamă largă de alimente cu consum redus și ridicat de energie, de la fructe/legume proaspete la fripturi și deserturi. Toate imaginile au fost apreciate ca fiind delicioase. Imaginile animalelor au fost alese pentru a contrasta cu imaginile alimentare pentru a spori interesul tinerilor participanți la sarcină și pentru a verifica cunoștințele generale. Obiectivul general a fost crearea a două seturi de imagini identice pentru valență și entuziasm, 25 dar diferite în funcție de generarea gustului. Imaginile cu animale au fost obținute de pe CD-ROM-uri profesionale și adaptate la hrană și imagini de control neclare de luminozitate, rezoluție și dimensiune. În plus, aplicarea unui nucleu Gauss la un subset de imagini animale (astfel încât obiectele să nu poată fi identificate) a dat aproximativ 150 de imagini noi de control neclar. Animalele asemănătoare alimentelor (adică pești) au fost îndepărtate cât mai mult posibil din bazinul de stimul, evitându-se astfel confuzia între clasificarea animalelor/alimentelor. Obiectele neclare au fost incluse ca o comparație de control la nivel scăzut. Fiecare imagine a fost prezentată o singură dată fiecărui subiect.
Scanările funcționale au implicat trei replici ale fiecărui bloc al fiecărui tip de stimul (adică alimente), alternând între blocuri de imagini neclare. Stimulii vizuali au fost proiectați prin ochelari cu restricție 3D (Resonance Technology Inc., Northridge, CA, SUA) cuplați la un program de calculator generator de stimuli (NeuroSTIM; Neuroscan, ElPaso, TX, SUA). Timpul de prezentare a stimulului a fost de 2,5 s cu un interval între stimuli de 0,5 s. Cele două scanări funcționale au constat din 13 blocuri de prezentare a stimulului, cu 10 imagini în fiecare bloc. Ordinea de prezentare a categoriei a fost echilibrată între subiecți. Pentru a se asigura că participanții au avut grijă de stimuli, au fost instruiți să memoreze imagini pentru un test de memorie non-scaner imediat după fiecare sesiune de scanare. Din fiecare grup de alimente și animale, 50% din imaginile utilizate în sesiunea de scanare (30 de imagini) au fost selectate pentru dezvoltare (vechi) și împrăștiate de 15 imagini noi ale șoferului din aceeași categorie (noi). Participanții au fost instruiți să apese butonul stânga sau dreapta al mouse-ului dacă au văzut imaginea în scaner (vechi) sau dacă nu au văzut imaginea (nouă).
analiza datelor fMRI
Datele FMRI au fost analizate folosind pachetul statistic Brain Voyager QX (Brain Innovation, Maastricht, Olanda). Etapele de pretratare au inclus corecția de mișcare tridimensională cu trei componente, corecția timpului de tăiere a secțiunii interpolate la chiuvetă, netezirea spațială tridimensională (filtru gaussian de 4 mm) și netezirea timpului de trecere înaltă. Imaginile funcționale au fost ajustate la imaginile anatomice obținute în fiecare sesiune și normalizate la imaginea șablonului BrainVoyager, care corespunde spațiului definit de atlasul stereotaxic Talairach și Tournoux 26. Mișcarea în orice alergare mai mare de 3 mm de-a lungul fiecărei axe (x, y sau z) a determinat eliminarea cursei. Dintr-un total de 80 de rulări, trei cicluri au fost aruncate din cauza mișcării excesive și două cicluri au fost aruncate deoarece subiectul a adormit în scaner.
Hărțile de activare au fost generate folosind metode statistice parametrice 27 și efecte aleatorii (în Brain Voyager QX). Contrastele statistice au fost efectuate utilizând analiza de regresie multiplă cu un model liniar general, care a permis încorporarea mai multor predictori în model. Regresorii care reprezintă condițiile experimentale de interes au fost modelați cu un filtru de răspuns hemodinamic și introduși într-o analiză de regresie multiplă utilizând un model de efecte aleatorii. Contrastele dintre condițiile de interes au fost evaluate prin statistici. Hărțile statistice parametrice au fost suprapuse cu reprezentări tridimensionale ale imaginilor structurale medii.
Au fost finalizate trei seturi de analize. În primul rând, a fost efectuată o analiză a interacțiunii, concentrându-se pe interacțiunea de grup (obeză, HW) × de tip stimulare (alimentară, nealimentară), separat pentru condițiile pre-mese și post-mese. Zonele de activare rezultate în urma acestor analize identifică zone ale creierului în care grupul obez a prezentat o activare disproporționat mai mare a imaginilor alimentare decât a imaginilor nealimentare comparativ cu grupul HW (efecte aleatorii).
În al doilea rând, pentru a determina diferența în răspunsul creierului la foame (înainte de mese vs. după mese), s-au efectuat analize de interacțiune concentrându-se pe tipul de stimul (ca aliment față de non-alimentar; aliment față de control) × statutul motivațional (pre-masă, interacțiuni după masă).) separat pentru grupurile obeze și HW.
În cele din urmă, s-au efectuat analize concentrându-se pe diferența de răspuns al creierului la starea de foame, de această dată concentrându-se pe tipul de stimul intergrup (mâncare versus control) și starea motivațională (înainte, după mese).
Pe baza cercetărilor anterioare, domeniile de interes a priori pentru analizele primare au inclus regiuni cerebrale limbice, paralimbice și prefrontale. În mod specific, au fost examinate, bilateral, următoarele zone: amigdala, formațiunea hipocampală, OFC, PFC medial, PFC lateral, cortexul cingulat anterior și cortexul insular. În toate analizele zonei de interes, voxelurile au fost considerate semnificative în fiecare contrast dacă activarea a depășit pragul statistic P 28
Rezultatul
Date comportamentale
Rezultatele testelor de memorie pentru pre și post-mese pentru toți copiii au fost semnificativ mai mari decât șansele (folosind indicele de discriminare). Memoria grupului HW pentru alimente a fost de 87,5% înainte și de 81,9% după mese. Memoria grupurilor obeze pentru hrană a fost de 82,9% înainte și de 85,2% după mese. Memoria grupului HW pentru produsele nealimentare a fost de 92% înainte și 91% după mese. Memoria grupurilor obeze pentru produsele nealimentare a fost de 89,8% pre- și 90,3% după mese. Analiza rezultatelor varianței pentru memoria de recunoaștere a grupului (obeză vs. HW) nu a fost semnificativă (F (1, 18) = 0,30, P = 0,59); analiza rezultatelor varianței pentru starea motivațională (înainte și după masă) nu a fost semnificativă (F (2, 18) = 0,001, P = 0,997). Influența principală asupra tipului de imagine a fost semnificativă (imaginile nealimentare au fost mai ușor de recunoscut decât imaginile alimentare; F (2, 18) = 23, 14, P 
A ) Rezultatele fMRI provin din alimente între grupuri comparativ cu contrastele nealimentare, care sunt înregistrate împreună cu datele structurale medii de MR ale participanților. Hărțile sunt prezentate într-o perspectivă coronară. Pragurile de semnificație pentru imagistică sunt stabilite la P 29, 30 OFC, 19, 30 striatum dorsal, 17 insula 31, 32 și hipocampus 31 la indivizii obezi. Adulții obezi prezintă, de asemenea, o scădere mai mică a activității hipotalamice după masă, comparativ cu persoanele cu HW. Regiunile implicate joacă un rol central în abordarea motivației, remunerării și controlului cognitiv și contribuie la probleme de comportament, cum ar fi impulsivitatea și dependența. 33
Există unele diferențe între rapoartele publicate anterior, unele studii identificând domenii de activitate crescută și altele care reduc activitatea. 17, 34 De exemplu, Stice și colab. 34 au găsit activitate redusă în căile cerebrale dopaminergice (striatum) la indivizii obezi, comparativ cu indivizii cu indivizi HW. Ei au sugerat că persoanele obeze reduc densitatea receptorilor de dopamină și afectează semnalizarea dopaminei în zonele în care apar recompensele creierului. Este important să rețineți că Stice și colab. au scanat adulții tineri în timpul hrănirii, în timp ce acest studiu a examinat copii și adolescenți în timp ce se uita la imagini cu alimente. Vor fi necesare studii pentru a examina mai detaliat diferențele dintre copii și adulți și între diferitele paradigme de activare.
Acest studiu oferă dovezi preliminare că copiii obezi sunt hipersensibili la stimulii alimentari și nu pot modula activarea creierului după masă în comparație cu copiii HW. Aceste descoperiri au implicații clinice potențiale, inclusiv elucidarea relației dintre mecanismele neuronale ale obezității și intervențiile de slăbire. Această zonă de cercetare este la început, iar studiile viitoare vor crește înțelegerea noastră limitată a corelaților neuronali ai obezității, motivației alimentare și a altor manifestări de sănătate la copii. În cele din urmă, o mai bună înțelegere a rolului creierului în motivația alimentară, recompensa și controlul cognitiv poate duce la intervenții specifice specifice pentru obezitate și capacitatea de a plasa mai bine indivizii în programe personalizate adaptate nevoilor de sănătate.