предметів
реферат
Дослідити нервові механізми харчової мотивації у дітей та підлітків та вивчити відмінності в активації мозку між здоровими (ОГ) та ожирінням учасниками.
предмети:
Десять дітей, що працюють на ВГ (віком 11-16 років; ІМТ 95%) відповідають віку, статі та року навчання.
розміри:
Функціональну магнітно-резонансну томографію (фМРТ) проводили двічі: коли учасники голодували (перед їжею) і відразу після стандартизованої їжі (після їжі). Під час сканування fMRI учасники пасивно переглядали заблоковані зображення їжі, нехарчових продуктів (тварин) та розмиті базові контролі.
результати:
Обидві групи дітей показали активацію мозку для зображень продуктів харчування в лімбічній та паралімбічній областях (PFC/OFC). Група ожиріння показала значно більшу активацію при виявленні їжі в PFC (до їжі) та OFC (після їжі), ніж група HW. Крім того, група ожиріння продемонструвала менше зменшення активації після їжі (перед їжею) у ПФК, лімбічній зоні та зоні винагороди, включаючи ядро акумен.
висновок:
Лімбічна та паралімбічна активація були зареєстровані в обох групах учасників у країнах з високою харчовою мотивацією. Однак діти, що страждають ожирінням, були гіперчутливими до харчових подразників у порівнянні з дітьми з ГВ. Крім того, на відміну від HW у дітей, активація мозку у відповідь на харчові подразники у дітей, що страждають ожирінням, не зменшилась суттєво після прийому їжі. Це дослідження пропонує перші докази того, що ожиріння, навіть у дітей, пов'язане з порушеннями в нейронних мережах, що беруть участь у мотивації їжі, і що походження пов'язаної з ожирінням дисфункції нервових ланцюгів може початися в ранньому віці.
Поширеність дітей із ожирінням та надмірною вагою в США швидко зростає. З кінця 1970-х років серед дітей віком 6-11 років поширеність надмірної ваги зросла вдвічі, а серед молоді 12-17 років - утричі. 2 Останні оцінки показують, що приблизно одна третина дітей страждає від надмірної ваги (індекс маси тіла (ІМТ) 85-95% для віку та статі) або ожиріння (ІМТ> 95% для віку та статі). У підлітків, що страждають ожирінням, все частіше діагностують порушення толерантності до глюкози, діабет 2 типу та виявляють ознаки синдрому інсулінорезистентності та серцево-судинних факторів ризику. 4, 5, 6 Ожиріння серед дітей є значною проблемою, оскільки багато хто вважає, що це змінить тенденцію збільшення тривалості життя. 7
Деякі фактори сприяють ожирінню, але порушення енергетичного балансу між споживанням калорій та витратою енергії є основним джерелом збільшення ваги. Мозок відіграє важливу роль у модуляції голоду та регулюванні мотивованої поведінки, наприклад, прийому їжі. Вважається, що нервові механізми відіграють важливу роль у опосередкуванні харчових звичок шляхом регулювання харчової мотивації та поведінкового контролю. 8 Дослідження нейровізуалізації з використанням позитронно-емісійної томографії та функціональної магнітно-резонансної томографії (fMRI) вивчали нейронні механізми, що беруть участь у мотивації їжі. 8, 9, 10 Областями мозку, які найчастіше асоціюються з харчовою мотивацією у здорових дорослих (HW), є лімбічна та паралімбічна області мозку, пов’язані з апетитом, мотивацією, винагородою та поведінковим контролем. Найбільш послідовні ділянки включають орбітофронтальну кору (OFC) і середню префронтальну кору, мигдалину, острівці, смугасті, передню поперечну зону кори та утворення гіпокампа. 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19
Наскільки нам відомо, лише три опубліковані дослідження вивчали мотивацію харчування у молодих людей, що працюють з інвалідністю. Одне дослідження fMRI вивчало активацію мозку у молодих людей та виявило, що активація мозку в ізолі, мигдалині та медіальній лобовій корі та OFC у відповідь на смачний образ їжі була більшою, коли вона була голодною, ніж коли вона була насиченою. 20 Вони схожі на візерунки у дорослих. Інше дослідження порівнювало активацію мозку підлітків та дорослих із зображеннями продуктів харчування та підтверджувало попередні результати активації мозку в OFC та гіпокампі. Нещодавнє дослідження повідомило, що діти з ожирінням демонструють вищу активацію дорсолатерального ПФК, ніж діти з ГВ, які, як вважають, пов'язані з посиленням інгібуючого контролю в групах ожиріння. Ці дослідження свідчать про те, що нейронні мережі харчової мотивації активні в дитинстві і тривають протягом усього життя, хоча для кращої характеристики цього процесу необхідні довготривалі дослідження.
Незважаючи на те, що дослідження вивчали відмінності в активації мозку між дорослими ХВ та пацієнтами із ожирінням, жодне опубліковане дослідження не вивчало відмінностей в активації мозку між ХВ та ожирінням дітей. Тому інформації про потенційні мозкові механізми переїдання та ожиріння у дітей чи підлітків мало. У цьому дослідженні вивчали активацію мозку у відповідь на зображення їжі та порівнювали однакові значення рівня голоду та вагової категорії за допомогою раніше опублікованих методів. 10, 20, 23, 24 Ми припустили підвищену активність у лімбічній, паралімбічній та префронтальній зонах мозку у дітей із ожирінням у порівнянні з до і після їжі.
Матеріали і методи
Учасники та клінічні вимірювання
Пропозиції щодо цих двох категорій (їжа та розмиті контрольні зображення) були отримані від LaBar et al. 14 Зображення продуктів харчування складалися з широкого асортименту низько- та високоенергетичних продуктів від свіжих фруктів/овочів до стейків та десертів. Всі фотографії були оцінені як смачні. Зображення тварин було обрано на контраст із зображеннями продуктів харчування, щоб підвищити інтерес молодих учасників до завдання та перевірити загальні знання. Загальною метою було створити два набори зображень, однакових за валентністю та хвилюванням, 25 але відрізнялися залежно від генерації смаку. Зображення тварин були отримані з професійних компакт-дисків і адаптовані до їжі та розмитих контрольних зображень яскравості, роздільної здатності та розміру. Крім того, застосовуючи ядро Гауса до підмножини зображень тварин (щоб об'єкти не можна було ідентифікувати), було отримано приблизно 150 нових розмитих контрольних зображень. Тварин, схожих на їжу (тобто рибу), якомога більше вилучали з пулу стимулів, уникаючи таким чином плутанини між категорізацією тварин/їжі. Розмиті предмети були включені в якості порівняння низького рівня контролю. Кожне зображення було представлено лише один раз для кожного суб’єкта.
Функціональне сканування включало три повторення кожного блоку кожного типу стимулу (тобто їжі), чергуючи блоки розмитих зображень. Візуальні подразники проектували за допомогою тривимірних захисних окулярів (Resonance Technology Inc., Northridge, CA, USA) у поєднанні з комп’ютерною програмою, що генерує стимул (NeuroSTIM; Neuroscan, ElPaso, TX, USA). Час подання стимулу становив 2,5 с з інтервалом між подразниками 0,5 с. Два функціональних сканування складалися з 13 блоків подання стимулу, по 10 зображень у кожному блоці. Порядок подання категорії був збалансований між предметами. Щоб учасники турбувались про подразники, їм було наказано запам’ятовувати зображення для тестування пам’яті, що не є сканером, відразу після кожного сеансу сканування. З кожної групи продуктів харчування та тварин 50% зображень, використаних під час сеансу сканування (30 зображень), були відібрані для розробки (старі) та розсіяні 15 новими зображеннями водія з тієї ж категорії (нові). Учасникам було наказано натиснути ліву або праву кнопку миші, якщо вони побачили зображення в сканері (старе) або якщо вони не бачили зображення (нове).
Аналіз даних фМРТ
Дані FMRI аналізували за допомогою статистичного пакету Brain Voyager QX (Brain Innovation, Маастрихт, Нідерланди). Етапи попередньої обробки включали трикомпонентну тривимірну корекцію руху, корекцію часу зрізу з інтерпольованою раковиною, тривимірне просторове згладжування (4-міліметровий фільтр Гауса) та згладжування часу високих частот. Функціональні зображення були пристосовані до анатомічних зображень, отриманих під час кожного сеансу, і нормалізовані до зображення шаблону BrainVoyager, яке відповідає простору, визначеному стереотаксичним атласом Talairach та Tournoux 26. Рух у будь-якому прогоні більше 3 мм уздовж кожної осі (x, y або z) призвів до того, що прогін був відкинутий. З загальної кількості 80 прогонів три цикли були відкинуті через надмірне переміщення, а два цикли, оскільки об'єкт заснув у сканері.
Карти активації були сформовані із використанням статистичних параметричних методів 27 та випадкових ефектів (у Brain Voyager QX). Статистичні контрасти виконувались за допомогою множинного регресійного аналізу із загальною лінійною моделлю, що дозволило включити до моделі більше предикторів. Регресори, що представляють експериментальні умови, що представляють інтерес, були змодельовані за допомогою фільтра гемодинамічної реакції та введені в багаторазовий регресійний аналіз за допомогою моделі випадкових ефектів. Контрасти між умовами інтересу оцінювали за статистикою. Статистичні параметричні карти перекривались тривимірними зображеннями середніх структурних зображень.
Завершено три набори аналізів. Спочатку був проведений аналіз взаємодії, зосереджений на групі (ожиріння, ГВ) × тип стимуляції (харчова, нехарчова) взаємодія, окремо для умов перед їжею та після їжі. Сфери активації, отримані в результаті цих аналізів, ідентифікують ділянки мозку, в яких група ожиріння виявляла непропорційно більшу активацію до зображень продуктів харчування, ніж до зображень, що не стосуються продуктів харчування, порівняно з групою HW (випадкові ефекти).
По-друге, для визначення різниці у реакції мозку на голод (перед їжею та після їжі) проводили аналізи взаємодії, зосереджуючи увагу на типі стимулу (як їжа проти непродовольства; їжа проти контролю) × мотиваційний статус (перед їжею, взаємодії після прийому їжі).) окремо для груп з ожирінням та HW.
Нарешті, були проведені аналізи, зосереджені на різниці у реакції мозку на стан голоду, на цей раз - на міжгруповому типі стимулу (їжа проти контролю) та мотиваційному стані (до, після їжі).
На підставі попередніх досліджень, апріорні сфери інтересів для первинних аналізів включали лімбічну, паралімбічну та префронтальну області мозку. Зокрема, двосторонньо досліджували наступні ділянки: мигдалина, утворення гіпокампа, OFC, медіальний PFC, латеральний PFC, передня поясна кора та островна кора. У всіх аналізах області, що цікавить, вокселі вважалися значущими в кожному контрасті, якщо активація перевищувала статистичний поріг P 28
результат
Дані про поведінку
Результати тестів пам'яті як до, так і після їжі для всіх дітей були значно вищими, ніж шанси (з використанням індексу дискримінації). Групова пам’ять HW для їжі становила 87,5% до їжі та 81,9% після їжі. Пам'ять ожирілих груп продовольства становила 82,9% до і 85,2% після їжі. Пам'ять групи HW для непродовольчих товарів становила 92% до і 91% після їжі. Пам'ять ожирілих груп для непродовольчих товарів становила 89, 8% до і 90, 3% після їжі. Аналіз результатів дисперсії для пам’яті групового розпізнавання (ожиріння проти HW) не був значущим (F (1, 18) = 0,30, P = 0,59); аналіз результатів дисперсії для мотиваційного стану (до проти після їжі) не був значущим (F (2, 18) = 0,001, P = 0,997). Основний вплив на тип зображення був значним (непродовольчі зображення було легше впізнати, ніж зображення продуктів харчування; F (2, 18) = 23, 14, P 
a ) Результати fMRI отримані з продуктів харчування між групами порівняно з непродовольчими контрастами, які реєструються разом із середніми структурними даними МР від учасників. Карти подані у корональному ракурсі. Порогові значення значущості для візуалізації встановлюються на рівні P 29, 30 OFC, 19, 30 спинного смугастого тіла, 17 островів 31, 32 та гіпокампу 31 у людей із ожирінням. Ожирілі дорослі також демонструють менше зниження гіпоталамічної активності після їжі в порівнянні з особами з ГВ. Залучені регіони відіграють центральну роль у вирішенні мотивації, винагороди та когнітивного контролю та сприяють таким поведінковим проблемам, як імпульсивність та залежність. 33
Існують деякі відмінності між раніше опублікованими звітами, деякі дослідження визначають сфери підвищеної активності, а інші знижують активність. 17, 34 Наприклад, Stice et al. 34 виявили знижену активність у дофамінергічних мозкових шляхах (стриатум) у людей із ожирінням порівняно з особами з ГВ. Вони припустили, що особи, що страждають ожирінням, зменшують щільність дофамінових рецепторів і погіршують передачу сигналів дофаміну в місцях, де приносять винагороду мозку. Важливо зазначити, що Stice et al. сканували молодих дорослих під час годування, в той час як це дослідження обстежувало дітей та підлітків під час перегляду фотографій їжі. Потрібні дослідження для більш детального вивчення відмінностей між дітьми та дорослими та між різними парадигмами активації.
Це дослідження наводить попередні докази того, що діти з ожирінням гіперчутливі до харчових подразників і не в змозі модулювати активацію мозку після їжі порівняно з дітьми з ГВ. Ці результати мають потенційні клінічні наслідки, включаючи з'ясування взаємозв'язку між нервовими механізмами ожиріння та втручаннями щодо зниження ваги. Цей напрям досліджень перебуває в початковій стадії, і майбутні дослідження посилять наше обмежене розуміння нервових корелятів ожиріння, харчової мотивації та інших проявів здоров’я у дітей. Нарешті, краще розуміння ролі мозку у харчовій мотивації, винагороді та когнітивному контролі може призвести до конкретних цілеспрямованих заходів щодо ожиріння та можливості кращого включення людей до спеціальних програм.