елементи
абстрактно
За да се изследва разликата в мозъчната структура между индивидите със затлъстяване и нормално тегло и да се изследва връзката между невроанатомичните промени и свойствата на импулсивността, това проучване използва метод на морфометрия, базиран на воксел, за изследване на промените в обема на сивото вещество (ГМ), свързани с импулсивни личностни характеристики в затлъстели лица в сравнение с нормалното тегло. Бяха анализирани осемдесет възрастни пациенти, завършили импулсно поведение UPPS-P. Възможните промени в обема на ГМ първо бяха анализирани на цялото мозъчно ниво и след това беше изследвана връзката между регионалните разлики в обема на ГМ и UPPS-P резултат в избрани области от интерес. Установени са намалени нива на ГМ в предните и лимбичните зони на затлъстелата група в сравнение с индивидите с нормално тегло. В групата с нормално тегло липсата на издръжливост е корелирана с обема на ГМ в предната цингуларна кора, а отрицателната спешност е била отрицателно корелирана с обема на ГМ изолирано. В групата със затлъстяване имаше отрицателна връзка с усещането за корелация с обема на ГМ в лявата амигдала и десния палидум. Тези открития могат да подобрят нашето разбиране за връзката между липса на издръжливост, отрицателна спешност и наддаване на тегло и колебания.
Затлъстяването е основен риск за здравето в съвременното общество и насърчава съпътстващите заболявания 1, 2. Например е документиран индекс на телесна маса (ИТМ) от 30-35 кг/м2, за да се намали продължителността на живота с две до четири години 3. Прекомерната калорична храна, депресията и тревожността, страничните ефекти на лекарствата или генетиката могат да бъдат причинни фактори за затлъстяването 4. Импулсивните личностни черти също са документирани като принос към затлъстяването 5. Импулсивността към храната е показана за повишен прием на храна при затлъстели хора и изглежда по-изразена при хора с хранителни разстройства 2, 6, 6, 8. Импулсивната личност предсказва повишен прием на храна и телесни мазнини при жените 9, 10. Спешността е свързана със самоконтрол на храненето 11, 12. Отрицателната спешност е пряко свързана с хранителната зависимост и тази връзка е отговорна за връзката между хранителната зависимост и ИТМ 13. Липсата на издръжливост е свързана с колебания в теглото 12. Хората с наднормено тегло и затлъстяване имат по-висока степен на спешност, липса на постоянство и усилие да се чувстват 14. Невроанатомичните изследвания на личностните импулсивни характеристики при представянето на затлъстяването могат да помогнат да се информира невронната основа на импулсивността и в крайна сметка да бъде от полза за предотвратяването на затлъстяването.
Невроизобразяващите изследвания показват, че импулсивността включва мозъчни области, важни за повишаване на възнаграждението и инхибиране на отговора. Анатомични мозъчни изследвания са идентифицирали атрофия на сивото вещество (ГМ) при импулсивни индивиди в орбитофронталната кора (OFC), предната цингуларна кора (ACC), медиалната префронтална кора и амигдалата 15. Изследването заявява, че по-ниските обеми на OFC при здрави индивиди са свързани с висока импулсивност 16. Доказателствата за функционално невроизображение също сочат към няколко области на мозъка, които съответстват на импулсивността, включително OFC, долна фронтална извивка, вентролатерална и дорзолатерална префронтална кора, ACC, амигдала, вентрален палидум, инсула и хипокампус 17, 18, 19, 20. Освен това е показано, че активирането на палидума по време на прогнозата за награда корелира с импулсивността на алкохолиците 21 .
Проучванията за структурно изобразяване също разкриват по-ниски общи обеми на ГМ и намалени регионални обеми на ГМ при затлъстели OFCs в сравнение с постните контроли 11, 12. Освен това Yokum et al. установи, че ИТМ корелират с промените в обема в мозъчните региони, участващи в обработката на възнагражденията и соматосензорната обработка 22, докато намалените регионални обеми на ГМ в префронталната кора корелират с по-високите темпове на увеличение на ИТМ 22 Импулсивността играе важна роля за увеличаване на теглото. Maayan et al. съобщава, че индивидите със затлъстяване се характеризират с повишено дезинхибиране и намален когнитивен контрол и че двете характеристики корелират с намалените обеми на ГМ в OFC 23. Ralph et al. наблюдава повишена амигдала при затлъстели индивиди, което показва важността на хедоничния ефект при регулирането на храненето. Тези открития предполагат, че измерванията на мозъчния обем са полезни за характеризиране на невробиологичната основа на затлъстяването и че мозъчните структурни обеми са свързани с определени специфични за заболяването характеристики (напр. ИТМ). В контекста на настоящото проучване съществува разлика в знанията между структурните промени в мозъка и импулсивните характеристики при представянето на затлъстяването при възрастни.
Целта на това изследване е да изследва разликите в мозъчните структури между индивидите със затлъстяване и нормално тегло и да изследва връзката между невроанатомичните промени и свойствата на импулсивността. Ние вярваме, че липсата на постоянство, негативното желание и търсенето на чувство имат други връзки с тези невроанатомични промени в нормални и затлъстели групи.
резултатът
Демографски характеристики на участниците
Демографските характеристики за групите с нормално тегло и затлъстяване са обобщени в таблица 1. Групите са сравнени по пол, рутина, депресия, когнитивно ограничение и дезинхибиране на контрола. Въпреки това, пациентите със затлъстяване са имали по-високи резултати от глада в сравнение с групата с нормално тегло. Поради факта, че възрастта на тези две групи е значително различна, тя е използвана при по-нататъшния анализ като ковариация.
Маса в пълен размер
Характеристики на импулсивността на мярката
Няма значителни разлики между разликите в групата в липсата на преднамереност, липса на постоянство, чувство за чувство, негативна спешност и положителна спешност (Таблица 1).
ЯМР образен анализ
Групата със затлъстяване е имала значително по-ниски нива на ГМ от групата с нормално тегло в долната лява предна извивка (BA 13), двустранна инсула (BA 13), лява пирамида, полуфинали на долния лунен мускул и мозъчни сливици, двустранна предна извивка (BA 10) . ), дясна предна цингуларна кора (BA 32), двустранен таламус и лява средна фронтална извивка (BA 6) (Таблица 2, Фиг. 1). От друга страна, групата със затлъстяване показа значително по-високи обеми на ГМ в долната лява тилна извивка и средната тилна извивка, отколкото в групата с нормално тегло (Таблица 2, Фиг. 1).
Маса в пълен размер
Червените области представляват намаляване на GMV при затлъстели в сравнение с групата с нормално тегло. Сините области представляват увеличение на GMV при затлъстелите в сравнение с групата с нормално тегло. Съкращения: R. MedFG = дясна медия отпред Гирус; R. ACC = Cingulate Cortex вдясно отпред; L. MedFG = лява медиална фронтална извивка.
50). "Rel = nofollow> Изображение в пълен размер
Корелационни анализи между ГМ и личността
Недостатъчната издръжливост корелира с обема на ГМ в предния цингулат в групата с нормално тегло (R = -0,372, p = 0,009), но не и в групата със затлъстяване. Отрицателната спешност е отрицателно корелирана с обема на ГМ в рамките на инсула в групата с нормално тегло (R =, 0, 364, p = 0,010), но не и в групата със затлъстяване. Търсенето на възприятие е отрицателно корелирано с обема на ГМ в лявата амигдала (R = −0, 414, p = 0, 010) и десния палидум (R = −0, 448, p = 0, 010) в затлъстелата група.
дискусия
В настоящото проучване изследвахме разликата в мозъчните структури между индивиди със затлъстяване и нормално тегло и изследвахме връзката между невроанатомичните промени и свойствата на импулсивността. Образният анализ установи значителна групова разлика в областите на мозъка, които модулират импулсивността, като вентромедиалната префронтална кора, предната цингуларна кора, инсулата и таламуса. Предната цингуларна кора и изолацията, които образуват мрежа от издатини, имат значителна връзка с недостатъчна издръжливост и отрицателна спешност в нормалната група. Освен това лявата амигдала и десният палидум показват тясна връзка с търсенето в групата със затлъстяване. Тези резултати показват различна връзка между тези невроанатомични различия и свойствата на импулсивност при индивиди с нормално тегло и затлъстяване.
В настоящото проучване не открихме значителна групова разлика в когнитивното увреждане, дезинхибирането и депресивния статус. Някои проучвания показват, че пациентите със затлъстяване имат лош когнитивен контрол и високо дезинхибиране 23. Друго проучване обаче документира също, че хората със затлъстяване могат да се опитат да ограничат приема на висококалорични храни, тъй като са наясно с ефекта от наддаването на тегло В нашето проучване обаче има 19 пациенти с ИТМ в диапазона от 30 до 35, ИТМ от 8 субекта в диапазона от 35 до 40 и ИТМ от 4 субекта, вариращи от 40 до 43, 40. Липсата на значителна група разликата в когнитивното увреждане и дезинхибиция може да бъде свързана отчасти с ниска степен на заболеваемост от затлъстяване. Едно надлъжно проучване предполага, че основното затлъстяване увеличава риска от депресия, а депресията също така повишава шансовете за наднормено тегло 26. Имаме нужда от повече информация за историята на участник със затлъстяване, за да обясним депресията и състоянието на теглото. Обсъждаме това в ограничителни раздели.
В съответствие с предишни проучвания 27, 28, 29, 30, 31, групата със затлъстяване показва намалени нива на ГМ в предната, лимбичната и мозъчната кора. Предишно проучване показа, че фронталната изолация участва в обработката на вкуса, миризмата, структурата и съдържанието на мазнини в храните 27. Едно изследване на PET документира, че индивидите със затлъстяване имат по-голям отговор на апетита, отколкото бедните индивиди Изола, предна цингуларна кора и средна фронтална извивка получават различна информация за хомеостатиката и солеността. Някои проучвания установяват, че ACC отговорът е отрицателно корелиран с дезинхибиция и затлъстелите индивиди имат по-малко активиране в ACC от участниците с нормално тегло 29, 30. Предполага се, че обемът на ГМ на таламуса е отрицателно свързан със съдържанието на мазнини в тялото 31. Тези открития показват намалени мозъчни структури, реагиращи на сензорна и значителна обработка на храна при затлъстели индивиди, което е в съответствие с теорията за дефицита на заплащане .
В настоящото проучване липсата на издръжливост, корелирана с обема на ГМ в ACC в групата с нормално тегло, е отрицателна. Липсата на постоянство е свързана с това да не се справяте с трудни или досадни задачи 33. Той има решаваща връзка при вземане на решения, например, субектите с ниска оценка на издръжливост се учат по-бавно, когато избират от добри пакети по време на хазарт 34. ACC участва в контрола на вниманието и вземането на решения 29, 35, 36. Играе ключова роля в когнитивния контрол и очакването на възнаграждение по време на прием на храна 37, 38. Отрицателната връзка между липсата на постоянство и обема на ГМ е в съответствие с горните елементи. Въпреки това, при затлъстели индивиди това свързване може да бъде нарушено, което предполага, че нервният механизъм, лежащ в основата на когнитивния контрол при затлъстелите хора, е променен.
Търсенето на възприятие е в отрицателна корелация с обема на ГМ в лявата амигдала и десния палидум в групата със затлъстяване. Търсенето на чувство е личностна черта, която търси нови преживявания и чувства. Това е свързано с тенденция за засилване на въздействието на наградите върху храната. Хората с наднормено тегло и затлъстяване имат по-високи нива на чувство 14. Това беше положително свързано с предпочитанията към нездравословни храни 45. Амигдала и палидум участват в награждаването на храната. Амигдалата участва в условния отговор на храната, а палидумът реагира селективно на стимул, който предсказва наличието на награди 46. В съответствие с предишно проучване установихме, че обемите на ГМ на амигдала и палидум са намалени в група със затлъстяване 47, което предполага модулация на промените в условния хранителен отговор при затлъстели хора. Отрицателната връзка между усещането и обема на ГМ амигдала и палидум може допълнително да предполага, че условното регулиране е по-важно при затлъстелите хора.
ограничения
Важно е да се вземат предвид ограниченията на това проучване. Първо, това проучване е предназначено да сравнява промените в обема на ГМ при затлъстели лица и да изследва връзката между възможните промени и свойствата на импулсивността. Няма групова разлика в когнитивното увреждане, дезинхибиция и депресия, което може да бъде свързано отчасти с ниско съотношение на заболеваемост от затлъстяване и относително малък размер на пробата. Изследванията с по-голяма група субекти ще увеличат статистическата мощ. Като предложение за напречно сечение, това проучване не може да установи причинно-следствената връзка на промените в обема на ГМ и свойствата на импулсивността, които могат да бъдат двупосочни и свързани с някои латентни променливи. По-нататъшни дългосрочни проучвания може да са необходими, за да се подобри разбирането на връзката между промените в обема на ГМ и свойствата на импулсивността. Второ, има значителна групова разлика във възрастта. Предишно проучване документира, че има възрастова разлика в характеристиките на импулсивността на 48. Въпреки че възрастта е включена в анализа като ковариация, потенциалният ефект на възрастта трябва да бъде допълнително отбелязан. Например каква е връзката между ИТМ и импулсивна промяна, модулирана от възрастта? Имаме нужда от повече информация, за да отговорим на този въпрос. За да се отговори на този въпрос, може да са необходими допълнителни проучвания.
заключение
В настоящото проучване изследвахме разликата в мозъчните структури между индивиди със затлъстяване и нормално тегло и изследвахме връзката между невроанатомичните промени и свойствата на импулсивността. В сравнение с контролите с нормално тегло, затлъстелите лица показват намален обем на ГМ в корите, които отговарят на кодиращите награди и угризения. Характеристиките на импулсивността показват различни взаимоотношения с области на мозъка между пациентите със затлъстяване и нормално тегло.
методи
Участници и придобиване на ЯМР
Данните за ядрено-магнитен резонанс са получени от уебсайт с отворени данни (//fcon_1000.projects.nitrc.org/indi/pro/nki.html), предоставен от Центъра за напреднали образни изследвания на мозъка на Нейтън С. Клайн 49. В настоящото проучване бяха анализирани образни данни на осемдесет възрастни (на възраст 18-55 години). Първоначално участниците бяха класифицирани като възрастни с нормално тегло (n = 49, среден ИТМ = 21, 87, SE = 0,29) и затлъстели (n = 31, среден BMI = 34, 38, SE = 0,69) според техния ИТМ според International Критерии 14, 15 на работната група по затлъстяването (IOTF). Всички пациенти в миналото не са имали психични разстройства или неврологични разстройства. Информирано писмено съгласие е получено преди сканиране на изображенията. Сканирането е извършено в съответствие с насоките на Институционалния съвет за преглед на Института за напреднали образни изследвания на мозъка Натан С. Клайн и в съответствие с Декларацията от Хелзинки 49 .
Участниците бяха сканирани в 3,0 T MRI скенер (Siemens MAGNETOM TrioTim Syngo MR). T1-претегленият 3D обем е получен за всеки участник, използвайки T1-претеглена 3D-турбоградиентна ехопоследователност в сагитална ориентация с разделителна способност 0,94 × 0,94 × 1,0 mm (200 напречни сечения, FOV = 240 × 240 mm2, матрица 256) . × 256), TR = 2500 ms, TE = 3,5 ms, TI = 1200 ms, дебелина на рязане = 1 mm и ъгъл на въртене = 8 °. Последователността беше оптимална за намаляване на нехомогенността на полето, артефактите на чувствителност и чувствителността към движение.
Измерване на импулсивността
Резултатите от импулсивността се оценяват по скала за импулсивно поведение UPPS-P. UPPS-P Импулсивно поведение Скала 33, 50 е инвентар с 59 артикула. Той е проектиран да измерва пет различни пътя на личността, които характеризират импулсивното поведение: търсенето на чувство, постоянство, размисъл, отрицателна спешност и положителна спешност. За анализите използвахме сумарната оценка на всеки от тези пет измерения на UPPS - P 51. В допълнение, оценките за депресия бяха оценени с помощта на Beck Depression Inventory-II 52. Стойностите на консумацията на храна бяха оценени с помощта на въпросника за трифакторното хранене 53 по време на гладуване.
Анализ на обем на ГМ
Всички MPRAGE изображения бяха предварително обработени и анализирани с помощта на SPM8 (//www.fil.ion.ucl. Ac.uk/spm). За да се провери за артефакти или груби анатомични аномалии, всяко MR изображение първо се показва в SPM8. Изображенията са преориентирани ръчно, за да бъдат настроени на предния панел за по-добра регистрация. След това MPRAGE изображенията на всеки субект бяха нормализирани пространствено по шаблона на T1 Institute of Montreal Standard T1 и сегментирани в сиво вещество (GM), бяло вещество (WM) и цереброспинална течност (CSF), използвайки алгоритъма за класификация на тъканите в SPM8. След това сегментираните дялове бяха нормализирани към съответните им стандартни шаблони. След това нормализираните, сегментирани изображения на сивото вещество бяха модулирани чрез изчисляване на детерминантите на Якоб, получени от специалната стъпка за нормализиране и умножаване на всеки воксел по относителната промяна на обема 54. И накрая, изображенията бяха изгладени с 3-D гауссов филтър с пълна ширина 8 mm3 с половин максимум (FWHM), за да се увеличи съотношението сигнал/шум.
Анализ на възвръщаемостта на инвестициите
Необходимата анатомична област (ROI) е анатомично избрана въз основа на предишни доказателства за нейното участие в затлъстяването при възрастни, включително OFC, амигдала и палидум 18, 20. NI са създадени с помощта на инструментариума PickAtlas 55 на университета Wake Forest (WFU) .
Статистически анализи
Две групи пациенти, с нормално тегло (BMI30), бяха оценени за техните ГМ стойности на обема. За да се сравнят груповите разлики в обемите на ГМ, бяха направени две вокселови проби от две проби. Получените статистически карти със значително ниво p = 0,005, размер на клъстера> 50 бяха идентифицирани като активации 51. GM стойностите на значителния обем на активиране и всяка ROI (OFC, амигдала и палидум) бяха изчислени за всеки субект. За да сравним структурните мозъчни промени, свързани с импулсивни личностни черти между двете групи, използвахме частичен корелационен анализ с възрастта, пола и пригодността като ковариати, за да анализираме връзката между регионалните обеми на ГМ ROI и резултатите от всяка импулсивна личностна скала (липса на предразсъдъци, липса на постоянство, отрицателна спешност и положителна спешност). След това беше обсъдена корелацията със значението на p = 0,010.
Повече информация
Как да цитирам тази статия: Мозъчни структурни различия между нормални и затлъстели възрастни и техните връзки с липса на постоянство, отрицателна спешност и търсене на сетивата. Sci. Представител. 7, 40595; doi: 10.1038/srep40595 (2017).
Забележка на издателя: Springer Nature остава неутрален по отношение на юрисдикционните претенции на публикувани карти и институционални взаимоотношения.
Коментари
Изпращайки коментар, вие се съгласявате да спазвате нашите Общи условия и насоки на общността. Ако смятате, че това е обидно действие, което не отговаря на нашите условия или насоки, моля, сигнализирайте за неподходящо.