Резюме

Заден план

Разбирането как нормалното тегло и затлъстелите малки деца обработват висококалорични хранителни стимули може да предостави информация, свързана с невробиологията на хранителното поведение, допринасящо за детското затлъстяване. В това проучване използвахме fMRI, за да оценим дали активирането на мозъка към изображения с висококалорична храна се различава между нормалното тегло и затлъстелите малки деца.

Методи

Карти за активиране на мозъка в отговор на изображения с висококалорична храна и нехранителни изображения за 22 здрави деца на 8-10 години (н = 11/11 за нормално тегло/съответно със затлъстяване) и са сравнени между групите.

Резултати

При сравняване на разликите в активирането на мозъка в отговор на гледане на висококалорична храна спрямо нехранителни изображения между деца с нормално тегло и затлъстяване, се наблюдават групови разлики в области, свързани с паметта и когнитивния контрол. По-конкретно, децата с нормално тегло показват по-високо активиране на задния парахипокампален гирис (PPHG) и дорзомедиалната префронтална кора (DMPFC). По-нататъшните ROI анализи показват по-висока сила на активиране (Z точки) в десния PPHG (стр = 0,01) и по-висока сила на активиране (стр

Заден план

Детското затлъстяване е значителна грижа за общественото здраве и разпространението му продължава да се увеличава през последните десетилетия [1]. През 2011–2014 г. процентът на затлъстяване сред децата и юношите между 2 и 19 годишна възраст в САЩ е бил 17,0%, а екстремното затлъстяване е 5,8% [1]. Децата с наднормено тегло и затлъстяване са изложени на повишен риск от наднормено тегло или затлъстяване като възрастни и поради неблагоприятните последици за здравето, свързани с тези състояния [2]. Например детското затлъстяване е тясно свързано с метаболитни усложнения и хронични заболявания като хипертония, захарен диабет и сърдечно-съдови заболявания [3], а когнитивната функция и академичните резултати също могат да бъдат засегнати [4]. Детското затлъстяване е свързано с някои рискови фактори като генетична, физическа активност и семейна среда [5], но нездравословните хранителни навици също могат да играят важна роля [6]. Нови прозрения за връзката мозъчно затлъстяване и невробиологията на хранителното поведение при малки деца биха насочили нашето разбиране за поведенческите корелати на детското затлъстяване. Тази информация може да информира за развитието на по-ранни и по-ефективни поведенчески интервенции за справяне с детското затлъстяване.

В това проучване ние използвахме fMRI за оценка на разликите в мозъчната активация спрямо изображенията с висококалорична храна при деца в предучилищна възраст с нормално тегло и деца със затлъстяване на възраст 8–10 години. Предполагаме, че докато гледат изображения с висококалорична храна, нормалните деца ще проявят по-високо активиране в мозъчните области, свързани с когнитивния контрол, в сравнение с децата със затлъстяване.

Методи

Проучвайте популация

MRI/fMRI събиране на данни

активиране

Четири блоков пример за висококалорични изображения на храни и нехранителни изображения, използвани в парадигмата на fMRI

MRI/fMRI анализ на данните

Статистика

За сравнение на демографски параметри и ROI анализ на резултатите от активирането на fMRI (включително средни Z оценки и брой активирани воксели за изобразяване) между деца с нормално тегло и затлъстяване, бяха използвани непараметрични тестове с ранг-сума на Wilcoxon за числени параметри, докато точният тест на Fisher използва се за категорични променливи. стр 2.3 и стр

Резултати

Детските групи с нормално тегло и затлъстяване не се различават по състав на пола (стр = 1) или възраст при ЯМР (стр = 0,10), но според експерименталния дизайн са били значително различни в ИТМ (стр Фиг. 2

Лявият и десният PPHG (фиг. 3а), както и DMPFC (фиг. 4а), са скицирани въз основа на анатомия, използвайки персонализиран T1-претеглен образен шаблон като ROI за по-нататъшен post hoc анализ на картите за активиране. Тези анализи разкриват, че при правилния PPHG (RPPHG) децата с нормално тегло са имали значително по-силни (стр = 0,01) средна сила на активиране (както е отразено от Z резултатите) и има тенденция да има по-голяма средна площ на активиране (стр = 0,08) от затлъстели деца; в левия PPHG (LPPHG) се наблюдава тенденция за по-силна средна сила на активиране при нормално тегло, отколкото при затлъстели деца, но и двете групи показват сравними средни области на активиране (Фиг. 3b, c). В DMPFC децата с нормално тегло са имали значително по-силна средна сила на активиране (стр Фиг. 3

Дискусия

В нашето проучване зрителната кора показва повишено активиране както при нормално тегло, така и при деца със затлъстяване при гледане на висококалорична храна спрямо нехранителни изображения. Активирането на тилната област е често срещано откритие при разглеждане на изображения на храни [10, 11]. В мета-анализ, проведен от Van der Laan et al. [11], страничният тилен комплекс (LOC, компонент на визуалната асоциация на кората) е един от най-често активираните региони при разглеждане на изображения срещу нехранителни изображения при възрастни. Предполага се, че активирането на LOC не може да се обясни с ролята му в разпознаването на обекти, тъй като изображенията на храни и нехранителни продукти обикновено се съчетават, за да неутрализират този ефект. По-вероятно обяснение е, че повишеното активиране в LOC е свързано с по-висока бдителност към храната спрямо нехранителни обекти и в резултат на това по-силно активиране на зрителната кора [11]. В нашето проучване не се забелязва значителна разлика в активирането на зрителната кора при сравняване на нормалното тегло със затлъстелите деца.

PPHG е значително по-активиран при нормално тегло спрямо затлъстели деца в отговор на изображения с висококалорична храна. Широко разпространено е мнението, че хипокампалната и парахипокампалната мрежи са свързани с декларативни функции на паметта. Парахипокампалната извивка играе решаваща роля в кодирането и извличането на паметта [20]. Подобно на нашето проучване, Davids et al. установи повишена активация в хипокампуса и парахипокампалната извивка при сравняване на нормално тегло спрямо затлъстели деца, гледащи изображения на храни [14]. Предполага се, че този модел на активиране може също да показва повишена бдителност за изображенията на храни. В същото проучване [14] децата с нормално тегло също показват повишена активация в други области като предна цингуларна кора, веретенообразна извивка, таламус, опашка и части на зрителната кора. Тези различия не са наблюдавани в нашето проучване, вероятно поради различен дизайн на парадигмата, че в тяхното проучване са използвани две групи изображения на храни (неутрални и приятни). Друго проучване показва, че увеличеният обем на парахипокампалния гирус при деца е свързан с по-ниско увеличение на ИТМ [21], което предполага роля на парахипокампалния гирус и неговото функциониране, свързано с детското затлъстяване.

Има някои ограничения за това проучване. Първо, нямаше свързани с храната поведенчески оценки, които да корелират с нашите невроизображения, напр. Оценка от участниците относно степента на „харесване“ или „желание“ или осъзнаване на „здравословна“ или „нездравословна“ храна за изображенията. Второ, закуските не бяха стандартизирани и ние разчитахме на доклада на родителите и децата, за да потвърдим приема на закуска и подобен график. И накрая, въпреки че разликите в активирането на мозъка, които наблюдавахме, бяха значителни между групите, размерът на извадката в нашето проучване беше сравнително малък. Това също би могло да ограничи способността ни да откриваме разликите в активирането на мозъка в други мозъчни региони. Независимо от това, резултатите от нашето проучване предоставят допълнителни доказателства, че децата с нормално тегло проявяват различни модели на невронално активиране при обработката на изображения на висококалорична храна, в сравнение с деца със затлъстяване, дори в ранна възраст.

Заключения

В обобщение, функционалните модели на MRI за активиране на мозъка за висококалорична храна в сравнение с нехранителните изображения се различават при деца с нормално тегло и затлъстяване (на възраст 8–10 години). Наблюдаваните групови разлики в областите на паметта и когнитивния контрол показват различни реакции към висококалоричните хранителни стимули между малки деца с нормално тегло и затлъстяване и сочат към важността на ранното и продължително обучение при децата относно избора на здравословна храна. Констатациите от нашето проучване допринасят за разбирането ни за асоциацията на мозъчното затлъстяване при детското затлъстяване.