Катедра по експериментална психология, Университет в Оксфорд, Оксфорд, Великобритания

Катедра по експериментална психология, Университет в Оксфорд, Оксфорд, Великобритания

Заден план

Бърз напредък се постига в разбирането на мозъчната обработка и свързаната с нея психология на сензорните свойства на храната и как сигналите за ситост (пълнота), произведени по време и след хранене, регулират апетита. Докато мозъчните механизми контролират апетита, редица сензорни и фактори на околната среда допринасят за свръхстимулация на сензорните системи, произвеждайки сензорни сигнали за възнаграждение, които са по-силни, отколкото винаги могат да бъдат контролирани лесно чрез сигнали за ситост.

Това знание прави много вероятно, че макар сигналите за ситост да не са се променяли през последните 30 години, промените през същия период в сензорната страна на контролния процес означават, че сега те са заменени, което допринася за нарастващата честота на затлъстяване. Едно от последиците от тази работа е, че ако факторите от сензорната страна на процеса за контрол на апетита могат да бъдат регулирани, това ще отвори възможности за превенция и контрол на затлъстяването.

От гледна точка на неврологията и психологията обаче има много други механизми, които взаимодействат с мозъка и допринасят за затлъстяването.

Генетични фактори

Те са от известно значение, като например наследствеността на индекса на телесна маса, изчислена от проучвания на близнаци, е около 0,66–0,70 3-6). „Епидемията от затлъстяване“, настъпила от 1990 г. насам, не може да се отдаде на генетични промени, за които времевият мащаб е твърде кратък, а вместо това на фактори като повишената вкусовост, разнообразие и наличност на храна (както и по-малко упражнения), които са някои от най-важните двигатели на приема на храна и количеството храна, което се яде (1, 2, 7, 8). Разбира се, разбирането на генетичните фактори може да доведе до лечение на някои случаи на затлъстяване и до по-добро разбиране на индивидуалните различия, които помагат да се обясни защо някои хора затлъстяват в променената ни среда (вж. Принос на Farooqi и O'Rahilly, стр. 37 (6)).

Ендокринни фактори и тяхното взаимодействие с мозъчните системи

Има много хормони, които се отделят при ядене на храна и някои от тях са важни за регулиране на апетита, включително лептин. Случаите на затлъстяване, които могат да бъдат свързани с промени в системата за засищане на лептиновия хормон, са много редки (6, 9). Освен това хората със затлъстяване обикновено имат високи нива на лептин, така че производството на лептин не е проблемът. Вместо това, лептиновата резистентност (т.е. нечувствителност) може да бъде донякъде свързана със затлъстяването, като резистентността може би е свързана отчасти с по-малки ефекти на лептина върху хипоталамусовите дъговидни ядра NPY/AGRP неврони (10). В действителност се постига бърз напредък в разбирането как хормоните като лептин влияят върху пептидните мозъчни системи в хипоталамуса, които са важни за контрола на приема на храна (4, 5, 11). Въпреки това, поне понастоящем само малка част от случаите на затлъстяване могат да бъдат свързани с генетично свързани дисфункции на пептидните системи в хипоталамуса, като например 4% от затлъстелите хора имат дефицитни (MC4) рецептори за стимулиране на меланоцитите хормон (4, 5, 11).

Малко вероятно е промените в тези хормонални системи през последните 30 години да са причина за нарастващата честота на затлъстяване, въпреки че разбирането на тези ендокринни системи, които произвеждат сигнали за ситост и глад, може да бъде полезно при лечението на някои случаи на затлъстяване (вж. Принос от Блум, стр. 63).

Мозъчна обработка на сензорните свойства и приятността на храната

Концептуална диаграма, която показва как сензорните сигнали, произведени от храната, взаимодействат в мозъка със сигнали за ситост, за да се получи резултат, който представлява наградата, хедоничната или апетитивната стойност на храната и който води до ядене, е показан на фиг. 1.

приемане

Схематична диаграма, за да покаже как сензорните фактори взаимодействат в мозъка със сигнали за ситост, за да произведат хедоничната, възнаграждаваща стойност на храната, което води до апетит и хранене. Когнитивните фактори директно модулират тази система в мозъка.

Когато сигналите за ситост, произведени, например, от раздуване на стомаха и хормони на червата са минимални, сензорните свойства на храната стават полезни и приятни, апетитът за храната е налице и е възможно да се появи хранене. След хранене, когато са налице сигнали за ситост, сензорните свойства на храната вече не се тълкуват като приятни и няма апетит към храната. Мястото на взаимодействие между сигналите за ситост и сензорните сигнали, включително вкуса, миризмата, текстурата и зрението на храната, за да се получи хедонична или афективна оценка на храната, се случва в мозъчни региони като хипоталамуса, показан на фиг. 2. Хипоталамусът съдържа неврони с различни пептидни предаватели, които са чувствителни към някои от хормоналните и невронни сигнали от тялото, които влияят на глада спрямо ситостта, включително лептин (4, 5, 11). Хипоталамусът също така съдържа неврони, които реагират на зрението, вкуса и мириса на храна, но само ако е налице глад (1, 2, 7, 8).

Схематична диаграма на вкусовите и обонятелните пътища при приматите, включително хората, показваща как те се сближават помежду си и с визуалните пътища. Гладът модулира отзивчивостта на представянията в орбитофронталната кора на вкуса, миризмата, структурата и зрението на храната (посочени от функцията на порта), а орбитофронталната кора е мястото, където се представя вкуса и приятността на храната. VPL, вентралпостеролатерален; VPMpc, вентралнопостеромедиално таламусно ядро; V1, V2, V4, зрителни зони на кората.

Изследванията върху невроните на орбитофронталната кора вече разкриват, например, как структурата на мазнините е представена в устата (което има последици за развитието на вкусни храни с ниско съдържание на мазнини); и механизмите на специфична за сетивност ситост (намаляване на апетита за една храна, когато я ядете, като същевременно не засяга апетита за други храни) и на стимулационна мотивация (повишаване на апетита, което се случва в началото на хранене, когато храната е направена за първи път налични), които са важни фактори за това колко храна се яде по време на хранене (1, 7, 8, 12).

По този начин концепцията за мозъчната организация на контрола на апетита е, че в орбитофронталната кора настъпва сближаване на сензорните входове, произведени от вкуса, миризмата, текстурата и зрението на храната, за да се изгради представяне на вкуса на храната. Орбитофронталната кора е мястото, където са представени приятността и вкусовите качества на храната, както се вижда от откритията, че тези представителства на храната се активират само ако има глад и корелират със субективната приятност на вкуса на храната (1, 7, 8). Представянето на орбитофронталната кора на това дали храната е приятна (при наличие на налични сигнали за ситост) след това задвижва мозъчните области, като стриатума и цингуларната кора, което от своя страна води до хранително поведение (вижте фигури 1 и 2).

Тази концепция е от основно значение за разбирането на нарастването на затлъстяването. През последните 30 години сетивната стимулация, произведена от вкуса, миризмата, структурата и външния вид на храната, както и нейната наличност, се е увеличила драстично, но сигналите за ситост, произведени от раздуване на стомаха, хормони за ситост и т.н., остават по същество непроменени, така че ефектът върху мозъчната система за контрол на апетита (както е показано на фигури 1 и 2) да доведе до нетно средно увеличение на стойността на възнаграждението и вкуса на храната, което заменя сигналите за ситост и допринася за тенденцията да бъде свръхстимулирана от храната и да ядете твърде много от нея.

В този сценарий е важно да се разберат по-добре правилата, използвани от мозъка, за да се представи представянето на приятността на храната и как системата се модулира чрез хранене и ситост. Това разбиране и начина, по който сензорните фактори могат да бъдат проектирани и контролирани, така че да не отменят сигналите за ситост, са важни области на изследване при разбирането, профилактиката и лечението на затлъстяването. Напредъкът в разбирането на рецепторите, които кодират вкусовите и обонятелни свойства на храната (17) и обработката в мозъка на тези свойства (1, 7, 12) също са важни за осигуряването на потенциал за производство на изключително вкусна храна, която е едновременно време питателна и здравословна.

По този начин мозъкът е изграден, за да използва определени правила, за да определи колко приятна е дадена храна в даден момент и следователно дали дадена храна трябва да се яде. Психологическите проучвания разкриват някои от правилата за работа на тези мозъчни системи, които определят приятността на храната, както и колко от съответните фактори в комбинация могат да доведат до тенденция към преяждане. Тези фактори могат да бъдат важни за стимулиране на настоящата епидемия от затлъстяване и контролът им трябва да бъде един от подходите за профилактика и лечение на затлъстяването.

Вкус на храната

Фактор за затлъстяването е вкусът на храната, който при съвременните методи за производство на храна вече може да бъде по-голям, отколкото би бил случаят по време на еволюцията на нашите системи за контрол на храненето. Тези мозъчни системи са еволюирали така, че вътрешните сигнали от, например, раздуване на стомаха и усвояване на глюкозата могат да намалят приятността на сензорните усещания, произведени чрез достатъчно хранене до края на хранене, за да спрат по-нататъшното хранене (1, 2, 7, 12 ). По-голямата вкусови качества на съвременната храна обаче може да означава, че този баланс е променен. Тази „допълнителна“ вкусовост означава, че тя е недостатъчно намалена, след като е изядено стандартно количество храна, което води до изяждане на допълнителна храна (вж. Фиг. 1).

Сензорно-специфична ситост и ефектите на разнообразието върху приема на храна

Сензорно-специфичната ситост е намаляването на апетита за определена храна, тъй като тя се яде по време на хранене, без намаляване на апетита за различни храни (1, 2, 7, 12). Това е важен фактор, който влияе върху това колко от всяка храна се яде по време на хранене и нейното еволюционно значение може да бъде да насърчи консумацията на различни храни, като по този начин се получи набор от хранителни вещества. В резултат на специфична за сензорна ситост, ако е налице голямо разнообразие от храни, може да настъпи преяждане по време на хранене и в дългосрочен план (18). Като се има предвид, че сега е възможно да се предостави много широк спектър от вкусове, текстури и външен вид на храната и че такива храни са лесно достъпни, този разнообразен ефект може да е фактор за насърчаване на излишния прием на храна и затлъстяването (19).

Фиксирано време за хранене и наличност на храна

Друг фактор, който може да допринесе за затлъстяването, е фиксираното време на хранене. Нормалният контрол на приема на храна чрез промени в интервала между храненията не е лесно достъпен при хората и храната може да се яде по време на хранене, дори ако липсва глад (1). Дори повече от това, поради голямата и лесна наличност на храна (в дома и на работното място) и стимулиране чрез реклама, има тенденция да започнете да ядете отново, когато сигналите за ситост след предишно хранене са намалели само малко („паша“) ), а последицата е, че системата отново се претоварва.

Хранителна чувствителност и размер на порцията

Поставянето на храната на видимо (видно място), например чрез поставянето й на показ, може да увеличи избора на храна, особено при затлъстелите 20-23). Размерът на порцията също е фактор, като повече храна се яде, ако се предлага голяма част от храната (24). Дали това е фактор, който може да доведе до затлъстяване, а не само променен размер на храненето, все още не е ясно. Движещите ефекти на визуалните и други стимули, включително ефектите от рекламата, върху мозъчните системи, които се активират чрез възнаграждение за храна, могат да бъдат различни при различните индивиди и могат да допринесат за затлъстяването (вж. Принос на Wardle, стр. 73).

Енергийна плътност на храната

Въпреки че скоростта на изпразване на стомаха е по-бавна за храни с висока енергийна плътност, това не компенсира напълно енергийната плътност на храната (25, 26). Подтекстът е, че яденето на енергийно плътни храни (напр. Храни с високо съдържание на мазнини) може да не позволи на стомашното раздуване да допринесе в достатъчна степен за ситост (вж. Приноса на Jebb, стр. 93). Поради това енергийната плътност на храните може да бъде важен фактор, който влияе върху това колко енергия се изразходва не само по време на хранене, но и в по-дългосрочен план (27) и има разлики между индивидите в това дали те затлъстяват в диета с високо съдържание на мазнини (28). Всъщност е забележително, че хората със затлъстяване са склонни да ядат храни с висока енергийна плътност и да посещават ресторанти с енергийно плътни (напр. Богати на мазнини) храни. Въпрос на клиничен опит е също, че изпразването на стомаха е по-бързо при затлъстели, отколкото при слаби индивиди, така че стомашното разтягане може да играе по-малко ефективна роля, допринасяйки за ситостта при затлъстелите.

Скорост на хранене

Скоростта на хранене, която обикновено е бърза при затлъстелите (29), може да осигури недостатъчно време за пълния ефект на сигналите за ситост, докато храната достига червата, за да работи.

Стрес

Друг потенциален фактор за затлъстяването е стресът, който може да предизвика хранене и може да допринесе за тенденция към затлъстяване (вж. Принос на Wardle, стр. 73). В този модел на плъхове лекият стрес в присъствието на храна може да доведе до преяждане и затлъстяване. Това преяждане се намалява от лекарства против тревожност.

Склонност към преяждане

Преяждането има някои паралели с пристрастяването. При един модел на преяждане, гризачи, достъпът до захароза в продължение на няколко часа всеки ден може да доведе до прекомерна консумация на захароза за период от дни 30-33). Преяждането е свързано с освобождаването на допамин. Преяждането е приближено до процес на пристрастяване, поне в този модел, тъй като след като преяждането се превърне в навик, отнемането на захароза намалява освобождаването на допамин във вентралния стриатум (част от мозъка, участваща в пристрастяването към наркотици като като амфетамин). Произвежда се променено свързване на допамин с неговите рецептори във вентралния стриатум и се появяват признаци на отнемане от зависимост, включително тракане на зъбите. При оттегляне животните също са свръхчувствителни към ефектите на амфетамина. Друг модел на плъхове изследва преяждане с мазнини и се използва за изследване дали подсилващите сигнали, свързани с това, могат да бъдат намалени от агониста на GABA-B рецептора баклофен (34).

Енергия и упражнения

Ако енергийният прием е по-голям от енергийния изход, телесното тегло се увеличава. По този начин енергийната продукция е важен фактор в уравнението. Липсата на физически упражнения или наличието на високи стайни температури може да има тенденция да ограничи изхода на енергия и по този начин да допринесе за затлъстяването. Трябва да се отбележи обаче, че хората със затлъстяване обикновено не страдат от много ниска скорост на метаболизма: всъщност като популация, в съответствие с повишеното си телесно тегло, хората със затлъстяване имат по-високи метаболитни нива от хората с нормално тегло (35) . Доказано е, че упражненията могат да допринесат за намаляване на телесното тегло (36).

Когнитивни фактори

Доказано е, че когнитивните фактори, като предубежденията за естеството на дадена храна или хранителна миризма, могат да достигнат до обонятелната система в орбитофронталната кора, която контролира вкуса на храната, за да повлияе на това колко приятен е обонятелният стимул ( 37). Това има последици за по-нататъшни начини, по които приемът на храна може да бъде контролиран, и се нуждае от допълнително проучване.

Психологията на спазването на информация за рисковите фактори за затлъстяване

Важно е да се разработят по-добри начини за предоставяне на информация, която да бъде ефективна в дългосрочен план за намаляване на приема на храна, като същевременно се поддържа здравословна диета, и за насърчаване на увеличаване на енергийните разходи, например чрез насърчаване на упражненията. Въпреки че умерен успех може да бъде постигнат чрез поведенчески лечения, които се фокусират върху подпомагането на хората да контролират излагането на сигнали, които предизвикват хранене (вж. Принос на Wardle, стр. 73), предполага се, че ще бъде важно да се вземат предвид в програмите за лечение, тъй като много възможно е от разгледаните тук фактори, тъй като именно тези фактори са важни фактори, допринасящи за настоящата епидемия от затлъстяване.

Заключение

Бърз напредък се постига в неврологията и психологията при идентифицирането и разбирането на някои от многото фактори, които влияят върху приема на храна и изхода на енергия, а оттам и затлъстяването. Изключително важно е да се развие това разбиране допълнително, тъй като има голям потенциал да се използват тези знания за профилактика и лечение на затлъстяването. Много от описаните фактори трябва да се разбират много по-добре, но освен това е важно да се разработят начини за предотвратяване и лечение на затлъстяването, които да комбинират промени в много от описаните по-горе фактори. Поради тази причина трябва да разберем как си взаимодействат и как може да се помогне на хората да контролират телесното си тегло, използвайки най-ефективните комбинации от тях, както и може би други, все още неизвестни фактори.

Факторите, които допринасят за насочването на хората към затлъстяване, включват по-голямото стимулиране през последните 30 години на мозъка чрез сензорни стимули, които правят храната приятна и приятна, в сравнение с вътрешните сигнали за ситост, които са останали непроменени през това кратко време. В тази ситуация е важно да се разберат правилата, използвани от мозъка, за да се представи представянето на приятността на храната много по-добре, и как системата се модулира чрез хранене и ситост.

Факторите, които допринасят за свръхстимулирането на системите за възнаграждение на мозъка по отношение на сигналите за ситост, включват вкус и външен вид на храната, специфична за сензорност ситост, разнообразие от храни, наличност на храна, ефекти на визуална стимулация и реклама, енергийна плътност и хранително съдържание на храна, порция размер и когнитивни състояния. Ще трябва да предоставим ясна информация за тези и други фактори, включително рисковете за обществеността, и да подчертаем, че може да се наложи да обърнем внимание на всички тях, за да контролираме телесното тегло.