Разположението към наднорменото тегло влияе върху учебното поведение на обществото на Макс Планк
Въведение
Според Федералната статистическа служба повече от половината от всички германци са с наднормено тегло, а диабетът тип 2 също се увеличава рязко. Диабетът тип 2 е типично вторично заболяване от преяждане и липса на движение. Учените от Кьолн изследват как възниква затлъстяването и как тялото поддържа баланса (хомеостазата) между приема на храна и консумацията на енергия. От значение са не само мастната тъкан и мускулите, но и мозъкът.
Понастоящем затлъстяването (затлъстяването) се разглежда като сложен поведенчески синдром, произтичащ от девиантното поведение на различно предразположени индивиди. Този подход налага да се разбере взаимодействието между така нареченото хедонично (ориентирано към удоволствието) поведение и хомеостатичния контрол. Изследването на това взаимодействие изисква създаването на биологично-математически модели, които съчетават физиологията на нервната система за възнаграждение с хормонални влияещи фактори и поведенчески модели. По-конкретно се използват компютърно базирани техники за моделиране, които въз основа на данни от образни процеси предсказват индивидуални изрази на поведенчески модели. Целта е да се стигне до механично интерпретируемо твърдение, вместо да се използва чисто феноменологична класификация.
Съвременните теории за преяждане, включително съвременните концепции за пристрастяване към храната, определят импулсивното поведение като ключов рисков фактор. Тъй като обаче затлъстяването е хетерогенно заболяване, нарушението на контрола на импулсите и свързаното с него пристрастяване поведение засягат само някои от пациентите. Следователно е от съществено значение за развитието на патофизиологичните теории за развитието на болестта, диагностичните критерии и особено терапевтичните подходи, за да се разберат основните механизми на тази хетерогенност.
За да се преследват тези идеи, първо беше създаден метод за моделен анализ на импулсивното поведение [1]. Тук импулсивността се изчислява като увеличаване на рисковите решения в резултат на несигурността на възможните последици от едно решение. По същество получаваме индекс на импулсивност, който - в сравнение с класическите въпросници - не е резултат от самоанализ, а описва действителното поведение. Понастоящем този модел се използва в поведенчески проучвания при пациенти със затлъстяване.
От биологична гледна точка вариабилността на импулсивността може да се основава на индивидуални разлики в невромодулаторните механизми. Тук решаваща роля играят допаминергичните неврони в централните структури на така наречената система за възнаграждение. Идеята тук е, че хранителните стимули карат мозъка да жадува за награда. Мезокортиколимбичната система, широко разклонена мрежа от мозъчни области, е отговорна за това. Тази система за възнаграждение работи като верига: възниква желание в мозъчната кора. Ако му се поддадете, сигналите отиват към лимбичната система, хипокампуса и накрая към мозъчната кора - като обратна връзка, че командата е изпълнена. Най-важното пратено вещество в системата е допаминът. Той предава желание и очакване на награди и следователно е важен мотиватор.
За да се разбере това в контекста на нарушения на механизмите за контрол на импулсите, трябва да се определи кои компоненти на допаминергичната регулация на нервната система за възнаграждение са свързани с индивидуалните различия в изразяването на импулсивно поведение. Също така трябва да се вземе предвид хедоничната стойност на наградата, тъй като това силно влияе върху мотивацията ни и хранителните ни навици. Други ключови влияещи фактори са хормоните, които регулират енергийната хомеостаза, напр. Инсулин, лептин и грелин. Наскоро беше показано, че те също така директно модулират активността на допаминергичните неврони. Тази модулация е под генетичен контрол, така че генетичните фактори също играят централна роля в променливостта на контрола на импулсите.
Генетично регулиране на силните страни на невронната връзка при затлъстяване
Вариациите на така наречения FTO ген (мастна маса и свързан със затлъстяването ген) в момента са най-известните генетични фактори, които предразполагат хората към немоногенно затлъстяване. Интересното е, че вариациите в гена FTO също са тясно свързани с широк спектър от поведенчески аномалии, някои от които са патологични, като напр. Дефицити на внимание, афективни симптоми и злоупотреба с вещества [2]. Точните механизми, чрез които тези генетични вариации водят до поведенчески промени или влияят върху телесното тегло, са неясни.
При мишки гена Fto е от решаващо значение за регулирането на допаминовите 2 и 3 рецептори [3]. На тази основа изследователите изследват дали варианти на гена FTO взаимодействат с варианти на допълнителен ген (ANKK1-Taq1A) при хора, който влияе върху плътността на стриаталните допамин-2 рецептори и е свързан също с развитието на затлъстяване е била. При поведенчески тестове и чрез функционално ядрено-магнитен резонанс беше възможно да се покаже, че варианти на FTO гена влияят върху засилването на обучението: Носителите на FTO гена се учат по-малко от отрицателните резултати, особено ако плътността на допамин 2 рецепторите също е намалена.
Фиг. 1: Вариациите в гена FTO влияят на допаминергичната невронна активност на средния мозък и поука от отрицателни резултати. По-специално, вариациите на FTO модулират връзките в основните региони на системата за възнаграждение в мозъка; това засяга както функционалната, така и структурната здравина на връзката. mPFC = медиална префронтална кора; VTA/SN = допаминергичен среден мозък: VTA = вентрална тегментална област, SN = substantia nigra; NAcc = nucleus accumbens.
Фиг. 1: Вариациите в гена FTO влияят на допаминергичната невронна активност на средния мозък и поука от отрицателни резултати. По-специално, вариациите на FTO модулират връзките в основните региони на системата за възнаграждение в мозъка; това се отнася както за функционалната, така и за структурната якост на връзката. mPFC = медиална префронтална кора; VTA/SN = допаминергичен среден мозък: VTA = вентрална тегментална област, SN = substantia nigra; NAcc = nucleus accumbens.
В допълнение, подходите за математическо моделиране за анализ на свързаността на невронни мрежови връзки потвърдиха, че вариантите на FTO модулират невронните връзки в част от системата за възнаграждение, регулирана от допаминергично (Фиг. 1, [4]). Това предполага механизъм, чрез който генетичното предразположение към затлъстяване влияе върху обработването на награди в мозъка. Тъй като такава модулация е свързана с много общи успехи в обучението, такъв механизъм може да се използва и при други нарушения на D2R-зависимия импулсен контрол, напр. по отношение на пристрастяването, бъдете подходящи.
За да разберем по-нататък общото влияние на затлъстяването, медиирано от FTO, върху мозъка и диетата, ние изследвахме специфични за генотипа разлики в мозъчната структура и в невроналния отговор на храната. Различията в мозъчната структура могат да бъдат получени с помощта на така наречените методи за класификация от анатомични изображения на магнитно-резонансна томография; разликите в изображенията между отделните записи на отделните субекти се анализират по същество и се оценяват статистически с помощта на методи за машинно обучение. Реактивността на храната може да се определи с функционална магнитно-резонансна томография в задача за визуално възприемане на храната.
Нашите резултати показват, че носителите на варианта FTO, който благоприятства тенденцията към затлъстяване при изследваните лица, могат да се провалят поради тяхната специална мозъчна структура [5]. Тук решаващи са промените в морфологията на мозъка в тясно ограничена, хетеромодална сензорна кора на кората (задната веретенообразна извивка), която обикновено се възлага на обработката на визуален контекст. Интересното е, че носителите на този генетичен вариант също показват повишен нервен отговор на хранителни стимули в същата кортикална област. В обобщение, констатациите осигуряват невронна основа за повишена хранителна реактивност при затлъстяване, което подкрепя концепцията за развитие на зависимост. В допълнение, резултатите показват, че една кортикална област може да бъде особено важна за изграждането на визуална експертиза в областта на храната - това преди беше известно предимно в контекста на разпознаването на лица.