Функциональная и структурная магнитно-резонансная томография головного мозга при ожирении и вмешательствах по снижению веса

Jul 01, 2023

Молекулярная психиатрия, том 28, страницы 1466–1479 (2023 г.) Процитировать эту статью

2376 Доступов

8 Альтметрика

Подробности о метриках

За последние 40 лет ожирение утроилось и стало серьезной проблемой общественного здравоохранения, поскольку оно связано с увеличением смертности и повышенным риском различных соматических и нервно-психических заболеваний. Накопленные данные нейровизуализационных исследований позволяют предположить, что ожирение отрицательно влияет на функцию и структуру мозга, особенно на лобно-мезолимбическую систему. У людей с ожирением наблюдаются аномальные нейронные реакции на пищевые сигналы, вкус и запах, активность в состоянии покоя и функциональные связи, а также когнитивные задачи, включая принятие решений, тормозной контроль, обучение/память и внимание. Кроме того, ожирение связано с изменением кортикальной морфометрии, уменьшением объема серого/белого вещества и нарушением целостности белого вещества. Различные вмешательства и методы лечения, включая бариатрическую хирургию, наиболее эффективное лечение ожирения в клинической практике, а также диетические, физические упражнения, фармакологические и нейромодуляционные вмешательства, такие как транскраниальная стимуляция постоянным током, транскраниальная магнитная стимуляция и нейробиоуправление, были использованы и достигли многообещающих результатов. Эти вмешательства и методы лечения, по-видимому, нормализуют гипер- и гипоактивацию областей мозга, связанных с обработкой вознаграждения, контролем приема пищи и когнитивными функциями, а также способствуют восстановлению структурных нарушений мозга. В этой статье представлен всесторонний обзор литературы последних достижений нейровизуализации в отношении основных нейронных механизмов как ожирения, так и вмешательств, в надежде помочь в разработке новых и эффективных методов лечения.

За последние 40 лет глобальная распространенность ожирения существенно возросла: с менее чем 1% в 1975 году до 6–8% в 2016 году [1]. В 2016 году более трети взрослых во всем мире имели избыточный вес или страдали ожирением, как и 41 миллион детей в возрасте до пяти лет [2]. Данные за 2017–2018 годы показывают, что более 42,4% взрослых американцев живут с ожирением, по сравнению с 30,5% в 1999–2000 годах [3]. Распространенность ожирения среди взрослых китайцев увеличилась с 3,1% при среднем ИМТ 22,7 кг/м2 в 2004 году до 8,1% при среднем ИМТ 24,4 кг/м2 в 2018 году [4], при этом около половины взрослых и пятая часть детей имеют избыточный вес. или ожирение [5]. Китай обогнал США как страну с наибольшим ожирением, где проживает почти 90 миллионов человек, страдающих ожирением, а США отстают с более чем 87 миллионами [6]. Ожирение затрагивает людей любого возраста и демографического происхождения [7] и увеличивает риск развития ряда заболеваний, включая диабет 2 типа, сердечно-сосудистые заболевания и рак, и считается фактором риска развития деменции, включая болезнь Альцгеймера [8,9,10]. . Таким образом, лучшее понимание психофизиологических механизмов, регулирующих аппетит и вес, имеет важное значение для разработки эффективных методов лечения ожирения.

За последние два десятилетия нейровизуализация, в частности магнитно-резонансная томография (МРТ), в том числе функциональная (фМРТ), структурная (сМРТ) и диффузионно-тензорная визуализация (ДТИ), стала популярным и быстро развивающимся инструментом для изучения нейробиологии, лежащей в основе вариаций пищевого поведения, связанных с пищевым поведением. к ожирению у человека. фМРТ позволяет сделать вывод о локальной активности нейронов на основе зависящих от уровня кислорода в крови (ЖИРНЫЙ) изменений парамагнитных свойств гемоглобина [11]. Парадигмы исследования фМРТ изучают реакцию мозга на визуальную, обонятельную или вкусовую (вкусовую) пищу в сравнении с контрольными сигналами или на различные категории пищевых сигналов (т. е. с высокой и низкой вкусовой привлекательностью, с высокой и низкой калорийностью). или к разным состояниям (т. е. до и после еды, голоду и сытости, натощак и после еды)[12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23, 24,25,26,27,28,29,30,31]. Помимо этих исследований реактивности на сигналы, все больше данных указывает на когнитивные дисфункции, связанные с ожирением, включая нарушение принятия решений [32], тормозного контроля [33], обучения/памяти [34] и внимания [35]. Чтобы проверить влияние ожирения на эти когнитивные функции, исследователи использовали ряд экспериментальных моделей, включая готовность платить [36,37,38,39], отложенное дисконтирование [32, 40,41,42,43], обучение [36,37,38,39]. 34], эпизодическая память [44], задачи Струпа на еду [35] и «Go-No/Go» [33]. ФМРТ в состоянии покоя (РС-фМРТ) также используется для оценки активности мозга в состоянии покоя до и после приема высококалорийной пищи или мероприятий по снижению веса [45,46,47,48,49,50,51,52,53 ,54,55,56,57,58,59,60,61,62,63]. sMRI часто используется для получения анатомической информации, включая объемы серого (GM) и белого вещества (WM) [64,65,66,67,68,69,70,71,72,73,74,75,76, 77,78,79,80] и кортикальная морфометрия [81,82,83,84,85]. DTI является высокочувствительным инструментом для оценки целостности трактов WM, что количественно определяется фракционной анизотропией (FA), средней (MD), осевой (AD) и радиальной диффузией (RD) [86,87,88,89,90 ,91,92,93,94,95,96]. Кроме того, мультимодальная МРТ является новым инструментом для одновременного изучения функциональных и структурных изменений головного мозга [55, 97,98,99,100,101,102,103,104,105,106,107,108,109,110,111,112,113,114,115,116,117].