Motivație și recompensă

Editat de
Angela Roberts

Universitatea din Cambridge, Regatul Unit

Revizuite de
Ivan E. De Araujo

Școala de medicină Icahn la Muntele Sinai, Statele Unite

Hisham Ziauddeen

Universitatea din Cambridge, Regatul Unit

Afilierile editorului și ale recenzenților sunt cele mai recente oferite în profilurile lor de cercetare Loop și este posibil să nu reflecte situația lor în momentul examinării.

zonele

  • Descărcați articolul
    • Descărcați PDF
    • ReadCube
    • EPUB
    • XML (NLM)
    • Suplimentar
      Material
  • Citarea exportului
    • Notă finală
    • Manager de referință
    • Fișier TEXT simplu
    • BibTex
DISTRIBUIE PE

Cercetare originală ARTICOL

  • 1 Divizia de nutriție umană, Universitatea Wageningen și Centrul de cercetare, Wageningen, Olanda
  • 2 Institutul de Științe ale Imaginii, Centrul Medical Universitar Utrecht, Utrecht, Olanda

Introducere

În societatea noastră occidentală, există o abundență de indicii alimentare și o cantitate enormă de diferite tipuri de alimente apetisante și bogate în calorii. Prin urmare, mulți dintre noi ne angajăm cu ușurință în alimentația excesivă. În consecință, nu este o surpriză faptul că ratele de obezitate sunt ridicate și cresc în continuare (Ng și colab., 2014). Cu toate acestea, încă nu este clar de ce unii dintre noi suntem mai înclinați să mâncăm în exces decât alții.

Răspunsul poate sta în cât de sensibili suntem la recompensele alimentare care ne înconjoară. Sensibilitatea la recompensă este o trăsătură de personalitate care poate fi descrisă ca „capacitatea de a obține plăcere sau recompensă din întăritori naturali precum alimentele și din recompense farmacologice, cum ar fi drogurile dependente” (Davis și colab., 2004). Sensibilitatea recompensei poate fi măsurată cu chestionarul Behavioral Inhibition System și Behavioral Activation System (BIS/BAS) (Carver și White, 1994). Acest chestionar se bazează pe teoria lui Gray (Grey, 1990; Carver și White, 1994; Gray și Mcnaughton, 2003), care descrie două sisteme neurobiologice care răspund ambelor indicii de mediu: sistemul de inhibare a comportamentului (BIS) și abordarea comportamentală. Sistem (BAS). BRI este sensibil la semnale de pedeapsă, iar activarea acestui sistem inhibă comportamentul și induce sentimente negative. BAS este sensibil la semnalele de recompensă și activarea acestui sistem promovează comportamentul și sentimentele pozitive. Recompensa alimentară este reflectată de BAS (Carver și White, 1994). Mai precis, BAS este activat prin indicii care indică posibilitatea de a obține recompense alimentare mai degrabă decât prin consumul de alimente (Corr et al., 2013). Semnalele senzoriale, cum ar fi gustul și vederea alimentelor, pot fi văzute ca astfel de indicii, deoarece semnalează prezența nutrienților.

Sensibilitatea ridicată a recompenselor a fost asociată cu poftele alimentare, supraalimentarea, supraponderabilitatea, obezitatea și tulburările alimentare (Davis și colab., 2004, 2007; Franken și Muris, 2005; Bijttebier și colab., 2009; Harrison și colab., 2010; Verbeken și colab. al. al., 2012). Beaver și colab. (2006) au arătat că sensibilitatea recompensării trăsăturilor, măsurată cu scara BAS, este asociată cu procesarea diferențială a indicilor alimentari în creier. În studiul lor, scorurile de sensibilitate la recompensă ale participanților sănătoși s-au corelat puternic cu activarea creierului prin imagini cu alimente apetisante în zone de recompensă, cum ar fi striatul ventral, amigdala, creierul mediu și cortexul orbitofrontal.

Alimentele nu sunt doar satisfăcătoare datorită gustului lor, ci și datorită valorii calorice. Mai multe studii recente au descoperit că expunerea orală la calorii, independent de gustul dulce, a indus răspunsuri în zonele clasice de recompensă, cum ar fi striatul, cortexul cingulat anterior (ACC) și amigdala (Frank și colab., 2008; Chambers și colab., 2009; Smeets și colab., 2011) Prezența caloriilor în cavitatea bucală poate semnala direct sosirea iminentă a unui aliment (caloric) plin de satisfacții. Prin urmare, este plauzibil ca prelucrarea neuronală a caloriilor orale să poată fi modulată de sensibilitatea la recompensă într-un mod similar, așa cum s-a găsit pentru imaginile alimentare de Beaver și colab. (2006). În plus, mai multe studii au descoperit că starea de foame interacționează cu activarea creierului ca răspuns la caloriile orale (Smeets și colab., 2011; van Rijn și colab., 2015). În prezent, totuși, nu se știe încă în ce măsură sensibilitatea la recompensă afectează în mod diferit răspunsurile creierului la calorii în timpul foametei și al sațietății.

Pe baza celor de mai sus, am emis ipoteza că (1) activarea creierului în zonele de recompensă ca răspuns la caloriile orale depinde de sensibilitatea recompensării trăsăturilor, în special în striat, amigdala și ACC și (2) că această asociere va fi cea mai proeminentă în timpul foametei . Astfel, ne-am propus să evaluăm corelația dintre sensibilitatea recompensei și răspunsurile creierului la caloriile din gură în diferite stări de foame. În primul rând, am evaluat acest lucru în datele dintr-un studiu funcțional de neuroimagistică (van Rijn și colab., 2015), în care s-au administrat soluții simple ale unui îndulcitor non-caloric cu sau fără un carbohidrat non-dulce (maltodextrină) în timpul foametei și satietății ( van Rijn și colab., 2015). În al doilea rând, am căutat să extrapolăm aceste constatări la băuturile obișnuite prin evaluarea aceleiași relații din datele dintr-un studiu în care băuturile răcoritoare îndulcite fie cu zaharoză, fie cu un îndulcitor non-caloric au fost administrate în timpul foametei (Griffioen-Roose și colab., 2013). Unitatea BAS și recompensa BAS, două subscale ale chestionarului BIS/BAS care reflectă respectiv tendința de a acționa ca răspuns la o recompensă alimentară și cantitatea de sentimente pozitive experimentate ca răspuns la această recompensă (Carver și White, 1994; Gomez și colab. ., 2005), au fost folosite ca măsuri de sensibilitate la recompensă.

Materiale și metode

Au fost utilizate date din două studii separate. Detaliile relevante sunt descrise mai jos. Pentru detalii experimentale complete, vezi van Rijn și colab. (2015) și Griffioen-Roose și colab. (2013).

Participanți

Tabelul 1. Caracteristicile participanților.

Design de studiu

Studiul 1 a avut un design aleatoriu încrucișat în care participanții au fost scanați în două ocazii, o dată în timpul foamei și o dată în timpul sațietății. În timpul celor două sesiuni de scanare, participanții au gustat cantități fixe de stimul de control (apă) și cinci stimuli care conțin carbohidrați, îndulcitori artificiali sau ambii (sucraloză, maltodextrină, maltodextrină + sucraloză, glucoză și soluții de fructoză), în timp ce răspunsurile creierului au fost măsurate folosind funcțional RMN. Aici ne concentrăm asupra răspunsurilor la doi dintre acești stimuli, caloriul dulce (maltodextrină + sucraloză) și soluția dulce non-calorică (sucraloza).

Studiul 2 a avut un design aleatoriu încrucișat constând din două perioade, care au constat din trei părți: o pre-măsurare, o perioadă de condiționare și o post-măsurare. În perioada de condiționare, subiecților li s-a oferit pentru micul dejun o versiune îndulcită non-calorică și îndulcită cu zahăr a unei băuturi răcoritoare sau a unei băuturi cu iaurt (de 10 ori pe băutură). În timpul sesiunilor de scanare în perioadele de pre-măsurare și post-măsurare, participanții au gustat cantități fixe de băuturi îndulcite non-calorice și băuturi îndulcite cu zahăr și un stimul de control (apă) în timp ce răspunsurile creierului lor au fost măsurate folosind RMN funcțional. Aici, analizăm în continuare răspunsurile creierului la degustarea băuturilor răcoritoare non-calorice îndulcite și îndulcite cu zahăr în perioada de pre-măsurare.

Stimuli

Soluția dulce non-calorică și soluția calorică dulce, utilizate în studiul 1, au fost obținute prin dizolvare, sucraloză (specialități Brenntag, 0,254 g SPLENDA ® Sucraloză pe litru, 0 kJ/0 kcal pe litru) și maltodextrină + sucraloză (158,2 g Nutricia Fantomalt (90% polizaharide - DE 19, 6% mono/dizaharide) + 0,140 g SPLENDA ® Sucraloză pe litru, 2541 kJ/607 kcal pe litru) în apă demineralizată. Soluțiile au fost echidulce. Dulceața a fost potrivită într-un studiu pilot utilizând metoda stimulilor constanți (n = 10). Mai mult, înainte de studiu, stimulii au fost evaluați pe dulceață de un panou senzorial instruit și în timpul studiului de către participanți. În ambele cazuri, nu s-au găsit diferențe semnificative în ceea ce privește dulceața între cele două soluții (pentru mai multe detalii vezi, van Rijn și colab., 2015).

Băuturile răcoritoare non-calorice îndulcite și îndulcite cu zahăr utilizate în studiul 2 au fost dezvoltate și preparate de Royal Friesland Campina (Amersfoort, Olanda) și conțineau 0 kJ/0 kcal pe litru (0,11 g sucraloză pe litru) și 1673 kJ/400 kcal pe litru (68,6 g zaharoză pe litru). Băuturile răcoritoare au fost aromate cu struguri/lămâie și se potrivesc cu caracteristici senzoriale, inclusiv dulceață.

Scorurile BAS

Sensibilitatea recompensei a fost măsurată cu versiunea olandeză a chestionarului BIS/BAS elaborat de Carver și White (1994). Chestionarul olandez BIS/BAS a fost validat de Franken și colab. (2005) și este considerată o măsură fiabilă și validă. Scara BAS constă din trei subscale: BAS drive, BAS recompensă și BAS distracție. Unitatea BAS și recompensa BAS sunt cele mai relevante pentru motivația apetitivă și discutate în această lucrare. „Distracția BAS reflectă tendința de a căuta și de a se angaja impulsiv în activități potențial satisfăcătoare” (Gomez și colab., 2005). Această scară nu este discutată deoarece contextul alimentar al acestei lucrări privește recompensa primară mai degrabă decât „activitățile”. Mai mult decât atât, investigăm mai degrabă o recompensă binecunoscută clasică (mâncare/calorii) decât o recompensă potențială. În plus, scorurile BIS sunt, de asemenea, în afara scopului acestei lucrări.

Chestionarul BIS/BAS este format din 20 de întrebări. Scala de acționare BAS este alcătuită din patru dintre aceste întrebări (scor min - maxim: 4-16) și scala de recompensă BAS de cinci (scor min - maxim: 5-20). Scorurile BAS pentru Studiul 1 au fost obținute în timpul sesiunii de formare fMRI și scorurile BAS pentru Studiul 2 au fost obținute în ultima zi de scanare (după scanare). Scorurile și intervalele de unitate BAS și recompensa BAS pentru Studiul 1 și Studiul 2 pot fi găsite în Tabelul 1.

Proceduri experimentale

Studiul 1

Participanții au sosit între 10:25 și 14:00 la locul testului (Spitalul Gelderse Vallei, Ede, Olanda) după un post de cel puțin 3 ore (fără hrană, doar apă). Participanții au fost instruiți să mănânce un mic dejun auto-ales, înainte de postul de 3 ore. În continuare, participanții au fost plasați în scanerul RMN și scanate în timp ce degustau soluțiile de mai multe ori. În timpul sesiunii de sațietate, participanții au început cu un ad libitum prânz constând din chifle (1063 kJ/254 kcal la 100 g), brânză plină de grăsimi (1570 kJ/375 kcal la 100 g), ouă fierte (645 kJ/154 kcal la 100 g), unt (1549/370 kcal la 100 g), tartine (984 kJ/235 kcal la 100 g), castravete, roșii, suc de portocale (167 kJ/40 kcal la 100 g) și lapte degresat (197 kJ/47 kcal la 100 g). Participanții au fost instruiți să mănânce până se umplu confortabil. După prânz, s-au urmat aceleași proceduri ca și în timpul sesiunii de foame.

Studiul 2

Participanții au sosit între orele 7.00 și 11.00 la locul de studiu (Spitalul Gelderse Vallei, Ede, Olanda) după un post de cel puțin 3 ore (fără mâncare, doar apă) și au fost scanați în timp ce degustau băuturile răcoritoare de mai multe ori. Rețineți că în acest studiu nu a existat nicio sesiune de sațietate.

Procedură de scanare

În studiul 1, o sesiune de scanare a constat dintr-o scanare anatomică ponderată T1 de înaltă rezoluție și 3 rulări funcționale în cursul cărora au fost achiziționate 300 de volume funcționale utilizând o secvență de imagini ecoplanare cu gradient T 2 ∗ pe un 3-T Siemens Magnetom Verio (Siemens, Erlangen, Germania). În timpul fiecărei etape funcționale, toate soluțiile au fost degustate de patru ori, rezultând un total de 12 probe de gust pe soluție pe sesiune de scanare. Soluțiile au fost oferite în 2 ml înghițituri într-o ordine semi-aleatorie. Fiecare eveniment gustativ (11 s) a fost urmat de o înghițire de 3 s, o clătire de 4 s cu apă, o înghițire de 3 s și o repaus de 3 până la 5 s.

În studiul 2, o sesiune de scanare a constat dintr-o scanare anatomică ponderată T1 de înaltă rezoluție și 3 curse funcționale în cursul cărora au fost achiziționate 262 de volume funcționale utilizând o secvență de imagistică ecou gradient T 2 T pe un 3-Tesla Siemens Magnetom Verio (Siemens, Erlangen, Germania). Fiecare probă funcțională a constat din 5 probe gustative pentru fiecare băutură, ducând la un total de 15 probe gustative pe băutură. Băuturile au fost oferite în înghițituri de 2 ml într-o ordine semi-aleatorie. Participanții au gustat fiecare băutură timp de 11 s, în timp ce a fost prezentată o imagine a băuturii, urmată de o înghițire de 3 s, o clătire de 4 s cu apă, o înghițire de 3 s și o repaus de 3 până la 5 s.

Atât pentru studiul 1, cât și pentru 2, participanții au evaluat că le place o dată pentru fiecare stimul pe o scară de 9 puncte în timpul fiecărei runde funcționale. Instrucțiunile pentru a gusta, înghiți, evalua, clăti sau odihni au fost date participanților prin indicii vizuale pe un ecran plasat în orificiul din partea din spate a scanerului. Stimulii au fost administrați cu utilizarea pompelor de seringă programabile (New Era Pump Systems Inc., Wantagh, NY) la 50 ml/min.

Analiză

Atât în ​​studiul 1, cât și în cel al 2-lea, volumele funcționale ale fiecărui participant au fost preprocesate și analizate cu pachetul software SPM8 (Departamentul Wellcome of Imaging Neuroscience, Londra, Marea Britanie) împreună cu setul de instrumente MarsBar (http://marsbar.sourceforge.net/) rulează cu MATLAB 7.12 (The Mathworks Inc, Natick, MA). Detalii despre etapele de preprocesare pot fi găsite în van Rijn și colab. (2015) și Griffioen-Roose și colab. (2013).

Rezultate

Efecte principale

Efectele principale pentru studiul 1 au fost raportate la van Rijn și colab. (2015). Nu au existat diferențe în activarea gustului între soluția de maltodextrină + zaharoză și sucraloză. Efectele principale pentru studiul 2 au fost raportate în Griffioen-Roose și colab. (2013). S-a găsit mai multă activare pentru băutura răcoritoare îndulcită cu zahăr decât pentru băutura răcoritoare îndulcită non-calorică din cingulul mediu, girusul precentral și operculul rolandic.

Corelații între Covariate

Coeficienții de corelație Pearson pentru corelațiile dintre covariabilele utilizate în analize (plăcere, impuls BAS și recompensă BAS) pentru Studiul 1 și 2 pot fi găsiți în Tabelul 2. Scorurile BAS și recompensa BAS obținute în timpul Studiului 1 s-au corelat semnificativ (r = 0,38, P Cuvinte cheie: circuite de recompensare a creierului, calorii, maltodextrină, sensibilitate la recompensă, zaharoză, gust

Citare: van Rijn I, Griffioen-Roose S, de Graaf C și Smeets PAM (2016) Prelucrarea neuronală a caloriilor în zonele de recompensare a creierului poate fi modulată prin sensibilitatea recompensei. Față. Comportă-te. Neuroști. 9: 371. doi: 10.3389/fnbeh.2015.00371

Primit: 06 octombrie 2015; Acceptat: 24 decembrie 2015;
Publicat: 14 ianuarie 2016.

Angela Roberts, Universitatea din Cambridge, Marea Britanie

Ivan E. De Araujo, Laboratorul John B. Pierce, SUA
Hisham Ziauddeen, Universitatea din Cambridge, Marea Britanie