Účinky obrazů po dlouhodobém aerobním cvičení na aktivaci mozku (E-Mech Anc II)

V této pilotní studii budou vyšetřovatelé používat funkční zobrazování magnetickou rezonancí (fMRI) k určení účinků vysoce kalorických vizuálních potravinových podnětů [tj. obrázky potravin, které mají vysoký obsah cukru i tuku (HS/HF), jako je zmrzlina] na aktivaci cest k chuti k jídlu a odměňování v mozku po dlouhodobém (6měsíčním) cvičení. Míra obezity je mezi dospělými v USA vysoká, 33,8 % dospělých má BMI 30 nebo vyšší (1). Převládající názor je, že jsou zavedeny homeostatické systémy pro monitorování energetické homeostázy.

Při aerobní fyzické aktivitě je ovlivněna chuť k jídlu, protože se předpokládá, že dochází k teoreticky pozitivnímu propojení mezi příjmem a výdejem energie (2, 3). Během dnů cvičení krátkodobé studie prokázaly, že neexistují žádné rozdíly v chuti k jídlu, kromě přechodného poklesu 15 minut po cvičení po velmi těžkém cvičení(4). Krátkodobé cvičení nevede k rozdílům v chuti k jídlu (5-7). Ve střednědobém horizontu však existuje proměnlivá (smíšená) odezva (5). Z dlouhodobého hlediska se má za to, že mezi cvičením a reakcí na chuť k jídlu existuje volné spojení (5).

Naše předběžné údaje silně podporují pozitivní spojení mezi cvičením a apetitními reakcemi, protože v předchozích studiích je množství úbytku hmotnosti, kterého je dosaženo po aerobním cvičení, menší, než se očekávalo. Konkrétně studie Tima Churche již dříve zjistily, že postmenopauzální ženy s hypertenzí s nadváhou nezhubly ~2,6 kg, ale místo toho 1,4 kg (8). To je 46% rozdíl mezi tím, kolik kilogramů by se mělo zhubnout kvůli energii vynaložené na cvičení ve srovnání se skutečným množstvím. Jiná studie zkoumala 4 měsíce středně intenzivního aerobního cvičení 16KKW (9) a opět se očekávalo asi 2,7 kg úbytku hmotnosti, ale bylo dosaženo pouze 1,1 kg. To naznačuje 59% rozdíl. Obě studie měly velmi nízkou míru předčasného ukončení. Na základě výsledků nejvyšší dávky cvičení v těchto dvou studiích rozdíl roste se zvyšováním dávky cvičení. Účastníci byli instruováni, aby neměnili stravovací návyky a fyzickou aktivitu mimo intervenci a tyto nebyly významně změněny. Tyto reakce tělesné hmotnosti odrážejí většinu intervenčních studií aerobního cvičení. King a spol. provedli studii aerobního cvičení pod dohledem (10). 58 osob dokončilo 500 kcal/den cvičením indukovaného energetického výdeje po dobu 5 dnů/týden během 12 týdnů s 28% mírou odpadnutí. Celkově zhubl v průměru jen 3,2 kg tělesné hmotnosti. Přes 50 % osob neztratilo očekávané množství a 15 % osob přibralo na váze (11). Čtyři z deseti studií v přehledu zjistily, že cvičení ani nevedlo k rozdílu tělesné hmotnosti mezi cvičící a kontrolní skupinou (12). Předpokládá se, že tato rozdílná odezva v energetické bilanci je způsobena zvýšeným příjmem energie. Stubbs a kol. provedli randomizovanou zkříženou studii s 3-7 denními cvičeními. Cvičební léčbou bylo žádné cvičení, poté střední cvičení (~1,9 MJ/den) a nakonec vysoké cvičení (~ 3,4 MJ/den). Výdej energie se zvýšil v podmínkách bez cvičení (9,2 MJ/den), střední zátěži (11,0 MJ/den) a vysoké zátěži (12,1 MJ/den). Bylo zjištěno statisticky významné zvýšení energetického příjmu při zátěži (žádná zátěž 8,9 MJ/den, střední zátěž 9,2 MJ/den a vysoká zátěž 10,0 MJ/den). Na základě tělesné hmotnosti a těchto údajů o příjmu energie od Stubbse et al. vyšetřovatelé se domnívají, že existuje biologická snaha zvýšit příjem energie po cvičení. Vyšetřovatelé se v navrhovaném grantu snaží určit nervový mechanismus této apetitivní reakce.

Dříve byly provedeny 2 studie aerobního cvičení zkoumající neuronální odpověď na snímky. Naše jsou podobné a poskytnou PBRC pilotní data pro další vyšetřování. Evero a kol. dříve zjistili, že neuronální podněty dráhy odměny byly sníženy po aerobním cvičení (13). Cornier a kol. zjistili, že chronické cvičení mění neuronovou reakci na potravinové podněty. Tato studie však byla zmatená kvůli významnému úbytku hmotnosti, k němuž, jak je uvedeno výše, u zkoušek aerobního cvičení obecně nedochází. Výsledky naznačují, že insula může být zvláště důležitá při hubnutí vyvolaném cvičením a udržování hubnutí (14). Tato studie doufá, že prozkoumá neuronální reakce na aerobní cvičení bez ztráty hmotnosti.

Obezita Ženám byly ukázány potravinové obrázky potravin s vysokým obsahem energie. Vysokoenergetické potraviny produkovaly významně větší aktivaci v oblastech odměňování mozku u obézních ve srovnání s ženami s normální kontrolou hmotnosti (15). Rozdíly mezi skupinami zahrnovaly ACC, VTA, nucleus accumbens (NAc), amygdala, ventrální pallidum (Vent Pall), Caudate a Putamen (15). Obézní jedinci po jídle, ale ne jedinci s normální hmotností, zvyšují aktivaci putamenu (části striatum) a amygdaly, což naznačuje, že tyto oblasti mohou hrát roli při přejídání (16), a proto jsou tyto oblasti začleněny do hypotézy současné studie. Tyto průřezové studie jsou důležité, jak již dříve Murdaugh et. al (17) zjistili, že obézní jedinci, kteří nebyli úspěšní v krátkodobém hubnutí nebo dlouhodobém udržení hubnutí, měli větší aktivaci mozkových oblastí dráhy odměny. I když jsou umělá sladidla spekulativní, mohou snížit chuť k jídlu tím, že neaktivují cesty odměny, zejména u obézních osob. Tento grant pomůže poskytnout pilotní data k dalšímu objasnění této důležité otázky.