Dynamisk forbindelse under metaboliske begrænsninger

I denne undersøgelse undersøger vi indvirkningen af ​​insulinresistens på accelerationen af ​​hjernens aldring og tester, om øget neuroninsulinresistens kan modvirkes ved at bruge alternative metaboliske veje (f.eks. ketoner frem for glukose). Denne undersøgelse har tre arme, som tilsammen giver synergistiske data. For alle tre arme testes forsøgspersoner i et inden for fag-design, der består af 2-3 testsessioner, med 1-14 dages mellemrum, og modbalanceret for rækkefølge. Under hver session måler vi påvirkningen af ​​brændstof (glukose i den ene session, ketoner i den anden) på hjernens stofskifte og tilhørende funktion. For arme 1-2 er vores primære eksperimentelle mål funktionel magnetisk resonansbilleddannelse (fMRI), som vi vil bruge til at spore selvorganiseringen af ​​funktionelle netværk efter ændringer i energiudbud og -efterspørgsel. Arm 1 tester virkningen af ​​endogene ketoner produceret ved at skifte til en lavkulhydratdiæt, mens arm 2 tester virkningen af ​​eksogene ketoner indtaget som et kosttilskud. For arm 3 bruger vi samtidig magnetisk resonansspektroskopi/positronemissionstomografi (MR/PET) til at kvantificere virkningen af ​​eksogene ketoner på produktionen af ​​glutamat og GABA, nøgleneurotransmittere.

Emner vil få mulighed for at deltage i mere end én af våbenene, men det forventes eller påkræves ikke.

Forud for scanninger vil forsøgspersoner modtage en kliniker-administreret historie og fysisk (H&P), som inkluderer vitale tegn, en oral glucosetolerancetest (OGTT) og det omfattende metaboliske blodpanel. Disse vil blive brugt til at vurdere diabetes, nyresygdomme og elektrolytter. Hvis forsøgspersoner består screening, vil de få mulighed for at deltage i en eller flere arme, som inkluderer neuroimaging. For at give et kvantitativt mål for tidsvarierende metabolisk aktivitet gennem hele scanningen, baseret på kvantitative modeller for glukose- og ketonregulering, samt for at kunne implementere sikkerhedsstopregler (se nedenfor), vil vi indhente nålestiksblodprøver tre gange: før scanningen, efter indtagelse af glukose- eller ketondrikken og efter afslutning af scanningen. For at vurdere virkningerne af øget metabolisk efterspørgsel måler vi hjernens reaktion på kognitiv belastning, overgang fra hviletilstand til rumlig ræsonnement gennem en Tetris-opgave. For at vurdere virkningerne af øget metabolisk forsyning måler vi hjernens reaktion på glukose eller ketonbolus.