Inibizione della risposta agli stimoli alimentari ad alto contenuto calorico tra gli adolescenti che seguono videogiochi attivi e sedentari

Progetto. Verrà utilizzato un disegno incrociato randomizzato con condizioni di trattamento controbilanciate per confrontare la quantità di inibizione neurale con segnali alimentari ad alto e basso contenuto calorico tra gli adolescenti tra due condizioni. Queste due condizioni includeranno una sessione di 60 minuti di gioco attivo ai videogiochi e una sessione di 60 minuti di gioco sedentario ai videogiochi. L'ordine delle condizioni di trattamento sarà assegnato in modo casuale utilizzando una tecnica di randomizzazione semplice validata. Durante ogni sessione di laboratorio i dati EEG saranno registrati e successivamente analizzati per valutare le singole componenti del potenziale correlato all'evento (ERP) in seguito a ciascuna delle due condizioni. I partecipanti completeranno un'attività di visualizzazione dell'inibizione della risposta go/no-go con immagini di cibi ipercalorici e ipocalorici visualizzate sul monitor di un computer. Il compito di inibizione della risposta verrà somministrato immediatamente dopo la cessazione di ogni condizione di videogioco.

Condizioni dei videogiochi. La condizione di gioco sedentario dei videogiochi richiederà ai partecipanti di giocare in posizione seduta per 60 minuti. La condizione di gioco attivo del videogioco richiederà ai partecipanti di completare 60 minuti di videogioco attivo a livelli moderatamente intensi (3,0-5,9 equivalenti metabolici (MET)) utilizzando un popolare gioco di simulazione di danza chiamato "Dance Dance Revolution" (DDR di Konami Digital Entertainment, Redwood City, CA). La DDR suscita intensità moderata (3,0-5,9 MET) livelli di attività fisica. È stato dimostrato che sessanta minuti di gioco attivo ai videogiochi producono livelli di attività fisica moderatamente intensi. Le attuali linee guida raccomandano agli adolescenti di impegnarsi quotidianamente in 60 minuti o più di attività fisica da moderata a intensa.

Partecipanti. Sessantadue adolescenti sani (31 femmine e 31 maschi) saranno reclutati attraverso annunci e volantini nella comunità locale. I partecipanti saranno adolescenti di età compresa tra i 12 e i 15 anni.

Screening delle procedure. Ai candidati allo studio e ai loro tutori verrà inviata un'e-mail contenente un collegamento a un sondaggio online. Il sondaggio online sarà un questionario "sì o no" per garantire che i partecipanti soddisfino i criteri di inclusione. I candidati devono rispondere correttamente a ciascuna domanda per qualificarsi per lo studio. Nell'ambito del sondaggio online, ai partecipanti verrà chiesto di segnalare eventuali allergie alimentari e di compilare un questionario sulle preferenze alimentari. Il questionario sulle preferenze alimentari verrà utilizzato per preparare i pasti standardizzati per ciascun partecipante. I candidati idonei saranno invitati a partecipare allo studio.

Orientamento. Ai partecipanti allo studio verrà chiesto di completare i moduli di assenso e consenso prima della prima sessione di laboratorio. I partecipanti e i loro tutori verranno al laboratorio di Neuroscienze Cliniche almeno un giorno prima della loro prima sessione di laboratorio per ritirare i loro pasti standardizzati. Ogni partecipante sarà informato dello scopo principale dello studio e familiarizzato con le procedure di test. I partecipanti saranno istruiti a evitare di consumare caffeina e altri stimolanti il ​​giorno del test, nonché a evitare un'attività fisica vigorosa e intensa per il periodo di 24 ore prima del test. Ai partecipanti verrà consegnata una copia di queste istruzioni per il test.

Pasti standardizzati. I partecipanti riceveranno una colazione e un pranzo standardizzati per ciascuno dei giorni di test. Il fabbisogno energetico di ciascun partecipante sarà stimato utilizzando le equazioni dell'Organizzazione mondiale della sanità per la previsione dei tassi metabolici basali. Questa equazione utilizza l'altezza (cm), il peso (kg) e l'età (anni) per prevedere i tassi metabolici basali ed è stata convalidata per accuratezza e affidabilità. Verrà utilizzato un fattore di attività di 1,6 per i ragazzi e 1,5 per le ragazze per stimare il fabbisogno energetico giornaliero totale.

I pasti saranno standardizzati in base al contenuto di macronutrienti (60% di carboidrati, 20% di grassi, 20% di proteine), età, sesso e livello di attività fisica (attività leggera, moderata o alta). Ai partecipanti verrà dato il 25% del loro fabbisogno calorico giornaliero per la colazione e il 25% per il pranzo. Gli stessi alimenti verranno forniti in entrambi i giorni del test e ai partecipanti verrà chiesto di consumare tutto il cibo per entrambi i pasti. L'aderenza al pasto sarà valutata all'inizio di ogni sessione. Qualsiasi non conformità (non mangiare tutto il cibo e/o mangiare altri cibi) richiederà ai partecipanti di ripetere quella particolare sessione di laboratorio in un giorno diverso quando hanno seguito i protocolli alimentari.

I pasti sono progettati per rappresentare una quantità ragionevole di cibo per fornire ai partecipanti un'adeguata assunzione di cibo. Ai partecipanti verranno forniti entrambi i pasti standardizzati prima del primo giorno di test insieme alle istruzioni per consumare solo pasti standardizzati nei giorni di test, evitare il consumo di caffeina e attività fisica vigorosa e intensa 24 ore prima del test. I partecipanti saranno istruiti a consumare la colazione e il pranzo alla stessa ora del giorno e almeno due ore prima dell'arrivo per ogni giorno di test.

Sessioni di videogiochi. Ogni partecipante completerà due sessioni di laboratorio separate. Le informazioni demografiche e antropometriche saranno raccolte all'inizio della prima sessione di laboratorio. Ai partecipanti verrà chiesto di valutare la loro fame all'inizio di ogni sessione di laboratorio. Hoffman et al. hanno confrontato le componenti P3 e N2 tra gli stati di alimentazione (1 ora postprandiale) e digiuno (17 ore di digiuno) e non hanno riscontrato differenze significative nell'ampiezza o latenza delle componenti P3 o N2 tra i giovani adulti. Le procedure e i protocolli dei test verranno esaminati con ciascun partecipante prima dell'inizio di ciascuna sessione di videogiochi. I partecipanti verranno quindi portati al laboratorio di videogiochi per completare una sessione di videogiochi di 60 minuti. All'inizio della sessione di videogiochi, i partecipanti saranno dotati del sistema metabolico K4b2 (Cosmed, Roma, Italia), del cardiofrequenzimetro Polar (Polar, Helsinki, Finlandia) e del monitor di attività GT3X (Pensicola, FL) per misurare il dispendio energetico . Le informazioni metaboliche per ogni partecipante saranno misurate e registrate per l'analisi.

Immediatamente dopo ogni condizione di videogioco, i partecipanti verranno portati in una stanza adiacente contenente l'apparecchiatura EEG dove completeranno le attività di inibizione della risposta. Dopo la seconda sessione di videogiochi, ai partecipanti verrà chiesto di classificare ciascuna immagine del cibo come ad alto o basso contenuto calorico per garantire che i partecipanti identificassero correttamente le immagini del cibo durante le attività di inibizione della risposta. Al completamento dell'attività di inibizione della risposta, i partecipanti verranno condotti in una stanza separata per completare il test Stroop-Color Word.

Attività di inibizione della risposta. Immediatamente dopo le condizioni del videogioco attivo e passivo, i partecipanti completeranno due attività di visualizzazione attiva go/no-go. Il compito go/no-go includerà immagini di cibi ipercalorici e ipocalorici. Le immagini per le attività di visualizzazione saranno selezionate sulla base dei risultati di Blechert et al che hanno recentemente riportato valutazioni normative di 568 immagini di alimenti ad alto e basso contenuto calorico. La prima attività di visualizzazione utilizzerà un totale di 150 immagini, 100 di queste includeranno immagini ad alto contenuto calorico e 50 immagini a basso contenuto calorico; le immagini ipocaloriche saranno gli stimoli bersaglio. La seconda attività di visualizzazione includerà 100 immagini a basso contenuto calorico e 50 immagini ad alto contenuto calorico; le immagini ipercaloriche saranno gli stimoli bersaglio. Ciascuna delle attività di visualizzazione verrà mostrata in un ordine casuale diverso per ciascun partecipante. Le immagini verranno mostrate per 500 millisecondi (ms) con un intervallo tra le prove di 1300 ms tra le immagini. Dopo il secondo compito di inibizione della risposta, ai partecipanti verrà chiesto di valutare soggettivamente le immagini in base alla piacevolezza e all'eccitazione utilizzando una scala di valutazione delle immagini da 1 a 9 (dove 1 è il più basso e 9 il più alto). Per determinare la comprensione dei partecipanti degli alimenti a basso contenuto calorico e ad alto contenuto calorico, ai partecipanti verrà chiesto di completare un breve compito in cui classificheranno ogni immagine di cibo come a basso contenuto calorico o ad alto contenuto calorico.

Paradigma Go/No-Go. Per la parte ad alto contenuto calorico dell'attività go/no-go, ai partecipanti verrà chiesto di premere un pulsante con il dito indice destro quando vedono immagini di cibi a basso contenuto calorico, che saranno gli stimoli target. Gli alimenti a basso contenuto calorico saranno lo stimolo bersaglio ei partecipanti dovranno impegnare la loro risposta premendo l'apposito pulsante. Questa parte dell'attività sarà chiamata "vai". La parte "no-go" del compito richiederà ai partecipanti di non premere il pulsante quando vengono presentate immagini di cibi ipercalorici. Il secondo compito go/no-go utilizzerà le istruzioni opposte del primo compito. Ai partecipanti verrà chiesto di "andare" o di premere un pulsante quando vengono presentate le immagini di alimenti ipercalorici e di trattenere, o "no-go", quando vengono presentate le immagini degli alimenti ipocalorici, gli alimenti ipercalorici lo faranno essere gli stimoli target. Le immagini per entrambe le attività saranno presentate in ordine casuale utilizzando 150 immagini visualizzate per 500 ms con un intervallo tra le prove di 1300 ms. I partecipanti saranno istruiti a rimanere il più fermi possibile e a ridurre al minimo il battito delle palpebre per ridurre la quantità di artefatti (interruzioni o rumore) durante la registrazione dei dati EEG.

Per esaminare ulteriormente gli effetti dell'attività fisica moderata e intensa sull'inibizione della risposta, ai partecipanti verranno fornite diverse scelte alimentari durante il completamento di un test di apprendimento verbale uditivo, il test di apprendimento verbale uditivo Rey (AVLT). Il Rey AVLT verrà somministrato secondo il protocollo convalidato da Vakil et al descritto in precedenza. Dopo la sesta prova del Rey AVLT, ai partecipanti verranno concessi 30 minuti prima delle parti finali del test di apprendimento per consumare ad libitum cibi densi ad alto e basso contenuto energetico. Durante il periodo di ritardo di 30 minuti, gli alimenti che sono stati pre-misurati e pesati in anticipo con lo 0,1 grammo più vicino verranno forniti a ciascun partecipante in attesa del periodo di ritardo del Rey AVLT. Gli alimenti ad alto contenuto calorico includeranno alimenti ad alta densità energetica. Gli alimenti a basso contenuto calorico includeranno alimenti a bassa densità energetica, come fette di frutta e verdura. Il test includerà 8 prove e concederà ai partecipanti un tempo adeguato per consumare cibi pre-misurati. Il completamento del test Rey AVTL concluderà l'intera sessione.

Dopo il completamento della prima sessione di videogiochi, i partecipanti torneranno dopo 7 giorni per completare la seconda sessione di videogiochi. I partecipanti verranno contattati 24 ore prima della loro seconda sessione di videogiochi per ricordare ai partecipanti l'imminente sessione di test. I partecipanti che completano entrambe le sessioni di videogiochi e i test di accompagnamento riceveranno $ 40 dollari per il completamento dello studio.

Analisi di potenza. Il numero di partecipanti è stato stimato sulla base di uno spostamento significativo delle ampiezze di N2. Poiché è stato dimostrato che l'esercizio fisico ha un effetto moderato sulle risposte neurali ai segnali alimentari tra gli adulti, è stata utilizzata una differenza media stimata di 0,50 microvolt. In questa analisi è stato utilizzato anche un errore standard medio di 0,63 microvolt basato su ricerche precedenti che hanno contribuito a stabilire un'affidabilità test-retest delle ampiezze N2 utilizzando tecniche EEG.197 Pertanto, sulla base di una differenza media N2 di 0,5 microvolt, un errore standard medio di 0,63 microvolt e un alfa di 0,05, è necessario un campione di 55 partecipanti per avere il 90% di potenza. Inoltre, sulla base della precedente esperienza di misurazione degli ERP, prevediamo di perdere il 10% delle misurazioni EEG a causa di dati scadenti o incompleti. Per tenere conto di questa perdita recluteremo altri 7 partecipanti, per un totale di 62 partecipanti totali.

Analisi statistica. L'analisi sarà completata utilizzando il software statistico SAS (versione 9.4; SAS Institute, Inc. Cary NC). I dati dei partecipanti verranno riportati come medie e deviazioni standard. Per valutare gli effetti principali e di interazione all'interno di ciascun soggetto, verrà utilizzata un'ANOVA a misure ripetute a 2 condizioni (attiva e passiva) x 2 inibizione neurale (Go e No/Go) x 2 calorie (alto contenuto calorico e basso contenuto calorico). Per questa analisi verrà utilizzato un livello alfa di 0,05. Verranno eseguiti t-test post hoc se si osservano effetti significativi per identificare differenze significative. Gli aggiustamenti di Bonferroni saranno condotti per confronti multipli.