Responshemming på høykalorimatsignaler blant ungdom etter aktiv og stillesittende videospill

Design. Et randomisert crossover-design med motbalanserte behandlingsforhold vil bli brukt for å sammenligne mengden av nevral inhibering med høy- og lavkalorimatsignaler blant ungdom mellom to tilstander. Disse to betingelsene vil inkludere en 60-minutters økt med aktivt videospill og en 60-minutters økt med stillesittende videospill. Rekkefølgen på behandlingsforholdene vil bli tilfeldig tildelt ved hjelp av en validert enkel randomiseringsteknikk. Under hver laboratorieøkt vil EEG-data bli registrert og deretter analysert for å vurdere de individuelle hendelsesrelaterte potensialkomponentene (ERP) etter hver av de to forholdene. Deltakerne vil fullføre en go/no-go respons-hemmingsoppgave med bilder av mat med høyt kaloriinnhold og lavt kaloriinnhold vist på en dataskjerm. Responsinhiberingsoppgaven vil bli administrert umiddelbart etter opphør av hver videospilltilstand.

Videospillforhold. Den stillesittende videospilltilstanden krever at deltakerne spiller i sittende posisjon i 60 minutter. Den aktive videospilltilstanden vil kreve at deltakerne fullfører 60 minutter med aktivt videospill på moderat intense nivåer (3,0-5,9 metabolske ekvivalenter (METs)) ved å bruke et populært dansesimuleringsspill kalt 'Dance Dance Revolution' (DDR av Konami Digital Entertainment, Redwood City, CA). DDR fremkaller moderat intens (3,0-5,9 METs) nivåer av fysisk aktivitet. Seksti minutter med aktivt videospill har vist seg å gi moderate, intense nivåer av fysisk aktivitet. Gjeldende retningslinjer anbefaler at ungdom deltar daglig i 60 minutter eller mer med moderat til kraftig og intens fysisk aktivitet.

Deltakere. 62 friske ungdommer (31 kvinner og 31 menn) vil bli rekruttert gjennom annonser og løpesedler i lokalsamfunnet. Deltakerne vil være ungdom mellom 12 og 15 år.

Prosedyrer Screening. Kandidater til studiet og deres foresatte vil få tilsendt en e-post som inneholder en lenke til en nettbasert spørreundersøkelse. Den elektroniske undersøkelsen vil være et "ja eller nei" spørreskjema for å sikre at deltakerne oppfyller inkluderingskriteriene. Kandidater må svare riktig på hvert spørsmål for å kvalifisere seg til studiet. Som en del av den elektroniske undersøkelsen vil deltakerne bli bedt om å rapportere eventuelle matallergier og fylle ut et spørreskjema om matpreferanser. Spørreskjemaet om matpreferanser vil bli brukt til å tilberede de standardiserte måltidene for hver deltaker. Kvalifiserte kandidater vil bli invitert til å delta i studien.

Orientering. Deltakere for studien vil bli bedt om å fylle ut samtykke- og samtykkeskjemaene før den første laboratorieøkten. Deltakere og deres foresatte vil komme til Clinical Neuroscience lab minst én dag før deres første lab økt for å hente sine standardiserte måltider. Hver deltaker vil bli informert om hovedformålet med studien og gjøres kjent med testprosedyrene. Deltakerne vil bli instruert om å unngå å innta koffein og andre sentralstimulerende midler på testdagen, samt å unngå kraftig og intens fysisk aktivitet i 24-timersperioden før testing. Deltakerne vil få en kopi av disse testinstruksjonene.

Standardiserte måltider. Deltakerne vil få en standardisert frokost og lunsj for hver av testdagene. Energibehovet for hver deltaker vil bli estimert ved å bruke World Health Organizations ligninger for å forutsi basal metabolske hastigheter. Denne ligningen bruker høyde (cm), vekt (kg) og alder (år) for å forutsi basale metabolske hastigheter og har blitt validert for nøyaktighet og pålitelighet. En aktivitetsfaktor på 1,6 for gutter og 1,5 for jenter vil bli brukt for å beregne det totale daglige energibehovet.

Måltider vil bli standardisert basert på innhold av makronæringsstoffer (60 % karbohydrat, 20 % fett, 20 % protein), alder, kjønn og fysisk aktivitetsnivå (lett, moderat eller høy aktivitet). Deltakerne får 25 % av sitt daglige kaloribehov til frokost og 25 % til lunsj. Den samme maten vil bli gitt på begge testdagene og deltakerne vil bli instruert om å innta all maten til begge måltidene. Måltider vil bli vurdert i begynnelsen av hver økt. Enhver manglende overholdelse (ikke spise all mat og/eller spise annen mat) vil kreve at deltakerne gjør om den aktuelle laboratorieøkten på en annen dag når de har fulgt matprotokollene.

Måltider er laget for å representere en rimelig mengde mat for å gi deltakerne tilstrekkelig matinntak. Deltakerne vil få begge sine standardiserte måltider før den første testdagen sammen med instruksjoner om kun å innta standardiserte måltider på testdager, unngå koffeinforbruk og kraftig intens fysisk aktivitet 24 timer før testing. Deltakerne vil bli bedt om å spise frokost og lunsj på samme tid på dagen og minst to timer før ankomst for hver testdag.

Videospilløkter. Hver deltaker vil gjennomføre to separate laboratorieøkter. Demografisk og antropometrisk informasjon vil bli samlet inn ved begynnelsen av den første laboratorieøkten. Deltakerne vil bli bedt om å vurdere sulten i begynnelsen av hver laboratorieøkt. Hoffman et al sammenlignet P3- og N2-komponenter mellom matet (1 time postprandial) og fastende (17 timers faste) tilstander og fant ingen signifikante forskjeller i P3- eller N2-komponentamplitude eller latens blant unge voksne. Testprosedyrer og protokoller vil bli gjennomgått med hver deltaker før initiering av hver videospilløkt. Deltakerne vil deretter bli tatt med til videospilllaben for å fullføre en 60-minutters videospilløkt. Ved begynnelsen av videospilløkten vil deltakerne bli utstyrt med stoffskiftesystemet K4b2 (Cosmed, Roma, Italia), Polar pulsmåler (Polar, Helsinki, Finland) og GT3X aktivitetsmåler (Pensicola, FL) for å måle energiforbruk . Metabolsk informasjon for hver deltaker vil bli målt og registrert for analyse.

Umiddelbart etter hver videospilltilstand vil deltakerne bli brakt inn i et tilstøtende rom som inneholder EEG-utstyret hvor de vil fullføre responshemmingsoppgavene. Etter den andre videospilløkten vil deltakerne bli bedt om å klassifisere hvert matbilde som enten høy- eller lavkalori for å sikre at deltakerne korrekt identifiserte matbilder under responshemmingsoppgavene. Etter fullføring av responshemmingsoppgaven vil deltakerne bli ledet til et eget rom for å fullføre Stroop-Color Word-testen.

Responsinhiberingsoppgave. Umiddelbart etter både de aktive og passive videospillforholdene, vil deltakerne fullføre to go/no-go aktive visningsoppgaver. Go/no-go-oppgaven vil inneholde bilder av mat med høyt kaloriinnhold og lavt kaloriinnhold. Bilder for visningsoppgavene vil bli valgt basert på funn fra Blechert et al. som nylig rapporterte normative vurderinger av 568 matbilder med høyt og lavt kaloriinnhold. Den første visningsoppgaven vil bruke totalt 150 bilder, 100 av disse vil inneholde bilder med høyt kaloriinnhold og 50 bilder med lavt kaloriinnhold; lavkaloribildene vil være målstimuliene. Den andre visningsoppgaven vil omfatte 100 bilder med lavt kaloriinnhold og 50 bilder med høyt kaloriinnhold; de kaloririke bildene vil være målstimuliene. Hver av visningsoppgavene vil bli vist i en annen tilfeldig rekkefølge for hver deltaker. Bilder vil bli vist i 500 millisekunder (ms) med et inter-trial intervall på 1300 ms mellom bildene. Etter den andre responsinhiberingsoppgaven vil deltakerne bli bedt om å subjektivt vurdere bildene i henhold til hyggelighet og opphisselse ved å bruke en bildevurderingsskala fra 1-9 (med 1 som lavest og 9 høyest). For å bestemme deltakernes forståelse av mat med lavt kontra høyt kaloriinnhold, vil deltakerne bli bedt om å fullføre en kort oppgave der de vil kategorisere hvert matbilde som enten lavkalori eller høykalori.

Go/No-Go-paradigme. For høykaloridelen av go/no-go-oppgaven vil deltakerne bli bedt om å trykke på en knapp med høyre pekefinger når de ser bilder av lavkalorimat, som vil være målstimuli. Maten med lavt kaloriinnhold vil være målstimulansen, og deltakerne må forplikte seg til å svare ved å trykke på den aktuelle knappen. Denne delen av oppgaven vil bli kalt "gå". "No-go"-delen av oppgaven vil kreve at deltakerne holder tilbake å trykke på knappen når bilder av mat med høyt kaloriinnhold presenteres. Den andre go/no-go-oppgaven vil bruke de motsatte instruksjonene til den første oppgaven. Deltakerne vil bli bedt om å "gå" eller trykke på en knapp når bilder av mat med høyt kaloriinnhold presenteres og å holde tilbake, eller "ikke gå", når bildene av mat med lavt kaloriinnhold presenteres, vil maten med høyt kaloriinnhold være målstimuli. Bilder for begge oppgavene vil bli presentert i tilfeldig rekkefølge ved bruk av 150 bilder som vises i 500 ms med et mellomprøveintervall på 1300 ms. Deltakerne vil bli bedt om å holde seg så stille som mulig og minimere øyeblinkene for å redusere mengden artefakter (forstyrrelser eller støy) mens EEG-data registreres.

For ytterligere å undersøke effekten av moderat intens fysisk aktivitet på responshemming, vil deltakerne få flere matvalg mens de gjennomfører en auditiv verbal læringstest, Rey auditory verbal learning test (AVLT). Rey AVLT vil bli administrert i henhold til protokollen validert av Vakil et al, som er beskrevet tidligere. Etter den 6. utprøvingen av Rey AVLT, vil deltakerne få 30 minutter før de siste delene av læringstesten til å konsumere høy- og lavenergitett mat ad libitum. I løpet av forsinkelsesperioden på 30 minutter vil matvarer som er forhåndsmålt og veid til nærmeste 0,1 gram på forhånd gis til hver deltaker mens de venter på forsinkelsesperioden til Rey AVLT. Mat med høyt kaloriinnhold vil inneholde matvarer med høy energi tetthet. Matvarer med lavt kaloriinnhold vil inkludere matvarer med lavt energiinnhold, som fruktskiver og grønnsaker. Testen vil inkludere 8 forsøk og gi passende tid for deltakerne til å konsumere forhåndsmålt mat. Gjennomføring av Rey AVTL-testen vil avslutte hele økten.

Etter at den første videospilløkten er fullført, kommer deltakerne tilbake etter 7 dager for å fullføre den andre videospilløkten. Deltakerne vil bli kontaktet 24 timer før deres andre videospilløkt for å minne deltakerne om den kommende testøkten. Deltakere som fullfører både videospilløkter og de medfølgende testene vil motta $40 dollar for å fullføre studien.

Kraftanalyse. Antall deltakere ble estimert basert på et meningsfullt skifte i N2-amplituder. Siden trening har vist seg å ha en moderat effekt på nevrale responser på matsignaler blant voksne, ble det brukt en estimert gjennomsnittlig forskjell på 0,50 mikrovolt. En gjennomsnittlig standardfeil på 0,63 mikrovolt ble også brukt i denne analysen basert på tidligere forskning som bidro til å etablere en test-retest-pålitelighet av N2-amplituder ved bruk av EEG-teknikker.197 Basert på en gjennomsnittlig N2-forskjell på 0,5 mikrovolt, en gjennomsnittlig standardfeil på 0,63 mikrovolt og en alfa på 0,05, trengs det altså en prøve på 55 deltakere for å ha 90 % effekt. I tillegg, basert på tidligere erfaring med måling av ERP-er, forventer vi å miste 10 % av EEG-målingene på grunn av dårlige eller ufullstendige data. For å ta høyde for dette tapet vil vi rekruttere ytterligere 7 deltakere, totalt 62 deltakere.

Statistisk analyse. Analyse vil bli fullført ved hjelp av SAS statistisk programvare (versjon 9.4; SAS Institute, Inc. Cary NC). Deltakerdata vil bli rapportert som gjennomsnitt og standardavvik. For å evaluere hoved- og interaksjonseffektene innen hvert fag, vil en 2-tilstand (aktiv og passiv) x 2-nevral hemming (Go og No/Go) x 2-kalori (høy-kalori og lav-kalori) gjentatte tiltak ANOVA brukes. Et alfanivå på 0,05 vil bli brukt for denne analysen. Post hoc t-tester vil bli utført dersom signifikante effekter observeres for å identifisere signifikante forskjeller. Bonferroni-justeringer vil bli utført for flere sammenligninger.