Zahamowanie reakcji na wysokokaloryczne wskazówki żywieniowe wśród nastolatków po aktywnej i siedzącej grze wideo

Projekt. Randomizowany projekt krzyżowy ze zrównoważonymi warunkami leczenia zostanie zastosowany do porównania ilości hamowania neuronów z wysoko- i niskokalorycznymi sygnałami pokarmowymi wśród nastolatków między dwoma stanami. Te dwa warunki obejmują 60-minutową sesję aktywnej gry wideo i 60-minutową sesję siedzącej gry wideo. Kolejność warunków leczenia zostanie przydzielona losowo przy użyciu sprawdzonej prostej techniki randomizacji. Podczas każdej sesji laboratoryjnej dane EEG będą rejestrowane, a następnie analizowane w celu oceny poszczególnych składowych potencjału związanego ze zdarzeniem (ERP) po każdym z dwóch warunków. Uczestnicy wykonują zadanie przeglądania hamowania odpowiedzi go/no-go ze zdjęciami wysokokalorycznych i niskokalorycznych potraw wyświetlanymi na monitorze komputera. Zadanie hamowania odpowiedzi zostanie wykonane natychmiast po ustaniu każdego warunku gry wideo.

Warunki gier wideo. Siedzący tryb gry wideo wymaga od uczestników gry w pozycji siedzącej przez 60 minut. Warunek aktywnej gry wideo będzie wymagał od uczestników ukończenia 60 minut aktywnej gry wideo na umiarkowanym poziomie intensywności (3,0-5,9 ekwiwalentu metabolicznego (MET)) przy użyciu popularnej gry symulacyjnej tańca o nazwie „Dance Dance Revolution” (DDR firmy Konami Digital Entertainment, Redwood City, Kalifornia). DDR wywołuje umiarkowanie intensywne (3,0-5,9 MET) poziomy aktywności fizycznej. Wykazano, że sześćdziesiąt minut aktywnej gry wideo powoduje umiarkowany intensywny poziom aktywności fizycznej. Aktualne wytyczne zalecają, aby nastolatki codziennie poświęcały co najmniej 60 minut na umiarkowaną lub intensywną aktywność fizyczną.

Uczestnicy. Sześćdziesięciu dwóch zdrowych nastolatków (31 kobiet i 31 mężczyzn) zostanie zrekrutowanych za pośrednictwem ogłoszeń i ulotek w lokalnej społeczności. Uczestnikami będą młodzi ludzie w wieku od 12 do 15 lat.

Badania przesiewowe procedur. Kandydaci do badania i ich opiekunowie otrzymają wiadomość e-mail zawierającą link do ankiety online. Ankieta online będzie kwestionariuszem „tak lub nie”, aby upewnić się, że uczestnicy spełniają kryteria włączenia. Kandydaci muszą poprawnie odpowiedzieć na każde pytanie, aby zakwalifikować się do badania. W ramach ankiety internetowej uczestnicy zostaną poproszeni o zgłoszenie wszelkich alergii pokarmowych oraz wypełnienie kwestionariusza dotyczącego preferencji żywieniowych. Kwestionariusz preferencji żywieniowych zostanie wykorzystany do przygotowania wystandaryzowanych posiłków dla każdego uczestnika. Kwalifikujący się kandydaci zostaną zaproszeni do udziału w badaniu.

Orientacja. Uczestnicy badania zostaną poproszeni o wypełnienie formularzy zgody i zgody przed pierwszą sesją laboratoryjną. Uczestnicy i ich opiekunowie przyjdą do laboratorium Neuronauki Klinicznej co najmniej jeden dzień przed pierwszą sesją laboratoryjną, aby odebrać wystandaryzowane posiłki. Każdy uczestnik zostanie poinformowany o głównym celu badania i zapoznany z procedurami przeprowadzania badań. Uczestnicy zostaną poinstruowani, aby unikać spożywania kofeiny i innych środków pobudzających w dniu badania, a także unikania energicznej i intensywnej aktywności fizycznej przez okres 24 godzin przed badaniem. Uczestnicy otrzymają kopię tych instrukcji testowania.

Standaryzowane posiłki. Uczestnicy otrzymają znormalizowane śniadanie i lunch na każdy z dni testowych. Zapotrzebowanie energetyczne każdego uczestnika zostanie oszacowane przy użyciu równań Światowej Organizacji Zdrowia do przewidywania podstawowej przemiany materii. To równanie wykorzystuje wzrost (cm), wagę (kg) i wiek (lata) do przewidywania podstawowej przemiany materii i zostało sprawdzone pod kątem dokładności i wiarygodności. Współczynnik aktywności 1,6 dla chłopców i 1,5 dla dziewcząt zostanie wykorzystany do oszacowania całkowitego dziennego zapotrzebowania energetycznego.

Posiłki będą standaryzowane na podstawie zawartości makroskładników (60% węglowodanów, 20% tłuszczu, 20% białka), wieku, płci i poziomu aktywności fizycznej (lekka, umiarkowana lub wysoka). Uczestnicy otrzymają 25% dziennego zapotrzebowania kalorycznego na śniadanie i 25% na obiad. Te same potrawy będą podawane w oba dni testowe, a uczestnicy zostaną poinstruowani, aby spożyć całe jedzenie na oba posiłki. Przestrzeganie posiłków będzie oceniane na początku każdej sesji. Wszelkie niezgodności (niespożywanie całego jedzenia i/lub spożywanie innych pokarmów) będą wymagały od uczestników powtórzenia tej konkretnej sesji laboratoryjnej w innym dniu, kiedy przestrzegali protokołów żywieniowych.

Posiłki mają stanowić rozsądną ilość pożywienia, aby zapewnić uczestnikom odpowiednią ilość pożywienia. Uczestnicy otrzymają oba wystandaryzowane posiłki przed pierwszym dniem testowym wraz z instrukcją spożywania tylko wystandaryzowanych posiłków w dniach testowych, unikania spożywania kofeiny i intensywnej aktywności fizycznej na 24 godziny przed testem. Uczestnicy zostaną poinstruowani, aby spożywać śniadanie i lunch o tej samej porze dnia i co najmniej dwie godziny przed przybyciem na każdy dzień testów.

Sesje gier wideo. Każdy uczestnik ukończy dwie oddzielne sesje laboratoryjne. Informacje demograficzne i antropometryczne zostaną zebrane na początku pierwszej sesji laboratoryjnej. Uczestnicy zostaną poproszeni o ocenę swojego głodu na początku każdej sesji laboratoryjnej. Hoffman i wsp. porównali składowe P3 i N2 między stanami po posiłku (1 godzina po posiłku) i na czczo (17 godzin na czczo) i nie stwierdzili istotnych różnic w amplitudzie lub opóźnieniu składowych P3 lub N2 wśród młodych dorosłych. Procedury i protokoły testowania zostaną omówione z każdym uczestnikiem przed rozpoczęciem każdej sesji gier wideo. Następnie uczestnicy zostaną zabrani do laboratorium gier wideo, aby ukończyć 60-minutową sesję gier wideo. Na początku sesji gry wideo uczestnicy zostaną wyposażeni w system metaboliczny K4b2 (Cosmed, Rzym, Włochy), monitor pracy serca Polar (Polar, Helsinki, Finlandia) i monitor aktywności GT3X (Pensicola, Floryda) w celu pomiaru wydatku energetycznego . Informacje metaboliczne dla każdego uczestnika będą mierzone i rejestrowane do analizy.

Natychmiast po każdym warunku gry wideo uczestnicy zostaną przeniesieni do sąsiedniego pokoju zawierającego sprzęt EEG, gdzie wykonają zadania hamowania odpowiedzi. Po drugiej sesji gier wideo uczestnicy zostaną poproszeni o sklasyfikowanie każdego obrazu żywności jako wysokokaloryczny lub niskokaloryczny, aby upewnić się, że uczestnicy prawidłowo identyfikują obrazy żywności podczas zadań hamowania odpowiedzi. Po zakończeniu zadania hamowania odpowiedzi uczestnicy zostaną poprowadzeni do oddzielnego pokoju, aby ukończyć test Stroop-Color Word.

Zadanie hamowania odpowiedzi. Natychmiast po spełnieniu warunków dotyczących aktywnej i pasywnej gry wideo uczestnicy wykonują dwa zadania z aktywnym oglądaniem. Zadanie typu go/no-go będzie zawierało zdjęcia wysokokalorycznych i niskokalorycznych potraw. Zdjęcia do zadań przeglądania zostaną wybrane na podstawie ustaleń Blecherta i wsp., którzy niedawno zgłosili normatywne oceny 568 obrazów żywności wysoko- i niskokalorycznej. Pierwsze zadanie przeglądania wykorzysta w sumie 150 zdjęć, z których 100 będzie zawierało obrazy wysokokaloryczne i 50 obrazów niskokalorycznych; bodźcami docelowymi będą obrazy niskokaloryczne. Drugie zadanie przeglądania będzie obejmowało 100 zdjęć niskokalorycznych i 50 zdjęć wysokokalorycznych; bodźcami docelowymi będą wysokokaloryczne obrazy. Każde z zadań przeglądania zostanie pokazane w innej losowej kolejności dla każdego uczestnika. Obrazy będą wyświetlane przez 500 milisekund (ms) z przerwą między próbami wynoszącą 1300 ms między obrazami. Po wykonaniu drugiego zadania polegającego na hamowaniu reakcji, uczestnicy zostaną poproszeni o subiektywną ocenę obrazów według przyjemności i podniecenia przy użyciu skali ocen od 1 do 9 (gdzie 1 oznacza najniższą, a 9 najwyższą). Aby określić, jak uczestnicy rozumieją żywność niskokaloryczną i wysokokaloryczną, uczestnicy zostaną poproszeni o wykonanie krótkiego zadania, w którym skategoryzują każdy obraz żywności jako niskokaloryczny lub wysokokaloryczny.

Paradygmat Go/No Go. W przypadku wysokokalorycznej części zadania go/no-go uczestnicy zostaną poinstruowani, aby nacisnąć przycisk prawym palcem wskazującym, gdy zobaczą obrazy niskokalorycznej żywności, która będzie bodźcem docelowym. Niskokaloryczne potrawy będą docelowym bodźcem, a uczestnicy muszą zobowiązać się do odpowiedzi, naciskając odpowiedni przycisk. Ta część zadania będzie nosiła nazwę „go”. Część zadania „no-go” będzie wymagać od uczestników powstrzymania się od naciśnięcia przycisku, gdy prezentowane są obrazy wysokokalorycznych potraw. Drugie zadanie go/no-go użyje instrukcji przeciwnych do pierwszego zadania. Uczestnicy zostaną poinstruowani, aby „iść” lub nacisnąć przycisk, gdy prezentowane są zdjęcia wysokokalorycznych potraw i wstrzymać się lub „nie iść”, gdy prezentowane są obrazy niskokalorycznych potraw, wysokokaloryczne potrawy będą być bodźcem docelowym. Obrazy dla obu zadań zostaną przedstawione w losowej kolejności, używając 150 obrazów wyświetlanych przez 500 ms z przerwą między próbami 1300 ms. Uczestnicy zostaną poinstruowani, aby pozostawali tak nieruchomo, jak to tylko możliwe i aby zminimalizowali mruganie powiekami, aby zredukować ilość artefaktów (zakłóceń lub szumów) podczas rejestrowania danych EEG.

W celu dokładniejszego zbadania wpływu umiarkowanej intensywnej aktywności fizycznej na hamowanie odpowiedzi, uczestnicy otrzymają kilka wyborów żywieniowych podczas wypełniania testu uczenia się werbalnego słuchu, testu uczenia się werbalnego Reya (AVLT). Rey AVLT będzie podawany zgodnie z protokołem zatwierdzonym przez Vakil i wsp., który został opisany wcześniej. Po szóstej próbie Rey AVLT, uczestnicy będą mieli 30 minut przed końcowymi porcjami testu uczenia się, aby spożywać wysoko i niskoenergetycznie gęste pokarmy ad libitum. Podczas 30-minutowego okresu opóźnienia, każdy uczestnik otrzyma wcześniej odmierzone i zważone z dokładnością do 0,1 grama produkty spożywcze, które będą czekać na okres opóźnienia Rey AVLT. Pokarmy wysokokaloryczne obejmują wysokoenergetyczne produkty spożywcze. Żywność niskokaloryczna będzie obejmować produkty spożywcze o niskiej zawartości energii, takie jak plasterki owoców i warzywa. Test będzie obejmował 8 prób i zapewni uczestnikom odpowiedni czas na spożycie wcześniej odmierzonej żywności. Wypełnienie testu Rey AVTL zakończy całą sesję.

Po zakończeniu pierwszej sesji gier wideo uczestnicy wrócą po 7 dniach, aby ukończyć drugą sesję gier wideo. Z uczestnikami skontaktujemy się 24 godziny przed drugą sesją gier wideo, aby przypomnieć uczestnikom o nadchodzącej sesji testowej. Uczestnicy, którzy ukończą zarówno sesje gier wideo, jak i towarzyszące im testy, otrzymają 40 dolarów za ukończenie badania.

Analiza mocy. Liczbę uczestników oszacowano na podstawie znaczącej zmiany amplitud N2. Ponieważ wykazano, że ćwiczenia mają umiarkowany wpływ na reakcje nerwowe na sygnały pokarmowe u dorosłych, przyjęto szacunkową średnią różnicę wynoszącą 0,50 mikrowolta. W tej analizie wykorzystano również średni błąd standardowy 0,63 mikrowolta w oparciu o wcześniejsze badania, które pomogły w ustaleniu rzetelności test-retest amplitud N2 przy użyciu technik EEG.197 Tak więc, w oparciu o średnią różnicę N2 wynoszącą 0,5 mikrowolta, średni błąd standardowy 0,63 mikrowolta i alfa 0,05, próbka 55 uczestników jest potrzebna do uzyskania 90% mocy. Ponadto, w oparciu o wcześniejsze doświadczenia z pomiarami ERP, spodziewamy się utraty 10% pomiarów EEG z powodu słabych lub niekompletnych danych. Aby zrekompensować tę stratę, zrekrutujemy dodatkowych 7 uczestników, co daje łącznie 62 uczestników.

Analiza statystyczna. Analiza zostanie przeprowadzona przy użyciu oprogramowania statystycznego SAS (wersja 9.4; SAS Institute, Inc. Cary NC). Dane uczestników zostaną przedstawione jako średnie i odchylenia standardowe. Aby ocenić efekty główne i efekty interakcji u każdego osobnika, zostanie zastosowana ANOVA z powtarzanymi pomiarami 2-warunkowe (aktywne i pasywne) x 2-hamowanie nerwowe (Idź i Nie/Idź) x 2-kaloryczne (wysokokaloryczne i niskokaloryczne). Do tej analizy zostanie użyty poziom alfa równy 0,05. Testy t post hoc zostaną przeprowadzone, jeśli zaobserwowane zostaną znaczące efekty w celu zidentyfikowania znaczących różnic. Korekty Bonferroniego zostaną przeprowadzone dla porównań wielokrotnych.