Wpływ obrazów po długotrwałych ćwiczeniach aerobowych na aktywację mózgu (E-Mech Anc II)

W tym badaniu pilotażowym badacze wykorzystają funkcjonalne obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego (fMRI) w celu określenia wpływu wysokokalorycznych wizualnych wskazówek żywieniowych [tj. obrazy żywności bogatej zarówno w cukier, jak i tłuszcz (HS/HF), takiej jak lody] na aktywację szlaków apetytu i nagrody w mózgu po długotrwałym (6 miesięcy) wysiłku fizycznym. Wskaźniki otyłości są wysokie wśród dorosłych Amerykanów, przy czym 33,8% dorosłych ma BMI 30 lub więcej (1). Panuje przekonanie, że systemy homeostatyczne służą do monitorowania homeostazy energetycznej.

Aerobowa aktywność fizyczna wpływa na apetyt, ponieważ uważa się, że występuje teoretycznie pozytywne sprzężenie między poborem energii a wydatkami (2, 3). Podczas dni ćwiczeń krótkoterminowe badania wykazały, że nie ma różnic w apetycie, z wyjątkiem przejściowego spadku 15 minut po wysiłku po bardzo ciężkim wysiłku(4). Krótkotrwałe ćwiczenia nie powodują różnic apetytu (5-7). Jednak w perspektywie średniookresowej występuje zmienna (mieszana) odpowiedź (5). Uważa się, że w dłuższej perspektywie istnieje luźna zależność między ćwiczeniami a reakcją na apetyt (5).

Nasze wstępne dane zdecydowanie potwierdzają pozytywne sprzężenie między ćwiczeniami a reakcjami apetytu, ponieważ w poprzednich badaniach ilość utraty wagi osiągana po ćwiczeniach aerobowych była mniejsza niż oczekiwano. W szczególności badania przeprowadzone przez Tima Churcha wykazały wcześniej, że kobiety po menopauzie z nadwagą i nadciśnieniem straciły nie ~2,6 kg, ale 1,4 kg (8). Jest to 46% różnica między tym, ile wagi należy stracić z powodu energii wydatkowanej podczas ćwiczeń, w porównaniu z rzeczywistą ilością. W innym badaniu zbadano 4 miesiące ćwiczeń aerobowych o umiarkowanej intensywności z obciążeniem 16 KKW (9) i znowu oczekiwano około 2,7 kg utraty wagi, ale osiągnięto tylko 1,1 kg. Sugeruje to różnicę 59%. Oba badania charakteryzowały się bardzo niskimi wskaźnikami rezygnacji. Opierając się na wynikach najwyższej dawki ćwiczeń w tych dwóch badaniach, rozbieżność rośnie wraz ze wzrostem dawki ćwiczeń. Uczestnicy zostali poinstruowani, aby nie zmieniać nawyków żywieniowych i aktywności fizycznej poza interwencją, a te nie uległy istotnej zmianie. Te reakcje masy ciała odzwierciedlają większość badań interwencyjnych ćwiczeń aerobowych. Król i in. przeprowadzili nadzorowane badanie ćwiczeń aerobowych (10). 58 osób zrealizowało 500 kcal/d wydatku energetycznego wywołanego ćwiczeniami przez 5 dni/tydzień przez 12 tygodni, przy 28% wskaźniku rezygnacji. W sumie utracono średnio zaledwie 3,2 kg masy ciała. Ponad 50% osób nie straciło oczekiwanej ilości, a 15% osób przybrało na wadze (11). Cztery z dziesięciu badań w przeglądzie wykazały, że ćwiczenia nie spowodowały nawet różnicy w masie ciała między grupą ćwiczącą a grupą kontrolną(12). Uważa się, że ta zróżnicowana reakcja w bilansie energetycznym jest spowodowana zwiększonym poborem energii. Stubbs i in. przeprowadzili randomizowane badanie krzyżowe z 3-7-dniową kuracją wysiłkową. Terapie ruchowe obejmowały brak ćwiczeń, następnie średnie ćwiczenia (~1,9 MJ/dzień) i wreszcie intensywne ćwiczenia (~3,4 MJ/dzień). Wydatek energetyczny wzrósł odpowiednio w warunkach braku ćwiczeń (9,2 MJ/dzień), średnich ćwiczeń (11,0 MJ/dzień) i intensywnych ćwiczeń (12,1 MJ/dzień). Stwierdzono statystycznie istotny wzrost spożycia energii wraz z wysiłkiem fizycznym (bez wysiłku 8,9 MJ/dzień, średni wysiłek fizyczny 9,2 MJ/dzień, wysoki wysiłek fizyczny 10,0 MJ/dzień). Tak więc w oparciu o masę ciała i te dane dotyczące spożycia energii ze Stubbs et al. badacze uważają, że istnieje biologiczny popęd do zwiększenia spożycia energii po ćwiczeniach. Badacze starają się określić mechanizm neuronowy tej reakcji apetytowej w proponowanym dotacie.

Wcześniej przeprowadzono 2 badania ćwiczeń aerobowych oceniające odpowiedź neuronów na obrazy. Nasze są podobne i dostarczą PBRC danych pilotażowych do dalszych badań. Evero i in. wcześniej stwierdzili, że sygnały neuronalne szlaku nagrody były zmniejszone po ćwiczeniach aerobowych (13). Cornier i in. odkryli, że chroniczne ćwiczenia zmieniają reakcję neuronów na bodźce pokarmowe. Jednak badanie to zostało zakłócone ze względu na znaczną utratę wagi, która, jak stwierdzono powyżej, zwykle nie ma miejsca w przypadku prób wysiłkowych aerobowych. Wyniki sugerują, że wyspa może być szczególnie ważna w utracie wagi wywołanej wysiłkiem fizycznym i jej utrzymaniu (14). To badanie ma na celu zbadanie odpowiedzi neuronalnych na ćwiczenia aerobowe bez utraty wagi.

Otyłość Kobietom pokazywano obrazki przedstawiające pokarmy wysokoenergetyczne. Żywność wysokoenergetyczna powodowała znacznie większą aktywację w regionach nagrody mózgu u osób otyłych w porównaniu z kobietami o normalnej wadze (15). Różnice między grupami obejmowały ACC, VTA, jądro półleżące (NAc), ciało migdałowate, bladość brzuszną (Vent Pall), ogoniaste i skorupę (15). Osoby otyłe po posiłku, ale nie osoby o normalnej wadze, zwiększają aktywację skorupy (część prążkowia) i ciała migdałowatego, co sugeruje, że te regiony mogą odgrywać rolę w przejadaniu się (16), dlatego te regiony są włączone do obecnej hipotezy badawczej. Te przekrojowe badania są ważne, ponieważ wcześniej Murdaugh et. (17) stwierdzili, że osoby otyłe, którym nie udało się schudnąć w krótkim okresie lub utrzymać utraty wagi w dłuższej perspektywie, miały większą aktywację obszarów mózgu szlaku nagrody. Chociaż spekulacyjnie, sztuczne słodziki mogą zmniejszać apetyt, nie aktywując ścieżek nagrody, szczególnie u osób otyłych. Ta dotacja pomoże w dostarczeniu danych pilotażowych w celu dalszego wyjaśnienia tej ważnej kwestii.