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Neuroimage:面对美食大脑作何反应?

赛博尔 功能磁共振 2019-06-30

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日常生活中,我们被形形色色的食物线索包围,有时禁不住票圈的深夜放毒,便默默拿起了薯片和肥宅快乐水...

图片来源于网络

今天和大家分享的这篇文献将通过严谨的科学方法,看看我们的大脑面对美食时到底做出了怎样的反应


文献信息:该文章是Charbonnier等人于2018年发表于Neuroimage,作者探讨的核心问题:不同年龄的人(儿童vs青年vs成年vs老年)在不同饥饿程度(饥饿vs饱腹)下对美食(高卡路里vs低卡路里)大脑的反应


被试及实验方法

122个被试(17名儿童;38名青年;36名成年人;36名老人)在禁食或者饱腹的状态下扫描fMRI以及观看食物图片的视觉任务。

图1 实验流程示意图

图2 食物观看任务示意图

实验被试要在两个不同的早晨,完成两项MRI扫描任务,一种状态为饥饿状态(10h内没有进食),一种为饱腹状态(来到实验室会食用混合液体早餐),两次间隔1-2周,饥饿状态顺序随机,具体实验过程参见上图1。

图片评价 被试来到实验室首先对133种标准食物图片进行打分(包括喜爱程度、卡路里以及健康程度)

fMRI任务 包含食物观看任务食物选择任务以及金钱奖赏任务,过程中进行fMRI扫描。食物观看任务分为18组(6组高卡路里、6组低卡路里、6组不包含食物的图片),每组七张图片,细节如图2。


实验结果 

行为 

图3 各个年龄阶段对高卡路里-低卡路里食物的喜爱

如上图所示,随着年龄的增长人们对高卡路里食物的喜爱逐渐降低,在儿童和青少年时期,相比于低卡路里,孩子们更喜爱高卡路里的食物,但成年人恰恰相反。随着年龄增长,老年人可能会出现食欲不振、味觉和嗅觉功能下降,这可能导致感知到食物的口感降低以及倾向于更强烈口味的食物。

dmPFC的激活 饥饿状态下背内侧前额叶皮层的激活明显强于饱腹状态(看到高卡路里食物相较于低卡路里食物)。背内侧前额叶与奖赏有关,饥饿状态下可能对高热量的食物有更高的奖赏值,这种奖赏与对食物的喜欢程度无关,并且这种反应在毕生发展中都具有一致性。

dlPFC的激活 饥饿状态下背外侧前额叶的激活明显强于饱腹状态(看到高卡路里食物相较于低卡路里食物)。背外侧前额叶的激活与自上而下的认知控制有关,有趣的是,研究者发现在饥饿状态下看到高卡路里食物时大脑会激活抑制控制加工过程,并且这一现象和年龄阶段并不相关。


总结 

饥饿状态下,我们的大脑是矛盾的,看到美食(高卡路里)时,背内侧前额叶激活了奖励机制,但又同时背外侧前额叶激活产生对高卡路里食物的抑制,这可能是正常体重人群中抵抗过度消费高卡路里食物能力的基础。

图片来源于网络


参考文献(阅读原文即可下载)

Charbonnier, L., Van, F. M., Johnstone, A. M., Crabtree, D., Buosi, W., & Manios, Y., et al. (2018). Effects of hunger state on the brain responses to food cues across the life span. Neuroimage, 171


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  • 电数据预处理:使用EEGLAB对Neuroscan、Brain Products、EGI、ANT、Biosemi等主流脑电设备采集的脑电数据进行预处理。

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  • EEG频谱分析:使用傅里叶变换的方法计算脑电各个频段的功率,并进行统计分析;使用短时傅里叶变换、小波变换和希尔伯特变换的方法进行脑电时频分析(如ERD/ERS分析、试次间相位同步分析)。

  • 基于sLORETA的脑电源分析:ERP成分源定位;特定频段EEG源定位;源空间的脑功能连通性分析。

  • 功能连通性分析:使用相关、相干、相位锁定值和格兰杰因果分析研究电极之间功能连通性。

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  • 局部一致性(ReHo)分析

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  • 基于VBM的灰白质分析

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