為了大腦健康努力減肥吧!
肥胖和超重問題已成為全世界范圍的難題。按照世界衛生組織標準,身體質量指數(body mass index, BMI,體重kg/身高m²)≥25被定義為超重,BMI≥30被定義為肥胖。此外,人體內皮下脂肪含量、內臟脂肪含量等指標對身體狀態的評估也具有很高的參考價值。眾所周知,肥胖會給身體健康帶來諸多不利,如導致血脂異常、提高高血壓患病率、增加糖尿病患病風險、誘發脂肪肝、引起下肢關節負擔過重等等。而最新的研究提示,肥胖甚至對人的大腦結構也會產生影響。
人攝食行為的紊亂與腦內多個環的異常有關,如產生攝食快感和對美味驅動的賞環,主要包括腹側紋狀體、杏仁核等腦區;對攝食行為主動進行控制和終止的控制系統,包括背外側前額葉皮層、眶額皮層等腦區[2]。功能磁共振研究顯示,肥胖人群大腦內賞環功能存在過度激活,而控制系統相關腦區的功能相對減弱[3]。
近年來,學者圍繞肥胖人群的大腦結構影像開展了一系列研究。結果顯示,肥胖者的大腦結構可能存在性改變——
有研究者對平均年齡33.7歲的年輕成年肥胖人群(BMI=36.08±5.92)腦結構磁共振數據進行研究[1],發現相比于正常體重對照組,肥胖人群左側前額葉和右側眶額葉的皮層厚度顯著減低(圖1)。
另有學者[4]采集了包含42名正常體重(BMI25)、17名超重者(25≤BMI≤30)及13名肥胖者(BMI30)共72例被試者的腦結構磁共振數據,并對其腦皮層厚度與BMI及內臟脂肪組織含量進行回歸分析,發現BMI和內臟脂肪組織含量均單獨與左側枕葉、左側下顳葉、左側中央前回、左側下頂葉皮層厚度的減低呈負相關(圖2、3),即BMI值以及內臟脂肪含量越高,上述腦區皮層厚度越薄。
上述皮層形態學研究所報道的腦區多參與對飲食行為的渴求和對攝食行為的終止,因此其結構的異常可能導致了體重超重者無法在飽腹狀態下及時終止,這也就導致了能量的過多攝入。
有學者[2]同時采集了23例肥胖被試者腦結構磁共振和彌散張量成像(DTI)數據,同時探究他們腦灰質和白質形態學特征,發現與正常體重者相比,肥胖者參與行為執行的額葉、參與長時程記憶的顳葉、參與感覺的中央后回、參與情緒調節的杏仁核等多個腦區同時存腦灰質和白質體積的減。▓D4)。DTI數據則提示,上述廣泛區域白質神經纖維束的完整性亦存在異常(圖5)。
中國學者[5]對336例平均年齡20±1歲健康中國大學生(平均BMI 20.4±2.2)的BMI值與腦結構的關系進行了研究。分析顯示,BMI值與中扣帶皮層、左側眶額皮層、左腹內側前額葉皮層灰質體積呈顯著負相關,且中扣帶皮層的體積在體重低于正常者(BMI 18.5)、正常體重者(18.5 ≤ BMI 25)和超重者(BMI ≥ 25)三組人群中呈遞減趨勢(圖6)。
圖6 A: 紅色為與BMI呈負相關的灰質體積腦區; B: 中扣帶皮層體積與BMI呈負相關; C: 三組被試中扣帶皮層體積柱狀圖,藍色:體重低于正常者,紅色:正常體重者,綠色:超重者(He, et al. 2015)
與結構磁共振數據相一致,DTI數據顯示,BMI值與雙側中扣帶束FA值呈顯著負相關(圖7),進一步神經纖維束追蹤分析結果示,BMI值與中扣帶束神經纖維數目亦呈負相關(圖8)。與灰質體積研究結果類似,中扣帶皮層的FA值及中扣帶束神經纖維數目在體重低于正常者(BMI 18.5)、正常體重者(18.5 ≤ BMI 25)和超重者(BMI ≥ 25)三組人群中均呈遞減趨勢。
圖7 A: 紅色為與BMI呈負相關的DTI-FA值腦區; B: 雙側中扣帶束FA值與BMI呈負相關; C: 三組被試中扣帶束FA值柱狀圖,藍色:體重低于正常者,紅色:正常體重者,綠色:超重者(He, et al. 2015)
圖8 A-E: BMI與中扣帶束神經纖維數量呈負相關的腦區;F: 三組被試中扣帶束神經纖維數量柱狀圖,藍色:體重低于正常者,紅色:正常體重者,綠色:超重者(He, et al. 2015)
由于中扣帶主要參與人對沖動的控制和對行為的決策,因此研究者認為該腦區對于調控中國健康大學生的飲食行為乃至進一步影響BMI的過程中起到了重要作用。
近日一項發表在《美國科學院院刊》(PNAS)的895例對的大樣本研究[6]發現,BMI值與右側額葉皮層厚度的呈負相關,而與左側額葉尤其是左外側前額葉皮層厚度呈正相關。此外,被試者BMI值越高,其內嗅皮層-海馬區域皮層厚度和體積越小、其頂葉-枕葉區域皮層厚度和體積越大(圖9)。
認知測試結果顯示,BMI值越高者,其空間視覺能力、情景記憶能力、認知靈活性越差。由于海馬對于記憶和認知功能具有重要意義,而頂葉-枕葉主要參與視覺刺激的應對和反應,因此認知測評的結果與腦形態學發現相印證。進一步的遺傳學分析發現,上述腦形態學和認知能力與BMI間有0.25-0.45的遺傳相關性,先天的遺傳因素則可以解釋77%-89%與BMI有關的表型,而后天成長對體重的影響則甚微。
上述各項研究結果的差異可能和樣本的異質性以及影像學數據采集和分析方法的不同有關。盡管如此,影像學扔提示,BMI與大腦形態具有很強的相關性,且肥胖人群大腦結構可能存在性改變。
由于缺乏縱向研究,目前仍無法闡明究竟是體重過重引起了大腦結構改變,還是存在此類神經結構異常的人群更容易對體重失去控制。但是,肥胖終究是健康的“殺手”,控制飲食、多運動,以積極、科學的方式生活,才會讓我們的身體以及心靈更加健康。
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