在自我抑制能力较低、饮食受限的人群中,奖励网络与抑制网络之间的静息状态有效连接性发生了改变

《Biological Psychiatry Global Open Science》:Altered Resting-State Effective Connectivity Between Reward and Inhibition Networks in Restrained Eaters with High Disinhibition

【字体: 时间:2025年11月22日 来源:Biological Psychiatry Global Open Science 4.0

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  本研究通过spectral动态因果建模分析83名自我控制进食者的神经机制,发现高失禁组个体在奖励网络(右腹外侧前额叶)向抑制网络(前额叶皮层及角回)的调制作用减弱,同时抑制网络内部存在半球不对称性连接,这可能导致认知控制功能受损,增加情绪或线索触发进食的风险。研究为神经调控或认知训练干预提供了机制依据。

  这项研究探讨了在受限制饮食者中,高和低冲动进食倾向个体的奖励网络与抑制网络之间的神经机制。通过使用谱动态因果建模(spDCM)技术,研究者对83名女性受试者在静息态功能性磁共振成像(fMRI)中的有效连接进行了分析,揭示了冲动进食行为可能涉及的神经路径变化。

冲动进食,指的是在持续努力控制饮食的情况下,因情绪压力或外部食物线索而失去对食物摄入的控制。这一现象是受限制饮食者体重增加和饮食障碍的重要因素。已有研究表明,奖励网络和抑制网络之间的功能连接改变可能与冲动进食相关,但这些网络在静息状态下的方向性结构仍然不清楚。因此,本研究采用spDCM技术,对受试者进行分组,以评估有效连接在冲动进食倾向中的作用。

研究中,受试者根据荷兰饮食行为问卷(DEBQ)的得分被分为高冲动进食组和低冲动进食组。DEBQ评估了个体在外部食物刺激和情绪压力下的饮食行为,得分越高表示冲动进食倾向越强。研究发现,高冲动进食组的个体在奖励网络的关键节点(右侧内侧眶额皮层,mOFC)向抑制网络的节点(如背外侧前额叶皮层,dlPFC和下顶叶,IPLs)之间的抑制调节能力较弱,同时抑制网络内部的连接也表现出不对称性。这些发现表明,奖励网络和抑制网络在静息状态下的方向性互动变化可能会影响认知控制能力,使个体更容易出现冲动进食行为。

在研究过程中,研究人员注意到,虽然许多个体进行热量限制以改善健康或外貌,但长期的成功往往受到无计划过量进食的影响,尤其是在情绪紧张或刺激丰富的环境中。这些过量进食行为最终可能导致体重增加。此外,冲动进食与一般的过量进食不同,它特指那些正在努力控制饮食的个体在受到内部状态或外部刺激影响时的失控行为,这些刺激与生理饥饿无关。

随着神经影像技术的发展,越来越多的研究开始探索冲动进食的神经基础。特别是奖励网络和抑制网络在自我调节失败中的作用。奖励网络包括一系列相互连接的大脑区域,负责评估、预期和处理奖励性刺激。核心部分包括眶额皮层(OFC)、腹侧纹状体(尤其是伏隔核,NAcc)、杏仁核和腹侧被盖区(VTA)。这些区域共同介导动机显著性和强化学习,并在面对食物、社交线索等诱因时表现出增强的激活。相反,抑制网络则负责对行为和冲动进行自上而下的控制,是自我调节和决策的重要组成部分。其关键节点包括背外侧前额叶皮层(dlPFC)、额下回(IFG)、前扣带回(ACC)和下顶叶(IPL),这些区域共同参与反应抑制、冲突监控和目标导向控制。

已有研究显示,与低冲动进食倾向个体相比,高冲动进食倾向的受限制饮食者在处理食物时表现出奖励网络的过度激活,并且在抑制任务中表现出抑制相关区域的参与度降低。这些发现表明,冲动进食不仅反映了增强的奖励敏感性,还可能与抑制调节能力的下降有关。

除了单独的激活或连接模式,越来越多的研究认识到,奖励系统和控制系统之间的动态协调可能是自我调节能力的关键决定因素。研究人员之前的工作为这一观点提供了初步支持:在静息态fMRI中,高冲动进食倾向的受限制饮食者表现出内侧OFC与前额叶-顶叶控制网络成分之间的功能连接增强,这表明网络平衡发生了变化。在另一项涉及食物线索暴露的任务研究中,研究者进一步观察到高冲动进食倾向个体在奖励相关区域向抑制控制区域之间的兴奋调节减弱,这一发现通过动态因果建模(DCM)技术得到揭示,突显了在诱因挑战下自上而下的调节路径的破坏。

然而,以往的静息态研究,包括研究者自己的研究,主要关注奖励系统和抑制系统之间的非方向性功能连接(即共同激活或同步性),而对静息状态下内在互动的方向性结构知之甚少。尽管任务相关的DCM能够提供关于情境依赖调节的信息,但它无法揭示在没有外部刺激的情况下,个体固有的神经影响模式。然而,静息态研究方法能够提供独特的视角,以了解这些稳定的组织特征。因此,探索静息状态下有效连接(EC)对于识别冲动进食倾向的持久神经标志至关重要。

为了填补这一研究空白,本研究采用谱动态因果建模(spDCM)技术,量化奖励网络和抑制网络之间方向性和强度的神经影响。通过对不同冲动进食倾向的受试者进行分组,研究者旨在确定有效连接的差异是否反映了冲动进食倾向个体间自我调节能力差异的核心机制。研究者假设,高冲动进食倾向的个体将表现出奖励系统与抑制系统之间以及抑制系统内部方向性耦合的破坏,这与自我调节整合受损的模型相一致。

研究结果揭示了两个相互关联的神经机制,可能解释高冲动进食倾向个体在受限制饮食中的冲动进食行为。通过spDCM技术,研究者发现奖励系统对抑制控制网络的抑制调节能力减弱,同时抑制系统内部的连接表现出不对称性。这些变化可能共同破坏认知控制过程,增加个体在面对诱因时出现冲动进食的易感性。

这项研究不仅提供了对冲动进食神经机制的深入理解,还为开发针对干预措施提供了科学依据。例如,神经调节或认知训练等方法可能有助于改善饮食自我调节能力。此外,研究结果强调了在没有外部刺激的情况下,静息态研究对于识别个体易感性的神经标志的重要性。通过探索有效连接,研究者能够更全面地了解冲动进食倾向的神经基础,并为未来的干预研究提供新的方向。

研究过程中,研究人员还注意到,女性在受限制饮食方面的发生率高于男性。因此,本研究仅招募女性受试者,以确保研究结果的代表性。研究者还评估了受试者的自我报告数据,包括受限制饮食、BMI和年龄等。结果显示,两组受试者在这些变量上没有显著差异,但高冲动进食倾向组的得分显著高于低冲动进食倾向组。

通过分析静息态fMRI数据,研究者发现,高冲动进食倾向组的个体在奖励网络和抑制网络之间的有效连接存在明显差异。这些差异可能反映了个体在面对食物诱因时自我调节能力的不同。研究结果表明,奖励系统与抑制系统之间的动态协调对于维持自我调节能力至关重要,而这种协调的破坏可能导致冲动进食行为的发生。

此外,研究还强调了有效连接在神经科学中的重要性。有效连接不仅反映了大脑区域之间的功能关系,还能够揭示神经活动的方向性和强度。通过使用spDCM技术,研究者能够更精确地量化这些连接,从而为理解冲动进食的神经机制提供新的视角。这项研究的结果不仅有助于揭示冲动进食的神经基础,还可能为未来的干预研究提供理论支持。

总之,这项研究通过静息态fMRI和spDCM技术,揭示了冲动进食倾向个体在奖励网络和抑制网络之间的神经机制差异。研究结果表明,这些差异可能影响个体的认知控制能力,增加冲动进食的易感性。通过进一步探索这些神经机制,研究者能够为开发更有效的干预措施提供科学依据,从而帮助个体更好地控制饮食行为,改善健康状况。
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