Диета с высоким содержанием жиров связана с изменениями в мозге

В исследовании, опубликованном в журнале ACS Chemical Neuroscience, изучается, как диета с высоким содержанием жиров (HFD) изменяет ингибиторный контроль.

Ингибиторный контроль относится к способности контролировать или подавлять импульсивные или компульсивные реакции. Аномально высокая импульсивность и компульсивность являются характерными чертами нескольких психологических состояний, включая синдром дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ), обсессивно-компульсивное расстройство (ОКР), аутизм и шизофрению.

Импульсивность можно далее классифицировать как импульсивное действие, которое относится к дефициту торможения двигательной активности, или импульсивный выбор, при котором индивид предпочитает немедленное удовлетворение более значительным, но отсроченным вознаграждениям. Кроме того, рефлексивная импульсивность описывает сенсорный опыт, который еще предстоит доказать.

Ингибиторный контроль часто ослабевает в подростковом возрасте, однако он может сохраняться из-за особенностей питания человека, употребления запрещенных веществ и занятий спортом.

Как высокоуглеводные диеты, так и диеты с высоким содержанием сахара (HSD) усиливают импульсивное поведение. Предыдущие исследования показывают, что высокоуглеводные диеты могут усиливать нейровоспаление, активацию иммунной системы и активацию дофаминовых (DA) нейронов в различных путях, включая мезолимбические и фронтостриатные контуры.

Рецепторы DA 1 (DR1) и DR2 расположены рядом с каннабиноидными рецепторами 1 (CB1) в мозге, которые участвуют в регуляции аппетита. Благодаря этой ассоциации HFD влияют на полосатое тело и ствол мозга.

Исследования, изучающие эффекты HFD у молодых крыс, дали противоречивые результаты. Тем не менее, прилежащее ядро мезолимбического пути стимулирует крыс есть больше жира, тогда как ингибирование D1R снижает потребление жира.

Потребление HFD в течение трех месяцев увеличивает активность CB1 в префронтальной коре, которая ослабевает при дальнейшем потреблении. Уровни нейротрофического фактора мозга (BDNF) повышаются после одного дня приема HFD, причем разница между полами увеличивается с увеличением воздействия.

Целью текущего исследования было выявление связей между воздействием HFD в подростковом возрасте и дефицитом ингибиторного контроля во взрослом возрасте. Маркером импульсивности были преждевременные ответы, тогда как персеверативные ответы отражали компульсивное поведение.

С этой целью эффекты HFD оценивались с 33 -го дня после рождения (ПНД) лабораторных крыс Вистар до 77-го дня после рождения. В исследование было включено в общей сложности 40 крыс, которые были рандомизированы для получения либо HFD, либо обычного рациона для лабораторных крыс.

Все крысы были подвергнуты нескольким заданиям для оценки поведенческих различий, включая переменную задержку сигнала (VDS), задачу на серийную реакцию с пятью вариантами выбора (5-CSRTT), задачу дисконтирования задержки (DDT) и задачу азартной игры грызунов (rGT). В конце периода исследования фронтальная кора была изолирована от мозга крыс для секвенирования.

Образцы кала, полученные во время ПНД 298, также были подвергнуты метаболическому анализу и анализу состава жирных кислот.

Результаты исследования

Повышенная двигательная импульсивность

Общее время сеанса сократилось во всех группах, что свидетельствует о нормальном процессе обучения.

Во время сеансов обучения не наблюдалось никаких изменений в преждевременных или персеверативных ответах, за исключением прогресса сеансов. Показатели преждевременных ответов показали аналогичный эффект сеанса.

Тестовые сеансы показали значительное увеличение преждевременных ответов и тенденцию к большему количеству преждевременных ответов с задержками в шесть и 12 секунд.

Воздействие HFD на молодых крыс увеличило преждевременные реакции по сравнению с другими группами, что позволяет предположить, что подростки более чувствительны к двигательной импульсивности после потребления HFD.

Снижение когнитивной импульсивности

Несмотря на эти наблюдения, когнитивная импульсивность не изменилась, что подразумевает различное влияние диеты на различные типы импульсивности. Крысы HFD были менее склонны к риску и имели меньше преждевременных реакций.

Хотя более высокое двигательное импульсивное поведение было отмечено у крыс HFD, эти крысы принимали меньше импульсивных решений, чем группа с нормальной диетой. Эти различия могут быть связаны с различными методологиями, используемыми для оценки этого параметра, а также с потенциальными эффектами наличия или отсутствия пищевой депривации.

Компульсивность неизмененная

Никаких изменений в компульсивности не наблюдалось, как сообщалось в предыдущих исследованиях. Однако, наблюдалось увеличение персеверативных реакций, когда крысам позволяли есть жирную пищу по желанию; поэтому необходимы дополнительные исследования для объяснения этих связей.

Экспрессия генов в лобной коре

Гены в цепях мозга, регулирующих пищу, показали значительные и долгосрочные изменения, такие как DRD1 у мужчин. Гены эндоканнабиноидной системы также были изменены в этих цепях, что может влиять на пищевые вознаграждения в ассоциации с системой DA.

Экспрессия BDNF увеличилась у мужчин, но снизилась у женщин, наряду с дефицитом ингибиторного контроля. Таким образом, девушки-подростки, потребляющие диету HFD, более склонны к развитию импульсивного поведения в течение более длительного времени.

HFD не всегда приводил к ожирению, что исключает потенциальную роль ожирения в контроле импульсов. Аналогично, никаких доказательств нейровоспаления в текущем исследовании не наблюдалось.

Состав жирных кислот

Метаболизм на уровне кишечника был затронут HFD, поскольку уровни жирных кислот были выше, тогда как уровни глюкозы и глицерина были ниже. Глюкоза может сигнализировать о том, что организм имеет достаточно энергии, а не просто обеспечивать топливо для когнитивных процессов.

Не наблюдалось никакого влияния потребления HFD на уровень омега-3 жирных кислот. Более ранние исследования показали повышенную двигательную импульсивность и склонность к принятию рискованных решений после потребления HFD подростками. Добавки омега-3 снижали эти типы поведения, подобные СДВГ.

Крысы, потреблявшие HFD в подростковом возрасте, были менее склонны подавлять импульсивное поведение в течение длительных периодов. Дефицит ингибирующего контроля влияет на различные субкомпоненты в разной степени, так как крысы HFD имели более высокую двигательную импульсивность, но неизмененное когнитивно-импульсивное поведение.

Потребление HFD было связано с изменениями в нейропластичности, регуляции гена дофамина и метаболизме кишечника. Эти результаты подчеркивают важность будущих исследований для определения механизмов, вовлеченных в эти ассоциации.