Как мозг подростков принимает решения о еде и спорте: нейробиологические механизмы

Введение: энергетический баланс и роль мозга

Масса тела регулируется балансом потребления и расхода энергии. То, что мы едим и пьем, определяет потребление энергии, а наша физическая активность и скорость основного обмена (СОО) определяют расход энергии. На базовом уровне положительный энергетический баланс (потребление энергии > расход энергии) приводит к увеличению веса, а отрицательный энергетический баланс (потребление энергии < расход энергии) вызывает его снижение.

Хотя этот принцип кажется простым, достижение и поддержание здорового энергетического баланса на практике оказывается сложной задачей. Мозг играет центральную роль в этом процессе, интегрируя разнообразные сигналы для принятия решений о питании и физической активности. Эти решения часто требуют самоконтроля, особенно когда необходимо выбирать между немедленным удовольствием (вкусная еда, отдых) и долгосрочными преимуществами для здоровья.

Нейробиология принятия решений

Современные исследования с использованием функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) показывают, что различные области мозга участвуют в процессе принятия решений. Вентромедиальная префронтальная кора (ВМПФК) кодирует субъективную ценность options, в то время как дорсолатеральная префронтальная кора (ДЛПФК) связана с когнитивным контролем и самоконтролем.

Особый интерес представляет изучение этих процессов в подростковом возрасте, когда формируются привычки на всю жизнь, а мозг undergoes значительным изменениям в развитии. Подростковый возраст характеризуется повышенной чувствительностью к вознаграждению и仍在развивающимися механизмами самоконтроля, что может влиять на выбор в отношении питания и физической активности.

Методы исследования

В исследовании приняли участие тридцать восемь юношей в возрасте от 14 до 18 лет. Участники были набраны в соответствии с их статусом массы тела (нормальный вес, избыточный вес/ожирение) и уровнем физической активности (активный, малоподвижный).

Оценка физической активности и питания

Перед сканированием мозга участники прошли комплексную оценку, включающую:

• Анкетирование по питанию: Оценка привычных пищевых поведений.
• Мониторинг физической активности: Использование акселерометров для объективного измерения уровня активности в течение двух недель.
• Поведенческие тесты: Участники оценивали пищевые продукты и виды физической активности по таким параметрам, как вкус/удовольствие и польза для здоровья.

Задачи принятия решений в аппарате фМРТ

Во время фМРТ-сканирования участники выполняли задачи по принятию решений. Им последовательно показывали изображения 60 продуктов питания и 60 видов физической активности. Для каждого изображения они должны были решить, хотят ли они съесть эту пищу или выполнить это activity, используя четырехбалльную шкалу («точно нет», «нет», «да», «определенно да»).

Этот подход позволил researchers измерить субъективную ценность, которую участники приписывали каждому варианту, непосредственно в момент выбора.

Результаты: нейрокомпьютерные механизмы выбора

Анализ данных выявил fascinating закономерности в том, как подростки интегрируют информацию о вкусе/удовольствии и пользе для здоровья при принятии решений.

Влияние вкуса и удовольствия на решения

Для пищевых продуктов оценки вкуса оказали значительное положительное влияние на решения участников. Чем вкуснее他们认为 еда, тем больше они хотели ее съесть. Аналогичным образом, для физической активности оценки удовольствия сильно предсказывали желание выполнить activity.

Интересно, что вес и уровень активности модулировали эти процессы. Подростки с нормальным весом и высокой активностью показали наибольшую зависимость от вкусовых качеств при принятии пищевых решений. Это говорит о том, что даже у относительно здоровых подростков вкус может доминировать над health considerations.

Роль оценки полезности для здоровья

В отличие от вкуса/удовольствия, оценки полезности для здоровья показали более слабую связь с решениями. Однако там, где здоровье действительно влияло на выбор, это было связано с более успешным самоконтролем. Участники, которые придавали большее значение health attributes, чаще делали выбор в пользу полезных, но менее вкусных продуктов и менее приятных, но полезных физических активностей.

Корреляция между пищевыми и двигательными решениями

Одним из ключевых findings исследования стала значительная положительная корреляция между процессами принятия решений о еде и физической активности. Участники, которые в большей степени ориентировались на вкус при выборе пищи, также в большей степени ориентировались на удовольствие при выборе физической активности.

Это открытие предполагает существование общих нейробиологических механизмов, лежащих в основе различных типов решений, связанных со здоровьем.

Нейробиологические основы: данные фМРТ

Нейровизуализационные данные предоставили insights into то, как эти decision processes отражаются в активности мозга.

Вентромедиальная префронтальная кора как общий центр оценки

Активация в ВМПФК положительно коррелировала с субъективной ценностью как продуктов питания, так и физической активности. Это означает, что одна и та же область мозга кодировала, насколько участники хотели съесть определенную пищу или выполнить определенную activity.

Это открытие подтверждает гипотезу о том, что ВМПФК служит общим центром для представления субъективной ценности различных types of rewards, включая те, что связаны с питанием и движением.

Различия между группами с нормальным и избыточным весом

При сравнении групп исследователи обнаружили важные различия в активности мозга. Подростки с нормальным весом показали более сильную активацию в regions, связанных с когнитивным контролем, мультисенсорной интеграцией и моторным контролем во время принятия решений о физической активности.

Это может указывать на то, что подростки с нормальным весом более эффективно задействуют когнитивные ресурсы при оценке физических нагрузок, что потенциально способствует более здоровому выбору.

Самоконтроль и его нейробиологические корреляты

Исследователи специально проанализировали trials, где требовался самоконтроль: выбор между вкусной, но вредной пищей и невкусной, но полезной, или между приятной, но вредной активностью и неприятной, но полезной.

Общие механизмы самоконтроля

Была обнаружена значительная корреляция между успешностью самоконтроля в пищевой и физической активности domains. Участники, которые могли противостоять соблазнительной, но вредной пище, также чаще выбирали полезные, но неприятные физические активности.

Это еще раз подтверждает идею о shared механизмах самоконтроля для различных types of поведений, связанных со здоровьем.

Предикторы успешного самоконтроля

Анализ показал, что успешный самоконтроль в выборе пищи был отрицательно связан с весом, придаваемым вкусу, и положительно связан с весом, придаваемым health. То есть, те, кто меньше ориентировался на вкус и больше на здоровье, демонстрировали лучший самоконтроль.

Выводы и практическое значение

Данное исследование демонстрирует, что решения о питании и физической активности у подростков мужского пола опираются на схожие нейрокомпьютерные и нейробиологические механизмы. Ключевую роль в этих процессах играет интеграция сигналов, связанных с немедленным удовольствием (вкус, enjoyment) и долгосрочной пользой для здоровья.

Возможные направления для вмешательств

Полученные результаты предлагают potential пути для разработки interventions, направленных на promotion здорового поведения среди подростков:

• Развитие навыков самоконтроля: Поскольку механизмы самоконтроля являются общими для разных сфер, программы, развивающие эти навыки, могут иметь широкий positive эффект.
• Учет индивидуальных различий: Подходы могут быть tailored с учетом веса и уровня активности подростков, так как эти factors влияют на neural процессы принятия решений.
• Акцент на положительные аспекты здорового выбора: Усиление связи между здоровыми options и положительными эмоциями может сделать здоровый выбор более привлекательным.

Понимание neurobiological основ принятия решений открывает новые горизонты для решения проблем общественного здравоохранения, связанных с ожирением и малоподвижным образом жизни среди молодежи.