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Neurobiologia dell'Assunzione di Cibo (Segnali Gastro-intestinali di…
Neurobiologia dell'Assunzione di Cibo
Motivazione ed emozioni
Emozione: prevalentemente legata all'elaborazione di stimoli esterni
Motivazione: prevalentemente legata all'elaborazione di stimoli interni
impellente necessità di soddisfare un bisogno (tensione, disagio)
comportamento di ricerca
comportamento consumatorio
soddisfazione del bisogno (sollievo)
Elementari: fisiologiche o omeostatiche (impulsi)
Funzioni: dirigono il comportamento verso un particolare obiettivo o scopo, accrescono lo stato generale di allerta ed integrano i singoli atti motori in sequenze coordinate di azioni dirette ad uno scopo;
Sistemi servocontrollati o a feedback: mantengono una variabile da controllare in un preciso range di valori, misurano il valore attuale di questa, confrontano il valore il range di riferimento o set-point, generano un segnale di errore quando il valore misurato non è in accordo con il valore di riferimento ed in caso di errore, rispondono cercando riportare il valore nel range
Di ordine superiore: rappresentate da aspirazioni personali e sociali, dipendenti dalla complessa interazione fra stati fisiologici, processi mentali individuali e backgroud socio-culturale
I comportamenti appetitivi e consumatori alla base della soddisfazione delle motivazioni elementari sono fonte di piacere, e vi è una forte e naturale tendenza a ripetere tale comportamenti
Obesità, è una malattia metabolica in cui un eccesso di grasso si accumula nei tessuti periferici, inclusi il tessuto adiposo bianco, muscoli e fegato
Assunzione di cibo
E' regolata da meccanismi integrati
Omeostatici
L'assunzione è regolata sulla base dei livelli di nutrienti nel sangue e nei tessuti di deposito
Omeostasi calorica: Input calorico = Spesa calorica
L'ipotalamo svolge un ruolo chiave nella regolazione omeostatica dell assunzione di cibo.
Ipotesi dei due centri in opposizione:
Ipotalamo mediale induce sazietà
Ipotalamo laterale induce ricerca e consumo di cibo
La leptina viene prodotta dal tessuto adiposo bianco.
E' un segnale necessario (ma non sufficiente) di sazietà.
Topov Ob/ob, presentano una mutazione genica che determina obesità (manca il gene responsabile dell'ormone leptina)
La leptina è elevata negli obesi (non è un buon inibitore della fame). Tuttavia, la mancanza di leptina produce un aumento estremo dell'appetito.
Topi db/db, presentano una mutazione genica che determina obesità (manca il gene responsabile del recettore della leptina)
Endonistici/motivazionali
Nucleo Arcuato del Talamo
Prima popolazione di neuroni: produce il neuropeptide YNPY) ed il peptide correlato alla proteina agouti(AgRP)
Aumentano l'attività di un altro tipo di neuroni ipotalamici: che producono l'ormone concentrante della melanina(MCH) e quello dell'orexina(ipot. lat), che sono potenti promotori dell'appetito
Seconda popolazione: che produce la pro-opiomelanocortina(POMC) e il CART(cocaine-amphetamine regulated transcript)
Inibisce l'attività di neuroni che promuovono l'appetito attraverso l'ormone melanocito-stimolante(alpha-MSH) che agisce sui recettori MC4
La grelina (stimola la secrezione dell'ormone della crescita), è prodotta dallo stomaco(picco preprandiale)
In contrasto alla leptina, la grelina induce fame e assunzione di alimenti
Grelina induce la fame attraverso la sua azione inibitoria sui neuroni NPY/AGRP nel nucleo arcuato dell ipotalamo
Segnali Gastro-intestinali di sazietà
Distensione gastrica postprandiale (piacere- nausea), glicemia e lipemia, insulina, ormoni circolanti gastrointestinali (CCK, GLP-1, peptide YY)
GLP-1 (Glucagon-like Peptide-1) attiva l'area postrema nel bulbo; evitamento condizionato del gusto (funge da rinforzo negativo primario quando accoppiato con un nuovo sapore); media le variazioni transitorie di piacere verso uno cibo che è stato somministrato fino alla sazietà;
Peptide YY inibisce il sistema NPY/AgRP nel nucleo arcuato dell ipotalamo mentre attiva il sistema POMC/ CART.
System for Inhibiting Feeding: il sistema della melanocortina (α-MSH), agisce attraverso i recettori della melanocortina MC4-R
inibisce ipotalamo laterale e sistema MCH e Hrc
il blocco dei recettori MC4 causa obesità
recettori presenti in diverse sedi del SNC
attivato dalla leptina
agisce anche sul n. accumbens (riducendo il valore di ricompensa del cibo)
media l'anoressia e la perdita di peso (cachessia) associate a malattie gravi
attivato nella depressione e nell'anoressia nervosa, attivato da serotonina, adrenalina, farmaci SSRI
System for Driving Feeding: l'ipotalamo laterale e il sistema orexina/ipocretina (Hrc) e l'ormone concentrante la melanina (MCH):
inibito dalla leptina
attiva simpatico e parasimpatico
risponde alla ipoglicemia
promuove, masticazione, deglutizione, licking, salivazione, motilità gastrica, secrezione acida, attività locomotoria
aumenta arousal
attiva n. accumbens (aumenta il valore di ricompensa del cibo)
Meccanismi Endonistici/Motivazionali
Reward
genera piacere (componente emotiva)
Rinforzo, qualcosa che aumenta la frequenza di un comportamento (componente motivazionale)
Sistema di ricompensa (meso-cortico-libico) include: mesencefalo, striato ventrale, n. accumbens, OFC, amigdala, insula e cingolo
Riceve da una potente proiezione dopaminergica
Sistema nigrostriatale: origina nella zona compacta della substantia nigra (SNc), ha funzione motorie e proietta allo striato dorsale (caudato–putamen).
Sistema mesocorticolimbico: origina dalle cellule dell'area tegmentale ventrale (VTA), ha funzioni motivazionali e proietta a:
-mesolimbico: n. accumbens, n. settali, amigdal e, ippocampo
-mesocorticale: OFC, vmPFC, cingolo e paraippocampo
I neuroni dopaminergici non codificano le caratteristiche sensoriali dello stimolo ma il suo significato motivazionale
Agendo come rinforzo aumenta la freq. di un comp.
Due forme di apprendimento: Pavloviano e cond. Operante
Tre fattori governano questo apprendimento:
Contiguità, Contingenza e Prediction error (Legge di Rescorla-Wagner)
Regola di Rescola-Wagner: ΔW = αβ(λ-W) , dove variazioni di apprendimento ΔW (Wn+1 – Wn) sono funzioni della differenza tra il massimo valore associativo del CS, λ, e il suo valore attuale, W . Questa differenza prende il nome di prediction error
Prediction error: Un reward non deve essere completamente anticipato o predetto da CS, perché senò non contribuisce all'apprendimento o meno efficace. L'omissione del reward predetto, riduce la forza del CS e produce estinzione
Nelle fasi iniziali di apprendimento, il neurone dopaminergico risponde all'arrivo di reward inatteso. Quando l'apprendimento è avvenuto, il neurone risponde al CS che predice il reward.
Apprendimento associazione CS-Reward
Le droghe mimano gli effetti della dopamina nel circuito cerebrale di ricompensa
la ricompensa legata al cibo include due processi separati:
Motivazione (wanting): salienza incentivante, desiderio e ricerca finalizzata
Emozione/affetto (liking): consumo, piacere soggettivo ed oggettivo
Aumento delle reazioni di liking dopo somministrazione di un agonista dei recettori per gli opioidi nel nucleo accumbens.--> Hedonic hot spots sono segregati rispetto alle aree che causano un aumento della ricerca del cibo ( wanting)
Studi hanno evidenziato diverse zone legate al piacere per il cibo nel circuito di ricompensa: accumbens (NAc) e pallido ventrale (VP). In queste zone le reazioni di piacere sono fortemente amplificate dagli opiodi , cannabinoidi e dalle benzodiazepine
La decisione di assumere cibo dipende dal valore assegnato dal sistema di ricompensa.
Un modo per modulare il valore di ricompensa dato al cibo da un individuo è il metodo della sazietà selettiva
In alcune aree cerebrali l'attivazione cibo-dipendente non è modulata dallo stato di sazietà (Kringelbach)
L'attivazione della corteccia orbito-frontale (OFC) in risposta al cibo è correlata con la piacevolezza soggettiva
Arana-->Sogg. Sazi scegliere cibo da menù preferito o non preferito
Due regioni erano attive quando i sogg. considervao il menù preferito:, l'amigdala e la corteccia orbitofrontale (OFC), che era attiva anche durante la decisione
Il cervello di individui obesi (Prader-Willi Syndrome) mostra una maggiore attivazione (cort. mediale prefrontale e amigdala) ad immagini di cibo dopo e non prima di un pasto. Questo suggerisce che l'obesità deriva da un deficit neurale dei meccanismi sazietà
Personalità con forte motivazione e ipersensibilità (appetito) per ricompense (Behavioral Activation Scale), mostrano una forte attivazione di tutte le aree incluse nel circuito nervoso della ricompensa in risposta ad immagini di cibo. Questo aumento esprime una latente vulnerabilità di questi individui a tradurre il proprio profilo di personalità fortemente motivata in disturbi compulsivo-ossessivi (bulimia nervosa, obesità e tossicodipendenza)
Pepsi o Coca? [McClure]
Quando ai soggetti erano offerte Pepsi o Coca in modo anonimo, essi non distinguevano le due bevande
Tuttavia, sapere di bere Coca produce attivazione in diverse aree deputate alla memoria e ai processi cognitivi e affettivi
Influenza dei processi cognitivi sulla rappresentazione affettiva del gusto e del sapore
Esp. Umami [Grabenhorst]
La corteccia insulare(Area gustativa 1), rispondeva alla intensità dello stimolo, ma non era influenzata dalle etichette verbali che lo accompagnavano.
OFC, la regione cingolata anteriore e lo striato ventrale invece erano modulati dai descrittori verbali
I meccanismi top-down basati sul linguaggio riescono a penetrare aree deputate alla rappresentazione affettiva del cibo.
Questo è un importante meccanismo neurale attraverso cui la cognizione può controllare l'appetito, ma anche disturbi come l'obesità.
Hare-->Il self-control dipende dalla modulazione che la corteccia prefrontale dorsolaterale(DLPFC) esercita sul segnale di valore (value signal) elaborato in vmPFC(cort. prefrontale ventromediale)
fMRI su sogg. a dieta (self-controllers, SC) per studiare l'attività neurale in vmPFC e DLPFC mentre i partecipanti prendevano decisioni su quali cibi mangiare.
3 tre compiti: nei primi due, i sogg. hanno valutato 50 diversi prodotti alimentari separatamente per il gusto e la bontà per la salute= “healthiness”. Sulla base di questi rating, era selezionato per ciascun soggetto un cibo neutro. Nel terzo compito i sogg. sono stati invitati a scegliere i cibi visti prima e il cibo neutro (Scala Likert)
Il gruppo SC ha scelto di non mangiare cibi non sani più spesso rispetto al gruppo NSC
L'attività in vmPFC correlava con il valore assegnato ai cibi in tutti i partecipanti, indipendentemente dalla capacità di self-control
SC--> l’attività vmPFC dipende sia dalla valutazione della salute che del gusto.
NSC-> l’attività vmPFC dipende solo dalla valutazione del gusto
Si osserva una maggiore attività in DLPFC sx (giro frontale inferiore e BA9) nel gruppo SC rispetto al gruppo NSC. Tuttavia, entrambi i gruppi mostrano una maggiore attività per le prove in cui riescono a controllarsi
vmPFC è funzionalmente connesso alla DLPFC sinistra, attraverso una rete a due nodi.
Problemi di self-control si presentano in situazioni in cui vari fattori devono essere integrati in vmPFC per calcolare il valore affettivo di un goal; l’ attività DLPFC è necessaria quando fattori di ordine superiore devono essere incorporati nella valutazione di vmPFC .
Una differenza fondamentale tra chi è in grado e chi non è in grado di esercitare self-control potrebbe risiedere nella misura in cui DLPFC può modulare vmPFC. Le differenze potrebbero anche essere dovute a differenze all'interno di DLPFC, o a differenze di connettività tra DLPFC e altre aree