Risonanza magnetica funzionale e strutturale cerebrale dell'obesità e interventi di perdita di peso

Jul 01, 2023

Psichiatria molecolare, volume 28, pagine 1466–1479 (2023) Cita questo articolo

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L’obesità è triplicata negli ultimi 40 anni fino a diventare un importante problema di salute pubblica, poiché è collegata all’aumento della mortalità e all’elevato rischio di varie malattie fisiche e neuropsichiatriche. Prove sempre più numerose provenienti da studi di neuroimaging suggeriscono che l’obesità influisce negativamente sulla funzione e sulla struttura del cervello, soprattutto all’interno dei circuiti fronto-mesolimbici. Gli individui obesi mostrano risposte neurali anomale ai segnali alimentari, al gusto e all'olfatto, all'attività in stato di riposo e alla connettività funzionale, e a compiti cognitivi tra cui il processo decisionale, il controllo inibitorio, l'apprendimento/memoria e l'attenzione. Inoltre, l’obesità è associata ad un’alterata morfometria corticale, ad un volume ridotto della materia grigia/bianca e ad una compromissione dell’integrità della sostanza bianca. Vari interventi e trattamenti tra cui la chirurgia bariatrica, il trattamento più efficace per l’obesità nella pratica clinica, nonché interventi dietetici, di esercizio fisico, farmacologici e di neuromodulazione come la stimolazione transcranica a corrente continua, la stimolazione magnetica transcranica e il neurofeedback sono stati impiegati e hanno ottenuto risultati promettenti. Questi interventi e trattamenti sembrano normalizzare le iper e ipoattivazioni delle regioni cerebrali coinvolte nell’elaborazione della ricompensa, nel controllo dell’assunzione di cibo e nella funzione cognitiva, e promuovono anche il recupero delle anomalie strutturali del cervello. Questo articolo fornisce una revisione completa della letteratura dei recenti progressi del neuroimaging sui meccanismi neurali alla base sia dell’obesità che degli interventi, nella speranza di guidare lo sviluppo di trattamenti nuovi ed efficaci.

La prevalenza globale dell’obesità è aumentata sostanzialmente negli ultimi 40 anni, da meno dell’1% nel 1975, al 6-8% nel 2016 [1]. Nel 2016, più di un terzo degli adulti in tutto il mondo erano classificati in sovrappeso o obesi, così come 41 milioni di bambini sotto i cinque anni [2]. I dati dal 2017 al 2018 indicano che oltre il 42,4% degli adulti americani convive con l’obesità, con un aumento rispetto al 30,5% nel 1999-2000 [3]. La prevalenza dell’obesità negli adulti cinesi è aumentata dal 3,1% con un BMI medio di 22,7 kg/m2 nel 2004 all’8,1% con un BMI medio di 24,4 kg/m2 nel 2018 [4], e circa la metà degli adulti e un quinto dei bambini sono in sovrappeso. o obesità [5]. La Cina ha superato gli Stati Uniti come nazione più obesa, con quasi 90 milioni di persone obese, e gli Stati Uniti sono subito dietro con oltre 87 milioni [6]. L'obesità colpisce persone di ogni età e contesto demografico [7] e aumenta il rischio di una serie di malattie, tra cui il diabete di tipo 2, malattie cardiovascolari e cancro, ed è considerata un fattore di rischio per le demenze, compreso il morbo di Alzheimer [8,9,10] . Pertanto, una migliore comprensione dei meccanismi psicofisiologici che regolano l’appetito e il peso è essenziale per lo sviluppo di trattamenti efficaci per combattere l’obesità.

Negli ultimi due decenni, il neuroimaging, in particolare la risonanza magnetica (MRI), compresa l'imaging funzionale (fMRI), strutturale (sMRI) e il tensore di diffusione (DTI), è diventato uno strumento popolare e in rapido progresso per indagare la neurobiologia alla base della variazione nel comportamento alimentare correlato. all’obesità negli esseri umani. La fMRI deduce l'attività neuronale locale dai cambiamenti dipendenti dal livello di ossigeno nel sangue (BOLD) nelle proprietà paramagnetiche dell'emoglobina [11]. I paradigmi di studio fMRI esaminano la risposta del cervello al cibo visivo, olfattivo o gustativo (gusto) rispetto a segnali di controllo, o a diverse categorie di segnali alimentari (ad esempio, alta vs. bassa appetibilità, alto vs. basso contenuto calorico), o a stati diversi (ad esempio, pre- vs. postprandiale, fame vs. sazietà, digiuno vs. post-pasto)[12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23, 24,25,26,27,28,29,30,31]. Oltre a questi studi sulla reattività dei segnali, un numero crescente di prove evidenzia disfunzioni cognitive associate all'obesità, tra cui il processo decisionale compromesso [32], il controllo inibitorio [33], l'apprendimento/memoria [34] e l'attenzione [35]. Per testare l’impatto dell’obesità su queste funzioni cognitive, i ricercatori hanno utilizzato una serie di disegni sperimentali, tra cui la disponibilità a pagare [36,37,38,39], il ritardo nello sconto [32, 40,41,42,43], l’apprendimento [ 34], memoria episodica [44], cibo Stroop [35] e compiti Go-No/Go [33]. La fMRI in stato di riposo (RS-fMRI) viene utilizzata anche per valutare l'attività cerebrale in stato di riposo prima e dopo l'ingestione di un alimento ad alto contenuto calorico o un intervento di perdita di peso [45,46,47,48,49,50,51,52,53 ,54,55,56,57,58,59,60,61,62,63]. La sMRI viene spesso utilizzata per ottenere informazioni anatomiche, inclusi i volumi della sostanza grigia (GM) e della sostanza bianca (WM) [64,65,66,67,68,69,70,71,72,73,74,75,76, 77,78,79,80] e morfometria corticale [81,82,83,84,85]. Il DTI è uno strumento altamente sensibile per valutare l'integrità dei tratti WM quantificata mediante anisotropia frazionaria (FA), media (MD), assiale (AD) e diffusività radiale (RD) [86,87,88,89,90 ,91,92,93,94,95,96]. Inoltre, la risonanza magnetica multimodale è uno strumento emergente per esaminare simultaneamente i cambiamenti funzionali e strutturali del cervello [55, 97,98,99,100,101,102,103,104,105,106,107,108,109,110,111,112,113,114,115,116,117].