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肥胖症患者福音:斯坦福研究发现,刺激脑区可减少饮食欲望 2019-11-10 20:25:35   阅读281

编者按:全世界患肥胖症的人数持续上升,五分之一的肥胖患者是中国人。在如此严峻的健康状况下,宾夕法尼亚大学特雷西·西贝尔(Tracy Sibbel)团队的研究成果无疑是一件幸事。他们发现,刺激与奖励相关的大脑区域可以削弱小鼠的暴饮暴食行为,这可能为肥胖症提供更持久和有效的治疗。这项研究的结果最近发表在《神经生物学杂志》上。这篇文章是根据medium.com中原地区一篇名为“震撼大脑治胃”的文章翻译而来的。

2017年,斯坦福大学医学院的研究人员破译了一种独特的大脑活动模式。

在实验中,一只老鼠被关在笼子里,实验者在它的头上安装电线来感知老鼠的大脑活动。在笼子里爬了一会儿后,老鼠突然停在一个充满美味食物颗粒的角落里。随着老鼠继续进食,测量大脑活动的折线图开始一次又一次地向上波动。

与对照组相比,另一只老鼠也连接在同一根线上,被锁在一个笼子里,里面有完全一样的食物。当它接近食物时,脑电波曲线也有类似的跳跃。但是在老鼠进食之前,实验者通过电线对老鼠的大脑施加微弱的刺激。结果,老鼠突然转身走开了。这样,每当老鼠走向食物,大脑活动达到高峰时,电刺激就会随之而来,然后老鼠就会改变主意,不再想吃东西。

在实验中,科学家还训练老鼠暴饮暴食:让它们短时间吃高脂肪食物,然后把它们带走。后来,老鼠发现美味的食物只存在很短时间,所以它们会在一小时内消耗100%的卡路里来准备。

研究人员可以通过这种独特的大脑活动模式预测老鼠什么时候会暴饮暴食。不仅如此,研究还发现,当老鼠的神经活动受到轻微的电刺激时,它们会对食物失去兴趣。

领导这项研究的斯坦福大学癫痫外科主任凯西·哈尔彭说:“当我们刺激老鼠的这一区域时,我们将防止至少75%的冲动行为。”

这个实验似乎有很大的推广意义。

哈珀霍恩目前正在努力将这一结果推向临床实践,并准备对肥胖人群进行同样的实验。他将这些人经历的所谓“失控饮食”定义为:对食物充满热情地定期进食,但吃得比计划的多,或者没有停止一个接一个的进食过程。事实上,大多数人可能都遇到过这种无法控制的感觉,但哈珀津明确表示,这种手术不适合那些想减肥的人。为了满足这项研究的条件,人们的体重指数(bmi)必须超过45,并且他们不能因为以前的肥胖治疗而减肥,包括胃旁路手术和认知行为治疗。

哈珀的结论几乎是残酷的:“这些病人基本上都死于肥胖。”

哈珀记录和刺激大脑活动的技术被称为反应性神经刺激系统(rns),最初由生物技术公司neuropace开发,用于治疗严重癫痫。在使用过程中,电极被插入大脑的两个特定区域,微型计算机和电池组被植入头骨。整个系统包装整齐而紧密,从外面几乎看不到任何杂乱的线条。在大脑内部,连接的电极将持续记录,当它们检测到特定的活动模式并显示癫痫发作信号时,它们将自动发出轻微的电击以暂停癫痫发作。

“我们的设备可以定义正常模式和偏离正常模式,”神经空间的医学博士和首席医疗官玛莎·莫雷尔说。“这种情况不是一个接一个地打破症状,而是阻止它们。这是一种非常有吸引力的方法,不仅可以治疗冲动控制障碍,还可以治疗任何突发性神经疾病。”

在新的研究中,哈珀伍德和斯坦福大学的同事们也在测试该设备是否能检测和阻止其他有害的大脑活动模式,如暴饮暴食。据报道,临床试验将在五年内进行。目前,共有6名肥胖患者参与了实验,每个患者的芯片植入时间至少为18个月。在实验的前六个月,当食物带来快乐时,芯片只负责监测大脑活动和识别大脑活动模型。经过六个月的研究,芯片将开始电刺激大脑来消除食欲。

Harperzine说这种减肥大脑芯片不是为任何想减肥的人设计的。只有那些体重指数高于45并且没有接受胃旁路手术(胃切除术)或认知行为疗法的人才符合标准。例如,一个1.7米的成年人需要体重超过130公斤才能参与实验。

虽然整个治疗过程看起来很极端,但恐怕这种问题只能通过这种极端的方法来解决。病态肥胖目前被定义为身体质量指数为40或更高的医学疾病,与心血管疾病、糖尿病、中风甚至痴呆有关。除了胃旁路手术,目前几乎没有有效和可持续的治疗方法,而且这种手术是永久性的,很可能产生严重的副作用。

耶鲁大学精神病学和心理学教授达纳·斯莫尔博士说:“鉴于我们对肥胖、痴呆症、代谢功能障碍和健康的了解,我将采取更极端的措施——我们已经朝着心脏前进。”

在其他类似的临床实验中,研究人员还测试了通过脑深部刺激(dbs)治疗肥胖症的方法,这种方法现在被用于治疗帕金森氏病。与dbs不同,rns仅在检测到脑电目标活动时发出电击。

dbs治疗肥胖症的早期试验也集中在大脑中一个叫做下丘脑的区域,该区域控制着与饥饿、饱腹感和身体新陈代谢相关的激素水平。理论上,刺激下丘脑会增加新陈代谢,帮助某人燃烧更多能量。然而,科学家发现实际结果并非如此。

在巴西的一项实验中,六分之一的受试者成功减掉了100多磅。另外三个人体重减轻了一些,但没有实质性的减轻。另外两个的重量甚至没有改变。宾夕法尼亚州阿勒格尼·辛格研究所的另一项研究显示,三分之一的人体重减轻,并保持在正常水平。

领导这项研究的圣保罗科拉曹医院神经科学主任安东尼奥·德萨尔斯(Antonio Desarces)推测,结果不令人满意的原因可能是受试者吃了更多的食物来补偿实验中较高的新陈代谢。虽然它燃烧了更多的卡路里,但它也消耗了更多的卡路里。他认为这些人可能符合哈珀伍德关于饮食失控的标准,并从刺激大脑的不同区域中受益。

然而,哈珀津在实验中并没有以下丘脑为目标,而是集中在一个叫做伏隔核的区域。伏隔核是奖励系统的重要结构,与促进动机行为有关。无论你是和朋友在一起、听音乐还是品尝美味的食物,每当你经历愉快的事情时,伏隔核都会亮起。当然,这个地区对人们最喜欢的高脂肪高糖食物也特别敏感。

在实验中,受试小鼠可以自由食用高脂肪食物。通过深度大脑刺激,研究人员将电脉冲直接传递到频繁暴饮暴食的小鼠伏隔核(一小时内每日卡路里摄入量的25%)。这些老鼠的饮食习惯在深度大脑刺激前没有改变,但刺激后,这些老鼠对高脂肪食物的兴趣明显减弱。研究人员还测量了深度大脑刺激对肥胖小鼠的长期影响。连续4天深度大脑刺激后,肥胖小鼠消耗的卡路里更少,体重减轻。

“老鼠大脑中奖赏神经中枢的活动可能是问题的关键。这些活动会驱使老鼠暴饮暴食,忽视它们的健康后果。”贝尔说:“这些结果令人兴奋。它们为我们提供了迄今为止最强有力的证据,证明我们可能能够调节与体重变化和肥胖相关的特定行为。”

研究表明,肥胖的人在高热量食物的图像上伏隔核活动更多。另一项研究显示伏隔核对食物的反应越大,一个人就越有可能增重。

“有很多证据表明伏隔核是一个重要的目标,”斯莫尔说。“有许多研究侧重于测试大脑对食物线索的反应,其中伏隔核被非常频繁地激活,并与与暴饮暴食或肥胖风险相关的各种因素有关。”

植入该装置后,研究人员将记录志愿者伏隔核在开始刺激前六个月的正常波动。根据记录,研究人员将在家里和实验室监控人们的大脑活动。其中,在实验室里,志愿者主要被记录面对食物诱惑和暴饮暴食。当志愿者独处时,研究人员会记录他们每次暴饮暴食的情况,这样他们就可以分析这些人在特定时间的大脑活动。

“目前,我们已经能够准确地定义老鼠的大脑活动,这使我们能够非常准确地预测老鼠是否会进食。此外,这种精确的信号可以经受住反复的测试,并可以用来指导刺激的产生,”哈珀津进一步解释说。“因为我们不知道暴饮暴食的状态是什么,也不知道人类对食物的渴望是什么,我们需要首先定义它。”

这一步非常重要,因为研究人员不想错误地刺激来自其他地方的人们的进食乐趣。在老鼠身上,研究人员没有影响正常的饮食和社交行为。然而,在植入物的初步实验研究中,中奖的机会也导致了同样的大脑兴奋。一方面,这证实了大脑活动的模式可能是相同的,研究人员不必费心去区分它们。但另一方面,它也表明这种活动并不局限于对食物的渴望,而是可以扩展到其他有吸引力的回报。

值得注意的是,这项研究面临的主要挑战之一是如何正确区分大脑对高糖、高脂肪食物和健康食物的反应,以及如何区分其他日常事物带来的快乐反应区。否则,大脑产生的任何愉快反应都将被电击刺激消除,因此患者将无法体验幸福,对生活失去兴趣,从而进一步导致精神抑郁或失眠,这也是我们不想面对的。然而,哈珀津认为,当刺激被开启时,它更有可能以积极的方式影响人们的情绪。这是因为强迫症患者以前说过,当对他们大脑的邻近区域进行深度脑刺激治疗时,欣快丧失和抑郁的问题也得到改善。

毫无疑问,这种治疗方法是有争议的。佛罗里达大学临床和健康心理学系助理教授凯瑟琳·罗斯(katharine ross)说,人们的饮食行为比某个大脑区域的活动复杂得多。

“我们发现了一些可以帮助人们抑制食欲和控制饮食的药物,相信这是解决办法。然而,后来发现这些药物仅在短期内有效,或者仅对某些人群有效,”她说。换句话说,这种药物可能对某些有特殊冲动和症状的人有效,但对那些体重增加且与暴饮暴食无关的人无效。

实验证明,帮助人们永久减肥的真正方法是改变他们的行为。即使是极端的干预措施,如胃旁路手术,只有结合行为改变,才是长期有效的。否则,人们会通过回到以前的行为来否定治疗效果。

罗斯说:“虽然人们总是在寻找新的和最好的东西,但控制体重的基本原则已经很长时间没有改变了:少吃多动。”如果没有人帮助人们更彻底地改变他们的行为,我认为没有其他快速的解决办法。"

哈珀津承认手术“无疑比药物或认知行为疗法更具侵入性”,但他也表示,“作为一名神经外科医生,这是我能为患者提供的最温和的手术。”

更重要的是,这种手术比胃旁路手术风险更小,胃旁路手术将移除或限制胃功能的某些部分,并可能导致严重和永久的副作用,例如肠梗阻、倾倒综合征和胃穿孔。相比之下,神经刺激的主要好处之一是,如果人们不喜欢它或经历副作用,他们可以立即关闭它。

巴西神经外科医生德萨尔斯说:“目前的肥胖手术过于激进。尽管减肥手术足以让人们快速减肥,但也有一些难以避免的后果和副作用。”

尽管医生已经认识到大脑刺激,但它仍然面临着严峻的挑战:人们是否愿意接受脑部手术来减肥,以及他们是否应该这样做。

《饮食本能:美国的饮食文化、身体形象和负罪感》一书的作者弗吉尼亚说,任何减肥手术问题都是“我们必须想方设法解决这个问题的必然结论”

相反,她认为,与不断变化的个人相比,改变环境以更好地接受肥胖患者并减少体重带来的耻辱是帮助减轻人们日常压力和不适的正确方法。

“改变我们的大脑确实达到了一个目标,”她说,“但是这项研究让我沮丧的是,它说我们可以通过限制人类来解决问题,而不是关注我们医疗保健系统中的系统性问题,也就是我们如何对待体重较重的人。”

然而,最重要的是报名志愿者的意见。作为实验的领导者,斯坦福大学的临床研究协调员崔茜卡·坎宁安(Tricia Cunningham)表示,她采访的一名候选人认为,“他们应该接受脑部手术,而不是胃旁路手术来解决他们的问题。”

当然,现在他们有机会并希望环境不会改变得太晚。

译者:小卓

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