为了大脑健康，努力减肥吧！
转载自：医脉通神经科（微信公众号）作者：周聪（昆明医科大学第一附属医院）
肥胖和超重问题已成为全世界范围的难题。按照世界卫生组织标准，身体质量指数（body mass index, BMI，体重kg/身高m2）≥25被定义为超重，BMI≥30被定义为肥胖。此外，人体内皮下脂肪含量、内脏脂肪含量等指标对身体状态的评估也具有很高的参考价值。众所周知，肥胖会给身体健康带来诸多不利，如导致血脂异常、提高高血压患病率、增加糖尿病患病风险、诱发脂肪肝、引起下肢关节负担过重等等。而最新的研究提示，肥胖甚至对人的大脑结构也会产生影响。
人摄食行为的紊乱与脑内多个环路的异常有关，如产生摄食快感和对美味驱动的奖赏环路，主要包括腹侧纹状体、杏仁核等脑区；对摄食行为主动进行控制和终止的抑制控制系统，包括背外侧前额叶皮层、眶额皮层等脑区。功能磁共振研究显示，肥胖人群大脑内奖赏环路功能存在过度激活，而抑制控制系统相关脑区的功能相对减弱。 近年来，学者围绕肥胖人群的大脑结构影像开展了一系列研究。结果显示，肥胖者的大脑结构可能存在特异性改变——
脑皮层形态学研究 有研究者对平均年龄33.7岁的年轻成年肥胖人群（BMI=36.08±5.92）脑结构磁共振数据进行研究，发现相比于正常体重对照组，肥胖人群左侧前额叶和右侧眶额叶的皮层厚度显著减低（图1）。图1 红-黄色区域为肥胖人群脑皮层厚度减低的脑区（Marques-Iturria, et al. 2013）
另有学者采集了包含42名正常体重（BMI<25）、17名超重者（25≤BMI≤30）及13名肥胖者（BMI>30）共72例被试者的脑结构磁共振数据，并对其脑皮层厚度与BMI及内脏脂肪组织含量进行回归分析，发现BMI和内脏脂肪组织含量均单独与左侧枕叶、左侧下颞叶、左侧中央前回、左侧下顶叶皮层厚度的减低呈负相关（图2、3），即BMI值以及内脏脂肪含量越高，上述脑区皮层厚度越薄。图2 蓝色区域为与BMI值呈负相关的脑区（Veit, et al. 2014）
图3 蓝色区域为与内脏脂肪组织含量呈负相关的皮层（Veit, et al. 2014）
上述皮层形态学研究所报道的脑区多参与对饮食行为的渴求和对摄食行为的终止，因此其结构的异常可能导致了体重超重者无法在饱腹状态下及时终止进食，这也就导致了能量的过多摄入。
脑灰质、白质完整性研究 有学者同时采集了23例肥胖被试者脑结构磁共振和弥散张量成像（DTI）数据，同时探究他们脑灰质和白质形态学特征，发现与正常体重者相比，肥胖者参与行为执行的额叶、参与长时程记忆的颞叶、参与躯体感觉的中央后回、参与情绪调节的杏仁核等多个脑区同时存脑灰质和白质体积的减小（图4）。DTI数据则提示，上述广泛区域白质神经纤维束的完整性亦存在异常（图5）。
图4 红色为灰质体积减小的脑区，蓝色为白质体积减小的脑区（Karlsson, et al. 2013）
图5 红色为异常各向异性分数的脑区，蓝色为异常平均扩散系数的脑区（Karlsson, et al. 2013）
中国学者对336例平均年龄20±1岁健康中国大学生（平均BMI 20.4±2.2）的BMI值与脑结构的关系进行了研究。分析显示，BMI值与中扣带皮层、左侧眶额皮层、左腹内侧前额叶皮层灰质体积呈显著负相关，且中扣带皮层的体积在体重低于正常者(BMI < 18.5)、正常体重者(18.5 ≤ BMI < 25)和超重者（BMI ≥ 25）三组人群中呈递减趋势（图6）。图6 A: 红色为与BMI呈负相关的灰质体积脑区; B: 中扣带皮层体积与BMI呈负相关; C: 三组被试中扣带皮层体积柱状图，蓝色：体重低于正常者，红色：正常体重者，绿色：超重者（He, et al. 2015）
与结构磁共振数据相一致，DTI数据显示，BMI值与双侧中扣带束FA值呈显著负相关（图7），进一步神经纤维束追踪分析结果示，BMI值与中扣带束神经纤维数目亦呈负相关（图8）。与灰质体积研究结果类似，中扣带皮层的FA值及中扣带束神经纤维数目在体重低于正常者(BMI < 18.5)、正常体重者(18.5 ≤ BMI < 25)和超重者（BMI ≥ 25）三组人群中均呈递减趋势。
图7 A: 红色为与BMI呈负相关的DTI-FA值脑区; B: 双侧中扣带束FA值与BMI呈负相关; C: 三组被试中扣带束FA值柱状图，蓝色：体重低于正常者，红色：正常体重者，绿色：超重者（He, et al. 2015）
图8 A-E: BMI与中扣带束神经纤维数量呈负相关的脑区；F: 三组被试中扣带束神经纤维数量柱状图，蓝色：体重低于正常者，红色：正常体重者，绿色：超重者（He, et al. 2015）
由于中扣带主要参与人对冲动的控制和对行为的决策，因此研究者认为该脑区对于调控中国健康大学生的饮食行为乃至进一步影响BMI的过程中起到了重要作用。
遗传影像学研究 近日一项发表在《美国科学院院刊》（PNAS）的895例同胞对的大样本研究发现，BMI值与右侧额叶皮层厚度的呈负相关，而与左侧额叶尤其是左外侧前额叶皮层厚度呈正相关。此外，被试者BMI值越高，其内嗅皮层-海马区域皮层厚度和体积越小、其顶叶-枕叶区域皮层厚度和体积越大（图9）。图9 BMI与皮层厚度及皮层下体积呈相关性（Vainik, et al. 2018）
认知测试结果显示，BMI值越高者，其空间视觉能力、情景记忆能力、认知灵活性越差。由于海马对于记忆和认知功能具有重要意义，而顶叶-枕叶主要参与视觉刺激的应对和反应，因此认知测评的结果与脑形态学发现相印证。进一步的遗传学分析发现，上述脑形态学和认知能力与BMI间有0.25-0.45的遗传相关性，先天的遗传因素则可以解释77%-89%与BMI有关的表型，而后天成长环境对体重的影响则甚微。
小结 上述各项研究结果的差异可能和样本的异质性以及影像学数据采集和分析方法的不同有关。尽管如此，影像学证据扔提示，BMI与大脑形态具有很强的相关性，且肥胖人群大脑结构可能存在特异性改变。 由于缺乏纵向研究，目前仍无法阐明究竟是体重过重引起了大脑结构改变，还是存在此类神经结构异常的人群更容易对体重失去控制。但是，肥胖终究是健康的“杀手”，控制饮食、多运动，以积极、科学的方式生活，才会让我们的身体以及心灵更加健康。
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