A reggeli vágott típusok befolyásolják az agy szürkeállományának mennyiségét és a kognitív funkciót az egészséges gyermekeknél

Fejlesztési kognitív idegtudományi tagsági osztály a Tohoku Egyetem Fejlesztési, Öregedési és Rákkutató Intézetében, Sendai, Japán

Fejlesztési, kognitív idegtudományi tagsági osztály, Fejlesztési, Öregedés és Rák Intézet, Tohoku Egyetem, Sendai, Japán, Funkcionális Agyképalkotó Tanszék, Fejlesztési, Öregedés és Rák Intézet, Tohoku Egyetem, Sendai, Japán, Smart Aging International Research Center a japán Sendai Tohoku Egyetem Fejlesztési, Öregedési és Rákkutató Intézetében

Yasuyuki Taki,
Hiroshi Hashizume,
Yuko Sassa,
Hikaru Takeuchi,
Michiko Asano,
Kohei Asano,
Ryuta Kawashima

Ábrák

Absztrakt

Idézet: Taki Y, Hashizume H, Sassa Y, Takeuchi H, Asano M, Asano K és mtsai. (2010) A reggeli vágott típusok befolyásolják az agy szürkeállományának mennyiségét és a kognitív funkciót egészséges gyermekeknél. PLoS ONE 5 (12): e15213. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0015213

Szerkesztő: Maria A. Deli, az MTA Biológiai Kutatóközpontja, Magyarország

Fogadott: 2010. augusztus 23 .; Elfogadott: 2010. október 31 .; Közzétett: 2010. december 8

Finanszírozás: Ezt a tanulmányt az Oktatási, Kulturális, Sport-, Tudományos és Technológiai Minisztérium finanszírozta a fiatal tudósok támogatásának támogatása (B), 20790875. A finanszírozóknak nem volt szerepük a tanulmányok tervezésében, adatgyűjtésben és elemzésben, a közzétételre vonatkozó döntésben vagy a kézirat elkészítésében.

Versenyző érdeklődési körök: A szerzők kijelentették, hogy nincsenek versengő érdekek.

Bevezetés

Ami az agy felépítése és a gyermekek kognitív funkciója közötti összefüggést illeti, számos tanulmány az intelligencia hányadost (IQ) helyezi a középpontba, mint a kognitív funkció mértékét. Ezek a tanulmányok szignifikáns pozitív összefüggést mutattak az agy regionális szürkeállomány-térfogata és az IQ között [18] - [21]. Számos szürkeállomány-régió szignifikánsan korrelál az IQ-val, beleértve a prefrontális kéreg [21], az orbitofrontális kéreg [18] és a cinguláris gyrus [18], [19]. A reggeli vágott típus és a több kognitív funkció közötti összefüggés miatt valószínű, hogy összefüggés áll fenn a reggeli vágott típus és a szürkeállomány mennyisége között is. Mivel a gyermekkor és a serdülőkor kulcsfontosságú időszak a kognitív funkció elsajátításához, a reggeli vágott típus, a szürkeállomány mennyisége és a kognitív funkció közötti összefüggések feltárása fontos kérdés a fejlődés során. Ezekről a gyermekekkel kapcsolatos kapcsolatokról azonban keveset tudunk.

Mód

Etikai nyilatkozat

A Helsinki Nyilatkozattal (1991) összhangban írásos tájékoztatáson alapuló beleegyezést szereztek minden alanytól és szüleitől, miután teljes körűen ismertették a vizsgálat céljait és eljárásait. Ezen kísérletek jóváhagyását a Tohoku Egyetem intézményi felülvizsgálati testülete kapta meg.

Résztvevők

Képszerzés

Az összes képet 3-T Philips Intera Achieva szkennerrel gyűjtöttük össze. Mágnesezéssel előkészített Rapid Gradient Echo (MPRAGE) szekvencia felhasználásával háromdimenziós, nagy felbontású T1-súlyozott strukturális képek (240 × 240 mátrix, TR = 6,5 ms, TE = 3 ms, FOV = 24 cm, 162 szelet, 1,0 mm szelet voxel méret = 1 × 1 × 1 mm) összegyűjtöttük.

A globális szürke- és fehéranyag-mennyiségek képelemzése

A regionális szürke- és fehérállomány-térfogatok képelemzése

statisztikai elemzések

A háromcsoportos összehasonlítást következetesen fő elemzésként, a két csoportos összehasonlítást pedig további elemzésként kezeltük. A három csoportos összehasonlítás elemzéseket tartalmazott, beleértve a kenyeret, rizst és mindkét csoportot. A két csoportos összehasonlítás elemzéseket tartalmazott, beleértve a kenyér és a rizs csoportokat is. A globális szürke- és fehéranyag-mennyiségek elemzése szempontjából, a GMR és WMR különbségek szemléltetésére a rizscsoport, mindkét csoport és a kenyércsoport között, varianciaanalízist (ANOVA) használtunk a GMR-ek és WMR-ek összehasonlításához. a csoportok a háromcsoportos összehasonlításban. Ezenkívül elvégeztük a kovariancia (ANCOVA) elemzését az életkor, a nem, a társadalmi-gazdasági helyzet, a reggeli étkezés átlagos heti gyakorisága és a reggelihez tartozó köretek számához igazítva a kétcsoportos elemzésben. A szignifikancia szintet P-re állítottuk. 1. ábra: A rizscsoport és a kenyércsoport szürkeállomány-aránya.

A vízszintes sávok a szürkeállomány átlagos arányát jelzik az egyes csoportokban.

A háromcsoportos összehasonlításhoz ANOVA-val végzett globális fehérállomány-térfogat-elemzés nem mutatott szignifikáns különbségeket a három csoport WMR-ében (F = 1,66, P = 0,193), amint az az 1. ábrán és a 2. táblázatban látható. a kenyércsoport szignifikánsan magasabb volt, mint a rizscsoporté, az életkor, nem, társadalmi-gazdasági helyzet, a reggelizés átlagos heti gyakorisága és a reggelire elfogyasztott köretek száma alapján, az ANCOVA szerint, a kétcsoportos összehasonlításban (t = 2,390, P = 0,018).

Jelentős régiók helyezkednek el az SPM sablon agyának agyfelületén, valamint az összes alanyból származó átlagos normalizált szürkeállomány szegmensek axiális képein. A kép bal oldala az agy bal oldalát ábrázolja. A színskálák a t-pontszámot jelzik. Az egyes képek jobb oldalán alul lévő szám a z tengely értékét jelzi a Talairach sztereotaxikus térben.

A részletek megegyeznek a 2. ábrán leírtakkal.

Noha a három csoport nem különbözött szignifikánsan a regionális fehérállomány-térfogat-elemzés alapján, a kenyércsoport szignifikánsan nagyobb regionális szürkeállomány-térfogattal rendelkezett egy anatómiai klaszterben egy szürkeállományi régióban, amely magában foglalta a jobb precentralis és a postcentralis gyrus-t (x, y, z = 18, −45, 65; t = 3,77, Pkorrigálva = 0,026; PFWE-korr = 0,822) az életkor, a nem, a koponyaűri térfogat, a szocioökonómiai állapot, a reggelizés átlagos gyakorisága és az elfogyasztott köretek számának beállítása után reggeli a két csoportos összehasonlításokban, amint azt a 4. ábra mutatja. A rizsben egyetlen fehéranyag-régió sem volt nagyobb, mint a kenyércsoportban.

A színskálák a t-pontszámokat jelzik.

Habár az IQ és a reggeli kapcsok kapcsolatának elemzése nem mutatott szignifikáns különbséget a három csoport között a három csoport összehasonlításában, amint azt a 2. táblázat mutatja, a rizscsoport teljes skálájú IQ-ja lényegesen magasabb volt, mint a kenyércsoporté ( t = 1,892, p = 0,06) az életkor, a nem, a társadalmi-gazdasági helyzet, a reggeli fogyasztás átlagos gyakorisága és a köretek száma alapján történő kiigazítás után a kétcsoportos összehasonlításban. Sem a vIQ, sem a pIQ nem különbözött szignifikánsan a rizs- és kenyércsoportok között (vIQ, t = 1,702, p = 0,090; pIQ, t = 1,621, p = 0,107). A teljes skála IQ négy összetett pontszámát tekintve a POI szignifikánsan magasabb volt a rizscsoportban, mint a kenyércsoportban (t = 2,333, p = 0,021) az életkor, a nem, a társadalmi-gazdasági helyzet, az evés átlagos gyakorisága alapján történő kiigazítás után reggeli és a köretek száma a kétcsoportos összehasonlításban. Nem találtunk szignifikáns különbséget a SCI (t = 1,689, p = 0,093), a WMI (t = 0,285, p = 0,776) vagy a PSI (t = 0,308, p = 0,759) között a két csoport között.

Vita

A regionális szürkeállomány-elemzés azt mutatta, hogy a rizscsoport szignifikánsan nagyobb regionális szürkeállomány-térfogattal rendelkezik a bal felső temporális gyrusban és a bilaterális caudate magokban, míg a kenyércsoport szignifikánsan nagyobb regionális szürkeállomány-mennyiséget mutatott a kétoldali orbitofrontális gyri és a jobb precentralis gyrus a kétcsoportos összehasonlításban. Noha nincs egyértelmű magyarázatunk a két csoport közötti regionális szürkeállomány térfogatbeli különbségekre, egy nemrégiben készült tanulmány kimutatta, hogy a magas tápanyagtartalmú posztnatális étrend a serdülőknél nagyobb caudat térfogattal és magasabb vIQ-val társul [40]. Ez a tanulmány azt sugallta, hogy a táplálkozás minőségének hosszú távú hatása van a regionális szürkeállomány térfogatára a farokmagban, valamint a kognitív funkcióra [40]. Előfordulhat, hogy a rizscsoportnak nagyobb volt a szürke szürkeállomány térfogata a bilaterális caudate magokban, mivel a kenyércsoporthoz képest hatékonyabb a glükózellátás. Ugyanakkor további vizsgálatokra van szükség, amelyek az agyműködés és a különféle táplálkozás közötti összefüggésre összpontosítanak, hogy megmagyarázzák azokat a mechanizmusokat, amelyek azt a megállapítást eredményezik, hogy a kenyércsoport nagyobb regionális szürkeállomány-térfogattal rendelkezik a jobb precentralis gyrusban.

Kimutattuk azt is, hogy a rizscsoport lényegesen magasabb teljes skálájú IQ pontszámokkal és szignifikánsan magasabb POI-val rendelkezik a kenyércsoporttal összehasonlítva a kétcsoportos összehasonlításban. A legújabb tanulmányok szerint a vIQ-t, de nem a pIQ-t, különösen a táplálkozás befolyásolja [40] - [42]. Bár ebben a vizsgálatban nem találtunk szignifikáns különbségeket a rizs és a kenyér csoportok közötti vIQ-ban, a két csoportos összehasonlításban a rizscsoport POI (vIQ alkomponense) szignifikánsan magasabb volt, mint a kenyércsoporté. Ezért eredményeink részben összhangban vannak a legújabb tanulmányokkal. A fent említett vizsgálatok egyike azt mutatta, hogy a caudate mag térfogata szignifikánsan korrelált a vIQ-val [40]. Sőt, egy friss elváltozás-feltérképező tanulmány kimutatta, hogy a jobb caudate mag kapcsolódik a POI-hoz [43]. Mivel a caudate mag regionális szürkeállomány térfogata nagyobb volt a rizscsoportban, mint a kenyércsoportban, a rizscsoport magasabb POI-ja a két csoport közötti regionális szürkeállomány-különbségekkel magyarázható.

A három- és a kétcsoportos összehasonlítás eredményei között számos eltérés merült fel ebben a tanulmányban. Ezek a következetlenségek abból fakadhatnak, hogy a két csoport alanyai nem rendelkeznek homogenitással, mivel az alanyokat mindkét csoportba helyeztük, ha szokásos módon fehér kenyeret és főtt fehér rizst fogyasztottak reggelire, függetlenül a gyakoriságtól. Ezért egyes alanyok elsősorban fehér főtt rizst ettek, míg más alanyok elsősorban fehér kenyeret ettek reggelire. Ezen okok miatt a két csoport résztvevőinek gyakorisága ettől eltérő fehér főtt rizst vagy fehér kenyeret fogyasztott. Eredményeink azonban azt sugallják, hogy a GMR növekedni szokott a főtt fehér rizs gyakoribb fogyasztásának függvényében, amint az az 1. ábrán látható. Ezenkívül a teljes körű és verbális IQ-k általában növekszenek a főtt fehér rizs fogyasztása függvényében, amint a 2. táblázatban. Ezért azt javasoljuk, hogy mind a két, mind a három csoport összehasonlítása fontos legyen a reggeli vágott típus, az agyszürke és a fehérállomány térfogata, valamint az IQ közötti összefüggések feltárásában.

Összegzésként elemeztük a reggeli vágott típus, a szürkeállomány térfogata és az IQ közötti összefüggéseket 290 egészséges gyermeknél. Kimutattuk, hogy a rizscsoport GMR-je szignifikánsan nagyobb volt, mint a kenyércsoport GMR-je globális szürkeállomány-térfogat-analízissel. Ebben az elemzésben kimutatták, hogy a rizscsoport szignifikánsan nagyobb regionális szürkeállomány-térfogattal rendelkezik több régióban, beleértve a bal felső időbeli gyrus-t is, és a kenyércsoport jelentősen nagyobb regionális szürkeállomány-mennyiséget mutat több régióban, beleértve a kétoldalú orbitofrontális gyri. A rizscsoport teljes körű IQ-ja és POI-ja lényegesen és szignifikánsan magasabb volt, mint a kenyércsoporté. Vizsgálatunk azt sugallja, hogy a reggeli alaptípus egészséges gyermekeknél befolyásolja az agy szürkeállományának mennyiségét és a kognitív funkciókat; ezért az optimális táplálkozású étrend fontos az agy gyermekkori és serdülőkori érése szempontjából.

Köszönetnyilvánítás

Szeretnénk köszönetet mondani dr. Yuka Kotozaki, Rui Nouchi és Yuki Yamada asszony az adatok gyűjtéséért.

Szerző közreműködései

A kísérletek megtervezése és megtervezése: YT HH YS HT MA KA RK. Végezte a kísérleteket: YT HH YS HT MA KA. Elemezte az adatokat: YT. Hozzájáruló reagensek/anyagok/elemző eszközök: YT HH YS HT MA KA RK. Írta az írást: YT HH YS HT MA KA RK.