غذا و پاداش

پیشرفت علم و دانش در مورد نقش سیستم پاداش غذایی انسان در تنظیم مصرف مواد غذایی، به همراه  ارتباط ‌ احتمالی بین سیستم پاداش غذایی و اعتیاد، موجب افزایش علاقه و تحقیقات بیشتر در جامعه علمی شده است. بسیاری از مواد غذایی رایج با دارو های اعتیاد آور معمول مورد استفاده انسان مانند نیکوتین، الکل، ماری جوانا، متامفتامین، کوکائین و مواد افیونی مقایسه شده اند. در بیشتر موارد با گذشت زمان مصرف این دارو های اعتیاد آور تبدیل به یک عادت می شود که با عواقب منفی مکرر (سوء مصرف) و وابستگی همراه است. مطالعات زیادی بر روی این موضوع كه آیا مواد غذایی نظیر قندها، شیرین كننده ها، نمك و چربی ها می توانند فرآیندهای اعتیادآور مشابهی ایجاد كنند، صورت گرفته است. احساس لذت ایجاد شده ناشی از مصرف مواد غذایی حتی در صورتی که انرژی مورد نیاز تأمین شده باشد، باعث افزایش حجم غذای مصرفی شده و در نتیجه منجر به افزایش وزن و چاقی می شود. طبق آخرین مطالعات صورت گرفته در مورد چاقی کودکان و بزرگسالان در ایالات متحده مشخص شد که پس از 3 دهه افزایش تعداد مبتلایان به چاقی، میزان آن در یک دهه گذشته کاهش یافته است؛ اما باز هم میزان شیوع چاقی در آمریکا بالاست که باعث مشکلات بهداشتی و افزایش هزینه های مراقبت های بهداشتی کشور می شود.
داروها و غذاهای خوش طعم دارای چندین خاصیت هستند. هر دو اثرات تقویت كننده قدرتمندی دارند كه به واسطه افزایش ناگهانی دوپامین در سیستم پاداش مغزی ایجاد می شوند. در این مقاله تأثیر بالقوه احساس لذت ایجاد شده ناشی از مصرف مواد غذایی بر فرایند گوارش، میزان انرژی دریافتی و چاقی بررسی می شود. مباحث مطرح شده شامل میزان تأثیر احساس لذت ایجاد شده ناشی از مصرف مواد غذایی در تنظیم حجم غذای مصرفی، ساختمان عصبی و اصول کلی سیستم پاداش مغز، پاسخ های پاداش مغز به غذا و همچنین ارتباط بین غذا و داروهای اعتیاد آور، تأثیر ژنتیک بر پرخوری و چاقی، کنترل شناختی سیستم  پاداش غذایی و چالش های تعریف "اعتیاد" در مورد غذا مورد بحث‌ قرار می گیرند. اگرچه این کار شفاف سازی مفهوم اعتیاد به مواد غذایی را بهبود می بخشد و علت آن، شناسایی و درک بهتر تظاهرات و مدیریت آن است، اما واضح است که سؤالات مهم در مورد ارتباط بین داروهای اعتیاد آور و مواد غذایی و همچنین تأثیرات آنها بر رفتار تغذیه ای بدون جواب مانده است و برای پاسخگویی به این سؤالات تحقیقات بیشتری لازم است.

احساس لذت ایجاد شده ناشی از مصرف مواد غذایی و تأثیر آن بر حجم غذای مصرفی 

میزان بروز چاقی و مصرف ‌مواد غذایی در ایالات متحده از اواخر دهه 1970 به طرز چشمگیری افزایش یافته است و لازم است که بسترهای عصبی که زمینه ساز افزایش میل افراد به غذا خوردن می شود را بررسی کرد. تنظیم میزان مصرف مواد غذایی ارتباط نزدیکی بین عوامل هموستاتیک و غیرهموستاتیک دارد. عوامل هموستاتیک مربوط به نیازهای غذایی است و انرژی موجود را در داخل خون و چربی ها کنترل می کند، در حالی که عوامل غیر هموستاتیک با نیازهای غذایی یا انرژی ارتباطی ندارند، اگرچه هر دو عامل در تعامل با یکدیگر تأثیر گذار هستند. برای حفظ تعادل انرژی، سطح آن باید به دقت کنترل شود؛ حتی عدم تطابق کامل اما پایدار بین میزان انرژی دریافتی و میزان انرژی مصرف شده، می تواند باعث افزایش وزن شود. در یک فرد با وزن متوسط، اگر میزان انرژی دریافتی حداقل 11 کالری از میزان انرژی مورد نیاز روزانه بدن بیشتر باشد منجر به افزایش وزن می گردد و اگر این میزان به تقریبا 4000 کیلو کالری در سال برسد، سبب افزایش وزن به میزان 1 پوند در سال می شود. اگر قرار باشد این روند افزایش وزن در طی سال ادامه یابد باید تعادل انرژی مثبت باشد یعنی میزان انرژی دریافتی از میزان انرژی مصرفی بیشتر باشد و این بدین معناست که فرد بیشتر غذا میل کند؛ همانطور که در طی 35 سال گذشته میزان  انرژی دریافتی از 200 کیلو کالری در روز بیشتر شده است. با این حال، تعادل روزانه انرژی باید به مقدار کمی مثبت باشد. 

مطالعات تجربی در شرایط محیطی کنترل شده (به عنوان مثال حیوانات در محیط آزمایشگاهی) نشان می دهد که  در بدن عوامل هموستاتیک باعث تطابق میزان انرژی دریافتی با میزان انرژی مورد نیاز می شود و در نتیجه وزن فرد در طولانی مدت کنترل می شود. طبق مطالعات صورت گرفته انسان گرایش شدیدی به افزایش وزن دارد به طوری که در 30 سال گذشته، میزان چاقی در بزرگسالان بیش از دو برابر شده است و میزان آن از 15 ٪ در سال 1976 به 35.7٪ در سال 2009- 2010 رسیده است. امروزه به طور متوسط، بزرگسالان آمریكایی، بیش از 24 پوند سنگین تر از همین جمعیت در سال 1960 هستند و 68.7 درصد از بزرگسالان آمریكا مبتلا به اضافه وزن یا چاقی می باشند. این افزایش در وزن متوسط به احتمال زیاد نشان دهنده تغییراتی در محیط است. همچنين در این مطالعات با گذشت زمان، تأثیر دریافت مواد غذایی بر افراد با شرایط ناپایدار افزایش یافت. 
بیشتر مکانیسم های غیرهموستاتیک مربوط به سیستم پاداش مغز است. شناخت نقش آنها در این زمینه از اولویت هاست. تا همین اواخر، اکثر مطالعات بر نقش تنظیم اشتها و سیگنال های هموستاتیک مانند هورمون های متابولیک و در دسترس بودن مواد مغذی در خون متمرکز شده بودند. با این حال، درک چگونگی تغذیه حیوانات و انسانها به روشی غیرقابل تنظیم یا فراتر از نیازهای متابولیکی، در سالهای اخیر به یک اولویت تبدیل شده است. در ادامه در مورد انتقال دهنده عصبی دوپامین که در مغز میانی تولید و باعث تحریک نواحی لیمبیک مانند هسته جانبی می شود، توضیح  می دهیم. دوپامین به عنوان یک تأثیر عمده غیرهموستاتیک در مورد مصرف مواد غذایی ظاهر شده است.

دریافت سیگنال ها سبب شروع یک وعده غذایی می شوند و عموماً غیر هموستاتیک هستند؛ در حالی که عواملی که اندازه وعده غذایی را تعیین می کنند، اغلب از نظر هموستاتیک (به عنوان مثال، عواملی که در شروع یک وعده غذایی تأثیر گذار هستند، از نظر کیفی با مواردی که تعیین کننده پایان یک وعده غذایی هستند) متفاوت هستند. پیش از مصرف وعده های غذایی، سیستم عصبی با ترشح هماهنگ هورمون ها، دستگاه گوارش را برای مواجه با حجم زیادی از انرژی آماده می کند که این فرایند از طریق یادگیری، عادات، راحتی، فرصت و عوامل اجتماعی تعدیل می شود. در مقابل، قطع وعده غذایی به دلیل احساس سیری یا بزرگ بودن اندازه غذا، تا حدودی توسط  پیک های شیمیایی دستگاه گوارش مانند کوله سیستوکینین، پپتید شبه گلوکاگون 1، گرلین، آپولیپوپروتئین A-IV، پپتید YY کنترل می شود. برخی از واسطه های هورمونی نظیر گرلین و لپتین، از طریق تأثیرات هماهنگ در برخی نواحی مغز در تنظیمات هموستاتیک و غیرهموستاتیک نقش دارند.

کنترل هموستاتیک بر میزان مصرف مواد غذایی معمولاً بعد از کنترل غیرهموستاتیک تأثیر می گذارد، حتی برای تعیین اینکه فرد در هر وعده غذایی معین چه مقدار غذا میل کند. سیگنال های هموستاتیک به راحتی توسط عوامل غیر هموستاتیک اصلاح می شوند. در دسترس بودن روزافزون غذاهای پر انرژی و بسیار خوش طعم طی چند دهه اخیر، سیگنال های مرتبط با پاداش را افزایش می دهند. در بعضی شرایط، سیگنال های مربوط به پاداش می توانند در کار سیگنال های هموستاتیک که در حفظ وزن پایدار نقش دارند، اختلال ایجاد کرده و در نتیجه به پرخوری کمک کنند.

مواد مخدر و مواد غذایی دارای خصوصیات خاصی هستند و از نظر کیفی و کمی نیز تفاوت دارند. سوء مصرف در مواد مخدر، مانند کوکائین و آمفتامین، مستقیماً بر مسیر ترشح دوپامین مغز تأثیر می گذارند. سایر داروها روی مسیر های مشابه مغز تأثیر می گذارند و همچنین دسترسی مستقیم و سریعی به سیستم پاداش مغز دارند. مواد غذایی به دو روش غیر مستقیم بر مسیرهای مشابه تأثیر می گذارند. روش اول از طریق ورود عصبی از جوانه های چشایی و تأثیر بر نورون های ترشح کننده دوپامین در مغز و روش دوم از طریق هورمون ها و سیگنال های دیگر ایجاد شده توسط هضم و جذب مواد غذایی مصرف شده است. نکته مهم این است که تأثیرات متنوع بر میزان مصرف مواد غذایی و دوگانگی های مکرر آنها (مثلاً هموستاتیک در مقابل غیرهموستاتیک یا اشتها آور در مقابل پاداش) گمراه کننده است زیرا کنترل ها هم در سطح سیستم عصبی و هم از طریق انتقال دهنده های عصبی صورت می گیرد. مطالعات آینده نیاز به ارزیابی مستقیم این مفاهیم با مقایسه تأثیر دارو یا مواد غذایی در همان فرد دارد. به طور کلی، ‌معیارهای رفتاری برای مطالعه نحوه تنظیم میزان مصرف مواد غذایی در انسان مورد نیاز است.

سیستم پاداش مغز: اصول اولیه عصبی و عمومی

تقریباً به هر چیزی که انسان در طول زندگی تجربه می کند می توان پاداش داد و می تواند باعث شود انسان به آن اعتیاد پیدا کند و این اتفاق در سراسر  جهان و در درون فرهنگ های مختلف مشهود است. طبق نسخه 5 دفترچه راهنمای تشخیصی و آماری انجمن روانپزشکی آمریکا، در تشخیص اعتیاد حداقل به دو مورد از این موارد نیاز است: 
•    علائم ترک دارو: نشانه های عاطفی و جسمانی که بعد از قطع مصرف دارو و به دنبال آن ایجاد می شوند مثل بدن درد، کرختی.
•     تحمل فرد نسبت به دوز های مختلف 
•     استفاده از مقادیر بیشتر مواد مخدر در طی دوره های طولانی تر 
•    گذراندن زمان زیادی برای به دست آوردن و یا استفاده از مواد مخدر
•     تلاش مکرر برای ترك اعتیاد 
•    فرد علی رغم دانستن عواقب نامطلوب اعتیاد، باز هم به استفاده از آن بپردازد
سیستم عصبی پاداش از شبکه ای از مناطق مغز تشکیل شده است که مطالعات نشان می دهد از نظر تعداد و پیچیدگی در حال رشد هستند. مسیر مزوکورتیکولیمبیک یک جزء اصلی این سیستم است و از سلول های عصبی ترشح کننده دوپامین واقع در ناحیه تگمنتال شکمی مغز میانی ناشی می شود که پیش بینی ها را به مناطق هدف در قسمت تحتانی لیمبیک، بخصوص هسته های جانبی و همچنین قشر جلوی مغز ارسال می کنند. قشر جلوی مغز، به نوبه خود، پیش بینی های نزولی را به هسته جانبی و ناحیه تگمنتال شکمی ارسال می کند. این مدار مزوکورتیکولیمبیک، نقش کلیدی در مسیر نهایی پردازش سیگنال های پاداش دارد و رفتارهای انگیزشی را در موش ها و براساس داده های تصویربرداری در انسان تنظیم می کند.

پاسخ به موقع مغز به مواد غذايي و مواد معدني با پاسخ هاي بازدارنده به داروهای اعتیاد آور

نحوه عملکرد سیستم پاداش حیوانات و انسان در برابر سوء مصرف مواد مخدر و مصرف غذاهای خوش طعم مشابه یکدیگر است. نخست، داروهای اعتیاد آور مناطق یادگیری پاداش و نورون های ترشح کننده دوپامین را فعال می کنند. مصرف مواد غذایی خوشبو از همین مسیر، سیستم‌ دوپامین را فعال می کند. همچنین، افراد به دلیل تحمل، مصرف داروی اعتیاد آور را زیاد می کنند، که ناشی از تغییراتی در سیستم دوپامینرژیک (پایین آمدن گیرنده های D2 و تنظیم مجدد گیرنده هاD1) است. مصرف غذاهای خوش طعم نیز باعث ایجاد تأثیرات مشابه می شود. یکی از مشکلات ترک مواد مخدر، پاسخگویی بیش از حد در مناطق مغزی با توجه به پاداش و توجه به نشانه های مواد مخدر است. افراد چاق هنگامی که در معرض نشانه های غذایی خوش طعم قرار دارند، الگوی فعال سازی مشابه را نشان می دهند.

مصرف داروی اعتیاد آور به مقدار زیاد منجر به سازگاری سیستم عصبی پاداش و در نتیجه افزایش مصرف می شود. مطالعات صورت گرفته نشان می دهد که مصرف عادی مواد مخدر منجر به کاهش گیرنده های دوپامین D2 جسم مخطط می شود و در نتیجه سطح دوپامین پایین می آید. همچنین عادت کردن به مصرف مواد مخدر منجر به کاهش حساسیت مناطق پاداش و کاهش تحریک الکتریکی در حیوانات آزمایشگاهی نسبت به حیوانات کنترل می شود. این یافته ها مطابق با داده های مقطعی است که نشان می دهد در افراد وابسته به داروهای اعتیاد آور، میزان دسترسی به گیرنده D2 و حساسیت منطقه پاداش کاهش می یابد و در نتیجه دوپامین کمتری آزاد می شود و سبب کاهش سرخوشی می شود. به همین ترتیب، آزمایشات حیوانات تأیید کرده اند که تغذیه بیش از حد منجر به کاهش دسترسی گیرنده D2 دوپامین و کاهش پاسخگویی مناطق پاداش به مصرف مواد غذایی، دارو های اعتیاد آور و تحریک الکتریکی می شود.

محدودیت های ژنتیکی برای افزایش وزن و چاقی

تحقیقات اخیر حاکی از نقش حیاتی ژنتیک انسان در تعیین مکانیسم های مغزی پاداش غذایی است. مطالعات انجام شده نشان می دهد که اشکال شدید چاقی همراه با پرخوری شدید، نشانه ای از اختلالات پیچیده و مزمن مانند چاقی و دیابت هستند. همچنین این مطالعات می توانند اصل یک ژن یک مسیر واحد را اثبات کنند و در مورد مکانیسم های تنظیم وزن بدن و عوامل فیزیکی مرتبط با آن اطلاعاتی را در دسترس قرار دهند. این روش می تواند با اعتبارسنجی اهداف قدیمی و جدید و تعیین زمینه ای برای داروهای طبقه بندی شده، کشف مواد مخدر را پیش ببرد. همچنین می تواند مزایایی را برای بیماران از طریق پیشرفت در تشخیص، مشاوره و مداخلات فراهم کند.

طبق مطالعات صورت گرفته بر روی دوقلوها، اعضای یک خانواده و فرزند خوانده ها مشخص شد که علت تغییر وزن مربوط به ژن هاست. دلایل متعددی در چاقی نقش دارند و سهم ژنتیکی آن در بین 40 تا 70 درصد تخمین زده می شود. ژنتیک مولکولی فعلی انواع DNA مشترکی را که بر وزن بدن تأثیر می گذارد، شناسایی کرده است. مطالعات بسیاری در مورد ژنتیک صدها هزار نفر در سراسر جهان صورت گرفته است. با این حال، تمام عوامل ارثی مشخص شده تا به امروز تنها حدود 5٪ از متغیرهای شاخص توده بدنی ( BMI) را تشکیل می دهند. چندین نوع تأثیر ژنتیکی و بسیار نادر در بیماران چاق بر سیستم پاداش مغز شناسایی شده است.

پپتیدها و هورمون ها، به ویژه لپتین، می توانند به عنوان تعدیل کننده انرژی عمل کنند. لپتین یک تنظیم کننده مهم تعادل انرژی انسان از طریق تأثیرگذاری بر مناطق مغزی درگیر در پاداش غذایی است. کمبود لپتین باعث افزایش اشتها و جذب مواد غذایی می شود. این هورمون همچنین میل به غذا را افزایش می دهد که با فعال شدن هسته جانبی توسط دوپامین ارتباط دارد. جهش شناخته شده در مسیر لپتین-ملانوکورتین در هیپوتالاموس منجر به پرخوری می شود. مطالعاتی بر روی صفات قابل مشاهده در بیماران دارای کمبود لپتین با استفاده از fMRI (تصویربرداری متناوب از مغز در حال فعالیت و در حال استراحت) انجام شد. در یک مطالعه علمی، پاسخ مغز را در 2 بیمار مبتلا به کمبود مادرزادی لپتین بررسی کردند. نشان دادند تصاویر مواد غذایی قبل و بعد از 67 روز از درمان جایگزینی لپتین باعث واکنش ضعیفی در سیستم عصبی مناطق مهم جسم مخطط شد و همچنین مشخص شد که استفاده از درمان های جایگزین لپتین سبب کاهش فعالیت سیستم پاداش می شود درحالی که همین روش های درمانی باعث افزایش پاسخ به محرک های سیری شدند. 

کنترل شناختی سیستم پاداش مواد غذایی: مسیر های کاربردی انتقال

در انسان، رفتارهای سوق دهنده به سمت غذاهای خوش بو از طریق شناخت تعدیل می شوند. این عملکردهای ذهنی که تنظیم کننده رفتارهای تغذیه ای  هستند و به صورت شبکه ای هستند که نواحی جانبی و پشتی مغز مانند قشر خلفی جانبی جلوی پیشانی، سینگولیت قدامی و  لوب آهیانه را دربرمی گیرد. محیطی که در آن زندگی می کنیم، منابع فیزیولوژیکی محدود ما را برای سرکوب مصرف مواد غذایی به چالش می کشد. یک معضل اساسی در زندگی روزمره، ایجاد تعادل بین رسیدن به اهداف درونی فرد (یعنی دانش، اصول یا هنجارهایی است که برای هدایت رفتار استفاده می شود، مانند خوردن خوب برای سالم ماندن یا کنترل وزن) با پیامدهای مصرف مواد غذایی که اشتها آور و در دسترس هستند، می باشد. ایجاد این تعادل در هنگامی که فرد غذای مورد علاقه اش را میل می کند، سخت و چالش برانگیز است. تعامل بین شناخت و پاداش یک مؤلفه اساسی تنظیم مصرف مواد غذایی در انسان است.

مطالعات اخیر نشان می دهد که انسان می تواند به صورت آگاهانه جلوی غذا خوردن خود را بگیرد. این گزارش ها حاکی از آن است که مناطقی در مغز وجود دارد که مربوط به عملکردهای اجرایی / کنترل شناختی هستند. در این مطالعات از شرکت کنندگان خواسته شد تا با فکر کردن به معایب مصرف غذاهای خوش طعم، غذا خوردن خود را به تأخیر بیاندازند. درگیری مشابه مناطق سوق دهنده مغز با مناطقی که مانع از غذا خوردن می شوند هنگامی مشاهده می شود که از مردان خواسته می شود داوطلبانه گرسنگی را سرکوب کنند. همچنین شواهدی وجود دارد مبنی بر اینکه هوس مواد غذایی با تقاضای شناختی رقابتی تداخل می کند و باعث می شود فرد به سمت غذاهای ناسالم سوق پیدا کند و چاق شود. 

نتیجه

این بررسی چندین یافته کلیدی را آشکار می کند. نخست، تنظیم مصرف مواد غذایی پیچیده است و شامل چندین کنترل در اثر نشانه های محیطی و مسیرهای شناختی، حسی، متابولیکی، غدد درون ریز و عصبی است. خواص ارزنده غذا می تواند سیگنال های اولیه تولید شده در مراکز هموستاتیک را سرکوب کند.  همچنین، مواد غذایی و داروها درگیر مسیرهای پاداش مغز هستند و هر دو باعث آزاد شدن دوپامین می شوند. با این حال، بین نحوه عمل مواد غذایی و دارو ها تفاوت های اساسی، هم از نظر کیفی و هم کمی وجود دارد. معمولا سوء مصرف داروهای اعتیاد آور به صورت غیر طبیعی تأثیر دوپامین را طولانی می کنند، در حالی که مصرف غذای خوش طعم اینگونه نیست. بعلاوه، اعتیاد با تجربه ذهنی فرد تعیین می شود. آزاد شدن مقدار مشخص دوپامین و فعال سازی سیستم پاداش مغز شرایط لازم و کافی برای اعتیاد نیست. سرانجام، تجربیات فردی و تنوع ژنتیکی باعث تفاوت هایی در نحوه واکنش پاداش مغز می شود. در زندگی واقعی، این پاسخ های مغزی توسط عوامل دیگر نظیر گزینه های پاداش، شناخت و تأثیرات محیطی تعدیل می شوند.