Maryam Esfandiari

1 Clinica Mandometer, Carolina Institutet

alimentar

Vasileios Papapanagiotou

2 Departamentul de inginerie electrică și computerizată, Universitatea Aristotel din Salonic

Christos Diou

2 Departamentul de inginerie electrică și computerizată, Universitatea Aristotel din Salonic

Modjtaba Zandian

1 Clinica Mandometer, Carolina Institutet

Jenny Nolstam

1 Clinica Mandometer, Carolina Institutet

Per Södersten

1 Clinica Mandometer, Carolina Institutet

Cecilia Bergh

1 Clinica Mandometer, Carolina Institutet

Abstract

Subiecții mănâncă alimente dintr-o farfurie care se află pe o cântare conectată la un computer care înregistrează pierderea în greutate a farfuriei în timpul mesei și alcătuiește o curbă a aportului alimentar, a duratei mesei și a ratei de consum, modelată printr-o ecuație pătratică. Scopul metodei este de a schimba comportamentul alimentar prin furnizarea de feedback vizual pe ecranul computerului la care subiectul se poate adapta, deoarece propria sa rată de mâncare apare pe ecran în timpul mesei. Datele generate de metodă sunt analizate automat și adaptate la ecuația pătratică utilizând un algoritm personalizat. Metoda are avantajul de a înregistra obiectiv comportamentul alimentar și oferă posibilitatea schimbării comportamentului alimentar atât în ​​experimente, cât și în practica clinică. O limitare poate fi că subiecții experimentali sunt afectați de metodă. Aceeași limitare poate fi un avantaj în practica clinică, deoarece comportamentul alimentar este mai ușor stabilizat prin metodă. Un tratament care utilizează această metodă a normalizat greutatea corporală și a redat starea de sănătate a câtorva sute de pacienți cu anorexie nervoasă și alte tulburări de alimentație și a redus greutatea și a îmbunătățit starea de sănătate a pacienților supraponderali.

Introducere

Dispozitivul prezentat aici este utilizat pentru a restabili greutatea corporală și sănătatea pacienților sub și supraponderali, controlând rata de consum și consumul de alimente prin feedback vizual furnizat pe ecranul computerului în timpul mesei. Se compune dintr-un cântar electronic personalizat și un computer, de exemplu, un smartphone. O aplicație permite unui subiect să conecteze smartphone-ul la cântar prin Bluetooth. Odată ce smartphone-ul este conectat la cântar, subiectul pune o farfurie pe cântar și mâncare pe farfurie și începe să mănânce. La intervale regulate, pe ecran apare o scară de evaluare și subiectului i se cere să evalueze sentimentul de plenitudine. Scara de evaluare poate fi deconectată, în funcție de scopul experimentului sau de intervenția clinică. În scopuri experimentale și clinice, pe ecranul smartphone-ului sunt afișate o curbă de referință pentru rata de consum și o curbă de referință pentru senzația de plenitudine. Subiectul se poate adapta la curbele de referință, deoarece rata de mâncare și gradul de plenitudine apar pe ecran în timpul mesei.

Dispozitivul înregistrează scăderea greutății farfuriei pe măsură ce alimentele sunt consumate și evaluările de plenitudine pe parcursul mesei și stochează înregistrările. Datele privind pierderea în greutate sunt utilizate pentru a produce un model pătratic al curbei consumului alimentar cumulativ (CFI): y = kx 2 + lx, unde y = cantitatea de mâncare consumată, k = modificarea ratei de consum pe parcursul mesei și l = rata inițială de mâncare1. Curba CFI se bazează pe modelarea următoarelor trei acțiuni în timpul mesei: mușcătură, adăugare de alimente și artefact (modificări ale greutății fără legătură cu consumul de alimente). Aceste acțiuni sunt mapate pe simboluri non-terminale ale unei gramatici fără context (CFG) 2. Înregistrarea, după pre-procesare, este partiționată în intervale de timp corespunzătoare modificărilor de greutate (bazate pe derivate directe și coeficienți delta), care sunt apoi mapate la simbolurile terminale CFG. CFG permite apoi o estimare a celei mai probabile interpretări a mesei, presupunând independența pentru fiecare eveniment.

Dispozitivul este utilizat atât în ​​cercetare, cât și în practica clinică. A fost utilizat mai întâi pentru a trata pacienții cu anorexie nervoasă și alte tulburări de alimentație și ulterior pentru a trata pacienții cu greutate severă.

Mâncarea asistată de feedback vizual are următoarea bază științifică. Animalele, inclusiv oamenii, au evoluat pentru a mânca multe alimente diferite, dar aleg ce să mănânce în condiții de „bufet” 3,4. Cu toate acestea, acestea sunt echipate, din punct de vedere anatomic și comportamental, pentru a mânca orice alimente disponibile dacă condițiile sunt compromise3,4, iar comportamentul alimentar, în special mestecatul, a fost, prin urmare, un factor principal al evoluției capului uman, inclusiv a creierului și a masticatorului aparat3. Prin urmare, modelul de a mânca poate fi mai important pentru controlul greutății corporale decât tipul de alimente consumate. În sprijin, intervenția de dietă are un efect minor, dacă există, asupra normalizării greutății corporale5 și dispozitivul descris aici poate, de exemplu, să ajute copiii de la școală să mănânce o cantitate normală de alimente atunci când este provocat să mănânce rapid în timpul prânzului școlar6 și să inverseze efectul unei perioade scurte. a postului la consumul de alimente la femei și bărbați tineri7.

Neuroștiința presupune că cauza problemelor de greutate este depusă în creier8. Cu toate acestea, este puțin probabil ca sutele de milioane de oameni din lume, care acum cântăresc prea mult9, să dezvolte problema din cauza unei anomalii neuronale înainte de creșterea în greutate. Este mai probabil ca anomaliile neuronale10, precum și anomaliile medicale11, să se dezvolte ca efect al consumului excesiv12, cu excepția, probabil, în unele genotipuri rare13.

Un posibil motiv pentru care neuroștiința nu reușește să explice problemele greutății corporale este deoarece presupunerea sa de bază este incorectă, adică greutatea corporală este menținută aproape constantă prin intermediul controalelor neuronale excitatorii/inhibitoare exercitate asupra comportamentului alimentar8. Orice inhibiție pe care o poate exercita creierul nu a împiedicat, în mod evident, sute de milioane de oameni să devină grav supraponderali recent9. O mai bună înțelegere a rolului creierului în alimentație a rezultat din descoperirea că peptidele hipotalamice s-au gândit cândva să stimuleze actul alimentar în loc să permită căutarea hranei, chiar în detrimentul aportului de alimente14,15. Aceste rezultate, care au fost confirmate recent16,17, susțin opinia că greutatea corporală este menținută la un nivel sănătos numai atunci când prețul fizic al alimentelor este ridicat, o afecțiune denumită „fenoptipul homeostatic uman” 18. Având în vedere multiplicitatea rețelelor cerebrale și genetice implicate în comportamentul alimentar și, de asemenea, în alte comportamente19, ar fi dificil, dacă este posibil, să scădem sau să creștem greutatea corporală prin manipularea unui sistem de neurotransmițători sau doi. Având în vedere aceste considerații, nu este deloc surprinzător faptul că intervenția farmacologică are efecte minime sau nu are efecte asupra greutății corporale atât în ​​cazul supraponderelor grave20, cât și în cele subponderale21.

Este ironic faptul că unele dintre aceste descoperiri recente confirmă doar predicțiile referitoare la rolul dietelor, genelor, creierului și activității fizice în reglarea greutății corporale făcute de Mayer în 1953 deja22. Ca alternativă, comportamentul alimentar poate avea un rol cauzal în controlul greutății corporale, iar neuroștiința și genetică pot avea un mecanism greșit de cauză. În sprijin, consumul zilnic de-a lungul anului se străduiește să maximizeze aportul de alimente la om, împingând greutatea corporală în sus pentru a contracara orice influență a deficitului de alimente23. În fenotipul homeostatic uman, influența acestui tip de supraalimentare fiziologică este contrabalansată de efortul fizic necesar pentru obținerea hranei18. Deoarece acest efort este aproape de zero astăzi, oamenii au nevoie de sprijin extern pentru a menține o greutate corporală scăzută sănătoasă. Acest suport este oferit de dispozitivul actual.

În loc să vizeze comportamentul alimentar, tratamentele standard pentru tulburările de alimentație vizează simptomele psihologice ale pacienților. În medie, 30% dintre pacienți renunță la aceste tratamente, mai puțin de 50% intră în remisie, deși rămân simptomatici și cel puțin 30% recidivează în decurs de un an de la externare24. Cu toate acestea, s-a constatat cu mult timp în urmă că tratarea comportamentului alimentar are un efect mai bun decât tratarea simptomelor psihologice25. Această constatare a fost reprodusă mai recent prin utilizarea dispozitivului descris în acest raport. Prin această metodă, se estimează că 75% dintre pacienții cu tulburări de alimentație intră în remisie și 10% recidivează pe parcursul a cinci ani de urmărire26, o îmbunătățire față de standardele de îngrijire24.

Deși rata consumului a crescut la pacienții grav supraponderali, relația cauză-efect dintre rata consumului și greutatea corporală nu a fost clarificată, iar rata consumului a fost determinată de chestionare27. Dispozitivul descris aici face posibilă măsurarea obiectivă a ratei de consum și a consumului de alimente și, atunci când este utilizat pentru a reduce aceste două măsuri, s-a demonstrat că este mai eficient în scăderea greutății corporale și îmbunătățirea stării de sănătate decât dieta standard și intervenția la efort la adolescenții cu greutate severă28.

Principiul înregistrării comportamentului alimentar utilizat în prezentul dispozitiv a fost descris cu mult timp în urmă29,30,31 și, de atunci, a fost folosit în experimente pentru a înregistra și modifica rata consumului de alimente1,6,7,32,33. Cu toate acestea, nu a fost utilizat pentru tratarea pacienților sub și supraponderali în afara studiilor clinice și în practica clinică. O parte a programului clinic implică utilizarea dispozitivului acasă și în viața de zi cu zi. S-a dovedit că este ușor de utilizat atât în ​​cercetarea de laborator, cât și în practica clinică.

Protocol

Toate lucrările pe subiecți experimentali și pacienți au fost aprobate de Comitetul Central de Evaluare Etică din Stockholm, Suedia.