Smaakverwerking in gezonde mannen, onderzocht met fMRI

De manier waarop het binnenkomen van informatie over een voedingsmiddel
verwerkt wordt in de hersenen is afhankelijk van veel verschillende factoren
(bijv. smaakintensiteit en aangenaamheid). De manier waarop de neurale
verwerking van complexe smaken verschilt tussen producten die variëren in deze
factoren is tot op heden onvoldoende onderzocht. Hierin doelt 'complexe smaak'
op een smaak die zowel smaak als een geur bevat. Hoewel er in fMRI
smaak-onderzoek veelal gebruik wordt gemaakt van basissmaken (zoet, zuur, zout,
bitter) komen we in het dagelijkse leven vooral complexe smaken tegen.

In vorige studies van onze groep is aangetoond dat verschillende activatie
patronen in de insula gerelateerd zijn aan de verwerking van intensiteit en de
aangenaamheid van basissmaken. Ook vonden we verschillende neurale netwerken
voor het verwerken van een aangename en onaangename complexe smaken. De regio*s
die betrokken zijn bij het verwerken van deze aangename en onaangename smaken
reageren ook op het zien van gezichtsuitdrukkingen en het ervaren van emoties.

In de huidige studie verwachten we 1) de neurale patronen van aangenaamheid en
intensiteit van elkaar te kunnen onderscheiden voor complexe smaken en 2) de
netwerken die aangenaamheid verwerken te kunnen scheiden bij het laten zien van
plaatjes met een positieve en negatie lading. Daarmee laten we zien dat deze
hersennetwerken die gevonden zijn in de vorige studie niet specifiek voor
voeding zijn maar meer universeel.

In deze studie worden fMRI en gedragsmaten gecombineerd. De proefpersonen
ondergaan een fMRI scan sessie waarin ze verschillende plaatjes van het
International Affective Picture System (IAPS) te zien krijgen. Dit is een
methode die vaak gebruikt wordt bij het onderzoeken van emoties. Daarnaast
krijgen de proefpersonen vier herhalingen van twee limonade oplossingen (acht
cycli). Eén limonade is lekker, de andere is niet lekker. De niet lekkere
limonade wordt gemaakt door vissaus toe te voegen. Welke limonade dat is,
balanceren we over proefpersonen. De limonade oplossingen worden in vijf
verschillende intensiteiten aangeboden en variëren van totaal niet intens tot
erg intens. De limonade wordt opgelost in kraanwater. Na iedere oplossing wordt
de mond gereinigd, dit wordt ook gedaan met kraanwater. Iedere cyclus bestaat
uit één herhaling van één limonade smaak waarin alle vijf intensiteiten in
oplopende volgorde worden aangeboden. De volgorde van herhalingen en smaken
wordt pseudo-gerandomiseerd, gebalanceerd en gecounter-balanceerd per
proefpersoon. De gedragsmaten bestaan uit een score die aangeeft hoe lekker of
vies een product gevonden wordt (*pleasantness*) en een intensiteit rating. De
proefpersonen zullen iedere toegediende stimulus op deze maten beoordelen, dit
geldt voor zowel de smaken als de IAPS plaatjes die ze te zien krijgen. In de
fMRI analyse worden deze gedragsmaten meegenomen als covariaten. Met behulp van
de *liking* scores kunnen de activatie patronen van een proefpersoon
gerelateerd worden aan de stimuli die ze lekker of vies vinden. Door gebruik
van de intensiteit scores kan het activatie patroon dat verantwoordelijk is
voor intensiteit bepaald worden. Met behulp van de IAPS dataset kan worden
vastgesteld of de neurale response in reactie op lekkere of vieze drankjes
specifiek zijn voor voedingsmiddelen of dat het meer universele patronen zijn
voor een positieve of negatieve response op een stimulus. Naast de reeds
beschreven maten worden ook de hartslag en ademhaling geregistreerd. Door dit
te meten kan ruis uit de data gefilterd worden die veroorzaakt wordt door deze
natuurlijke processen. Deze studie is *single-blind*, de onderzoeker weet welke
smaak de proefpersoon toegediend krijgt maar de proefpersoon weet dat niet.
Tijdens de intake-sessie wordt de proefpersonen wel verteld wat de drankjes
zijn die ze te drinken krijgen.

Functional MRI (fMRI) staat bekend als een veilige techniek; er zijn geen
risico*s gevonden die direct verbonden zijn aan het ondergaan van een fMRI
scan. Boven bepaalde grenzen kan een zekere hitte en/of jeukend/tintelend
gevoel ervaren worden (door stimulatie van perifere zenuw-einden). De
magnetische velden die in deze studie gebruikt worden (3 Tesla) zijn vele malen
minder krachtig dan de grens waarop effect ervaren wordt. Voor onderzoek wordt
3 Tesla vaak gebruikt en binnen Nederland worden zelfs velden van 7 Tesla
gebruikt zonder dat er nadelige effecten gevonden worden. De data die verkregen
wordt door de functionele en anatomische scans wordt alleen voor
onderzoeksdoeleinden gebruikt.

Door het sterke magnetische veld dat bij MRI gebruikt wordt kunnen magnetische
deeltjes die in de hersenen of de ogen zitten en elektrische apparaten die in
het lichaam zitten (insulinepom, pacemakers) gaan bewegen. Ook kan hitte
ontstaan in niet lichaamseigen metalen (zoals rode tatoeages en protheses). Om
te voorkomen dat een van de hierboven beschreven situaties plaats zal vinden
zullen potentiële proefpersonen eerst een MRI veiligheidsvragenlijst invullen.
Alleen wanneer geen van de exclusie criteria aanwezig zijn mag een persoon
deelnemen aan het onderzoek.

Doordat de MRI scanner een nauwe buis is kan een gevoel van claustrofobie
ontstaan. Om het risico hierop te verkleinen worden: 1) proefpersonen expliciet
gevraagd of ze last hebben van claustrofobie, 2) wordt de proefpersoon gevraagd
een korte tijd in een dummy scanner te verblijven, en 3) wordt vooraf en
gedurende het experiment gevraagd of de proefpersoon zich nog goed voelt.
Daarnaast is er een alarm aanwezig dat de proefpersoon kan gebruiken om aan te
geven dat het experiment afgebroken moet worden. Ook is een van de onderzoekers
constant aanwezig gedurende de scan sessie. Dit is in primair om de stimuli toe
te dienen maar stelt de onderzoeker ook in de mogelijkheid om de mentale staat
van de proefpersonen te monitoren. Tijdens een fMRI scan klinkt een constant
luid geluid, daarom krijgt de proefpersoon oordopjes in. Daarnaast ligt het
hoofd in een coil en worden er kussentjes langs het hoofd geschoven om te
zorgen dat het hoofd stilgehouden wordt, deze sensatie kan vergeleken worden
met het dragen van een wat ruime motorhelm.

De belasting van de deelnemers bestaat uit: een telefonische screening, waarin
nagegaan wordt of de proefpersoon aan alle inclusie criteria voldoet en geen
exclusie criteria aanwezig zijn. daarna krijgen de proefpersonen een
intake-sessie, daarin zullen ze verschillende drankjes proeven, zowel vieze als
lekkere. Dit is nodig om de correcte stimuli voor tijdens de scansessie te
bepalen zodat de proefpersoon zo min mogelijk limonade hoeft in te nemen
tijdens de scansessie. Voorafgaande aan iedere sessie zal de deelnemer een
veiligheidsvragenlijst invullen.

De scansessie zal plaatsvinden tussen 8:00 en 18:00 uur. We zullen de
proefpersonen vragen 3 uur voorafgaande aan het onderzoek te stoppen met eten
en drinken, zodat we lichte honger induceren, wat tot een beter meetbare
response leidt in de fMRI data.

Gedurende de scansessie krijgt de proefpersoon verschillende drankjes te
proeven. Per keer wordt ongeveer 2 ml vloeistof gegeven met een totaal van
ongeveer 180 ml. In vorige studies (METc2012/090 en METc2011/151) bleek het
drinken van 2 ml per keer en een totaal van 240 ml in een liggende positie geen
probleem. Gebaseerd op deze voorgaande ervaringen verwachten we dan ook geen
problemen bij het toedienen van de vloeistoffen bij deze onderzoekspopulatie.
De deelnemers krijgen twee soorten limonade, één met een lekkere smaak en één
met een onprettige smaak. De drankjes worden gemaakt met producten die
verkrijgbaar zijn in de supermarkt. De energetische waarde van de drankjes
wordt gelijk gehouden met behulp van een smaakloos koolhydraatpoeder
(Fantomalt). Dit is een dieetproduct dat vrij verkrijgbaar is en dat normaliter
gebruikt wordt bij mensen met een verhoogde energie behoefte, de aanbevolen
hoeveelheid voor deze mensen is minimaal 100 gram per dag. In de huidige studie
zal hier slechts een fractie van gebruikt worden.

Naast het proeven van verschillende drankjes moeten de proefpersonen ook een
aantal plaatjes bekijken van de IAPS set. In deze set zitten plaatjes van
dagelijkse gebruiksvoorwerpen tot meer explicite plaatjes die een aversieve
reactie moeten triggeren, daarnaast zijn ook aangename plaatjes aanwezig. Deze
plaatjes set is specifiek ontwikkeld voor onderzoek naar emoties en is
succesvol gebleken in het triggeren van de bedoelde emoties. Uit onderzoek is
gebleken dat het effect van het zien van een vervelend plaatje op de stemming
maar voor beperkte tijd invloed heeft. Nadelige effecten zijn daarom niet te
verwachten.

Voor de proefpersonen zijn geen directe voordelen verbonden aan het deelnemen
van deze studie.