青少年對快餐廣告的神經反應可以預測攝入量

• 2020 年 2 月 24 日
• 筆記

肥胖問題目前已經成為了全球問題之一，並且在發達國家更為嚴重。減肥甚至於了成為了很多人的口頭禪，將其視為和學習一樣的終生計劃。在眾多導致肥胖的因素中，食品廣告是導致肥胖的一個主要因素，快餐(Fast Food,FF)餐館是其中最大的廣告商。但是關於食品廣告對青少年的影響的研究還很缺乏，之前也沒有研究對青少年食品攝入的神經預測因子進行過調查。與獎賞有關的神經系統可能是理解食品廣告如何驅動食品攝入的關鍵。

因此，來自美國密歇根大學的研究者在著名期刊American Journal of Clinical Nutrition（美國臨床營養學雜誌）發文，研究了青少年對不健康和更健康的快餐廣告的神經反應是如何預測食物攝入量的。研究人員對171名青少年(13歲至16歲)進行了橫斷面研究，這些青少年的體重從正常到肥胖不等。然後，這些被試首先觀看了快餐廣告（健康食物和不健康食物）並在觀看的同時獲取fMRI影像作為神經反應的衡量指標，然後在模擬的快餐餐廳用餐，作者通過在觀看廣告任務中收集的被試對不健康的和健康的食物的神經反應來預測其在模擬用餐任務中的攝入量。

結果發現，獎賞相關區域對不健康的快餐廣告的神經活動增強能夠預測更大的食物攝入(伏隔核，r = 0.29;尾狀核，r = 0.27)。對健康食品廣告更大的神經反應在與獎勵相關的區域(即伏隔核，r = 0.24)、與記憶相關的區域（如海馬區r = 0.32)和感覺運動區(如前小腦 r = 0.33)預測了更大的總食物攝入量和更不健康的食物攝入量，但對健康食物的攝入量無預測能力。最後，被試對不健康的快餐廣告相比於對健康的快餐廣告在視覺注意和突顯網路的重要腦區(例如，楔前葉，r =0.35)的更低的神經反應能夠顯著預測健康食物的攝入量。

這些發現表明，快餐廣告通過獎勵機制導致青少年暴飲暴食。來自快餐餐館的健康廣告不太可能鼓勵人們攝入更健康的食物，但減少不健康的快餐廣告吸引注意力的干預措施可能是有益的。總而言之，全面減少青少年快餐廣告曝光量可能是最有效的方法。

研究背景：

針對青少年的食品廣告被認為是導致全球肥胖率不斷上升的一個重要因素，而接觸不健康食品廣告與攝入更多高熱量、缺乏營養的食品有關。青少年是食品廣告的主要目標，但只有小於等於11歲的兒童才能通過行業自律得到保護。快餐店公司是兒童和青少年的主要廣告商，而快餐廣告通常以不健康食品為特色。越來越多以健康食品為特色的廣告被提出作為一種鼓勵更健康食品攝入的策略，但對於快餐餐廳的健康食品廣告影響飲食行為的能力卻知之甚少。食品廣告可以通過啟動自動的，有時是無意識的，生理和心理的反應來影響人們的行為，而這些反應是很難抵禦的。快餐廣告吸引與獎勵相關的神經系統的能力可能是其有效性的關鍵。

目前，神經成像研究已經超越了識別神經活動的基本模式，使用大腦反應作為重要行為的預測因子已經成為類似研究的主要方法，這使得它可以成為研究食品廣告如何影響食物攝入量的一種有用的方法。在成年人中，伏隔核(NAcc)對食物影像的反應越強烈，就越能預測食物攝入量的增加。相比於成年人，青少年可能更容易受到食品廣告的獎勵本質的影響，因為與獎勵相關的系統在這一發展階段得到加強。目前還沒有研究調查神經反應(對任何類型的刺激)是否能預測青少年的食物攝入量。研究對食物廣告的神經反應是否能預測青少年的食物攝入量，是確定食物攝入量的神經預測因子以及食物廣告在這個年齡段增加食物攝入量的機制的重要一步。但到目前為止，還沒有研究對相關問題進行探討。

目前這項研究的主要目的是調查青少年對不健康和更健康的快餐廣告的神經反應是如何相互關聯的。在目前的研究中，171名青少年(13歲16歲)觀看了不健康的快餐廣告(如芝士漢堡、炸薯條)、更健康的快餐廣告(如沙拉、烤雞三明治)和非食品廣告(如手機廣告)。然後，被試可以在模擬的快餐餐廳中食用快餐廣告中的食物，這些食物的營養成分各不相同(如芝士漢堡、沙拉)。作者假設，更大的獎勵相關的神經反應，特別是在NAcc（伏隔核），對不健康的快餐廣告，將預測更大的不健康的食物攝入總和。並且，對更健康的快餐廣告做出更大的獎勵相關的神經反應，將預示著更健康的食物攝入。

研究方法：

參與研究的被試是193名青少年[99名女性，94名男性;平均年齡= 14.28 +1.03年;範圍= 13-16 歲;平均BMI (kg/m2) =24.10+5.35;BMI zscore = 0.87+ 0.92;健康體重:n = 103 (53.4%);超重:n = 48 (24.9%);肥胖人數:n = 42(21.2%)]。被試來源於以下種族和民族背景:8.9%的西班牙裔美國人，2.6%的美國印第安人/阿拉斯加原住民，2.1%的亞裔美國人，14.1%的黑人，70.3%的白人，2.6%的其他，6.3%的混合，2.1%未知。被試被招募參與一項關於大腦如何對廣告做出反應的研究。入選標準為年齡13、16歲、以英語為母語的青少年。

排除標準是目前是否使用精神藥物或非法藥物，終生精神障礙，BMI百分位數<5%，或fMRI禁藥(如金屬植入物的存在)。共有186名青少年完成了fMRI掃描。9名被試在掃描過程中表現出過度的運動。2名被試的fMRI數據由於採集誤差導致數據輸出改變，數據無法使用。完成fMRI掃描的兩名被試沒有完成食物攝入任務，兩名被試的食物攝入數據是統計上的異常值(>離均值3 SDs)，被排除在分析之外。因此，最終的樣本包括171名被試。

實驗順序

所有程式都經過了密歇根大學機構審查委員會的審查和批准。被試分別在兩天來實驗室。第一天，被試提供書面同意，法定監護人根據《赫爾辛基宣言》提供書面知情同意。在第一次實驗中，被試在模擬掃描儀中完成了一次模擬掃描。在完成了fMRI商業神經成像範式的基準線評估後，被試平均返回第二次參與快餐模擬餐廳實驗，訪問時間間隔平均為4.14 +2.91天，然後在模擬的快餐餐廳用餐。主要結果變數是模擬快餐餐廳的食物攝入量。

掃描流程

被試被要求定期進食，但在掃描前最後一餐後不要進食或喝飲料(除了水)。超過87%的掃描發生在15:00到18:00之間，而其餘的掃描發生在10:30到14:00之間。到達後，被試將自己的飢餓程度從1(完全不餓)到100(極度飢餓)打分;如果評分是70分，被試會得到一份小點心，把他們的飢餓感恢復到正常狀態。總共有7%的人得到了一份零食(n = 13)(例如，餅乾，水果)。

總掃描時間為45分鐘，包括休息以及T1掃描。被試被要求觀看廣告。為了讓被試更認真的觀看這些短片，被試被告知他們將在掃描後完成一項廣告識別任務。平均而言，被試正確識別了76.6%的快餐廣告。

人體測量

被試的身高和體重被收集（被試沒有穿夾克、襪子或鞋子等），使用O』Leary Acrylic Stadiometer厘米尺and DetectoPortable Scal公斤(最接近的十分之一)測量儀。根據疾病預防控制中心的生長圖計算體重指數（BMI）和年齡和性別的z分數。

fMRI廣告程式

功能磁共振成像中被試觀看的廣告主要是通常被青少年觀看的快餐餐廳的商業廣告。快餐廣告通常和非食品廣告一起播出。因此，為了增加外部有效性和提供一個非食物比較的商業廣告，手機廣告與快餐廣告一起被納入fMRI廣告程式中。之所以選擇手機，是因為它們經常做廣告，而且是一種與青少年相關的產品。根據尼爾森全國總收視率數據，McDonalds,Wendy』s, AT&T, 和Verizon公司在2012年青少年(12 – 14歲)觀看廣告最多的20家公司中排名前20。因此，作者的刺激材料包括麥當勞和Wendy ' s(例如，炸雞三明治)的20個快餐廣告，麥當勞和Wendy ' s(例如，烤雞沙拉)的20個快餐廣告，以及AT&T和Verizon(例如，iPhone)的20個手機廣告。快餐廣告中所示的健康食品使用營養分析指數(NPI)評估,這是一個改編自英國使用的營養分析系統，可以基於數值營養資訊(例如,卡路里,糖、脂肪)來客觀的衡量總體營養品質，從而來識別更健康的食物,該系統可以用於兒童。

NPI得分範圍從1到100，較低的得分表明較不健康的項目。食物因含有應被限制的營養成分(如飽和脂肪、糖、鈉)而失分，而應被提倡的營養成分(如纖維、蛋白質、水果/蔬菜)則加分。在英國，NPI得分為64分的食品被認為是可以在電視上向兒童做廣告的健康食品。不健康的快餐廣告中的食物平均NPI得分為44.05±4.21，健康快餐廣告中的食物平均NPI得分為70.20±3.86。

範例中的每個商業廣告持續了大約15秒，並且只顯示了一次。每個廣告之間是一個固定的十字交叉(4-8秒)(圖1)。商業廣告的順序（不健康的快餐，更健康的快餐，手機)被隨機分配到每一組，4組的順序被隨機分配到被試身上。

圖1 fMRI廣告實驗流程

在fMRI廣告實驗結束後，每個被試對廣告進行了「喜歡」和「不喜歡」的評分，使用五度量表。

食物攝入任務

在快餐實驗室掃描後評估食物攝入量。實驗室被設計成模擬快餐餐廳，包括攤位、菜單和食物準備站。為了提供快餐餐廳的潛在味覺刺激，在被試進入模擬的快餐餐廳之前，他們先做了炸薯條。提供給被試的菜單選項與快餐廣告中的相似:不健康食品（芝士漢堡，炸薯條)和更健康的食物(如烤雞三明治，沙拉)(完整的食物和營養資訊見補充材料的表2)。被試被告知，他們可以想點多少就點多少，而且有無限的用餐時間。在提供食物和飲料之前，以及在被試吃完東西之後，食物和飲料的重量要精確到十分之一克。剩下的食物和飲料從最初的重量中減去，以量化消耗量。基於每個項目的標準營養資訊用來計算消耗的不健康和更健康的食物的能量資訊（千卡）。為了評估被試的總食物攝入量(取決於不健康和健康食物攝入量的總和)，作者計算了不健康和健康食物攝入量（千卡/kilocalories）。

補充圖 模擬快餐餐廳遊戲

核磁數據採集及處理

數據是用GE DiscoveryMR750 3T掃描儀獲得的。每個被試共收集156張全腦功能像（分共4個run收集）。

功能像參數：TR= 2000ms; TE =30 ms;翻轉角度= 90;FOV = 22 22平方厘米;矩陣= 64* 64;43層，軸向掃描，體素大學= 3.44 *3.44* 3.0mm。

T1結構像參數：TR = 12.3 ms;TE =5.2 ms;反轉時間(TI) = 500ms;翻轉角度= 15;FOV = 22 cm2;體素大小= 1*1*1mm。

作者使用了多個預處理軟體來處理功能影像。首先，使用ART工具包進行了絕對頭動的頭動估計（閾值為1.5mm和全腦均值訊號的3倍SD），並使用SPM進行頭動校正，然後作者手動調整了每個被試的功能像和結構像的原點位置，也就是進行原點矯正（SPM，display）。然後使用FSL進行剝頭皮處理（Bet功能），其後使用SPM中DARTEL功能對影像進行了兩步配准法，將功能像配准至MNI標準空間。最後使用了8mm的高斯平滑核進行空間平滑。

一階建模中，作者給每個被試的一階線性模型建立了三個條件（contrast），包括健康食物廣告、不健康廣告和手機廣告，把每個被試的頭動文件作為協變數進行處理，使用一個128 s的高通濾波（SPM默認），然後和標準HRF卷積（double gamma）。

然後作者對每個被試建立了如下比較，健康食物廣告和不健康食物廣告的比較（健康食物</>不健康食物）、健康食物廣告和手機廣告的比較以及不健康食物廣告和手機廣告的比較。為了測試在快餐實驗室中，對不同營養成分的食物廣告的神經反應是否預示著不健康和更健康的食物攝入，所以作者建立了三個回歸模型，分別將不健康食物廣告>健康食物廣告、不健康食物廣告>手機廣告和健康食物>手機廣告的對比影像結果放入模型，作為因變數，然後將健康食物攝入和不健康食物攝入作為預測因子，同時，作者還對總攝入量進行了平行回歸，所有的二階回歸模型都將飢餓程度作為無興趣的協變數，因為在當前的研究中，飢餓調節了對食物刺激的神經反應，並且飢餓是食物攝入的預測因子。

在當前的研究中，性別、對不健康快餐項目的喜愛程度的自我報告和健康快餐項目的自我報告喜愛預測了食物攝入量，並且在所有二級回歸模型中都被作為不感興趣的協變數包括在內。同時，在當前的研究中，BMI並不是食物攝入量的預測因子，因此也沒有被納入協變數。作者還進行了探索性分析，以檢驗BMI是否有調節作用，但調節作用也不顯著(P值均為>0.05)。

在多重線性回歸分析的全腦分析中應用了一個灰質mask，然後使用AFNI中常用的cluster-wise的Alphasim校正方法，體素層面p小於0.001，cluster大小閾值為大於等於52，cluster p為0.05。通過Z值求得了R值（回歸的效應量）。

作者還做了基於感興趣區的分析，對前人研究中出現的NAcc區域（x = −9, y = 6, z= −4左側，右側x = 9, y = 6, z =−4）進行了感興趣區分析。感興趣區的分析用的FEW的體素級校正，p小於0.05.

最後，作者發現總攝入量是符合正態分布的，但是不健康食物和健康食物攝入量是不符合正態分布的，因為有些被試只攝入了不健康食物或者健康食物。因此，作者把用於SPM回歸分析中那些顯著團塊區域使用marsbar提取了beta值，然後在R中利用零膨脹負二回歸模型（零膨脹模型，英語：Zero-inflated models，是人們在社會科學、自然中的計數資料的實際研究中，觀察事件發生數中含有大量的零值。）進行了相同條件的回歸分析。

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第六屆任務態fMRI專題班（重慶）

研究結果

廣告喜歡程度的個人評分

被試對不健康食品(平均2.85 +0.60分)比健康食品(平均2.68 +0.58分)的自我報告喜愛程度更高[t(170)=3.975;P<0.001]。被試對廣告中出現的手機的喜愛程度(平均3.05 0.49分)高於不健康的食品廣告[t(170)=3.98;P<0.001]和健康食品的廣告[t(170) = 7.03;P< 0.001]。

對攝入量具有預測能力的非神經反應變數

參與者平均消耗759.38 +423.57總千卡，568.58 +450.62千卡不健康食品，190.80 + 222.70千卡健康食品。不健康食品攝入與健康食品攝入呈負相關(r = 0.37;P <0.001)。對廣告中出現的不健康食品的喜愛程度能夠顯著預測攝入總量(r = 0.28;P < 0.001)和不健康食品攝入量(r = 0.27;(P <0.001)，但能預測更健康的食物攝入量(r = 0.09;P = 0.23)。

對廣告中出現的健康食品的喜愛程度預測了總食物攝入量(r = 0.17;P =0.03)，但不影響健康或更健康的食物單獨攝入(P值>0.10)。飢餓評級與較高的總食物攝入量呈正相關(r = 0.32;P <0.001)和不健康食品攝入同樣呈正相關(r = 0.26;(P = 0.001)。

男性的總食物攝取量(平均值為909.39 + 442.78千卡)及不健康食物攝取量(平均值為704.14+ 468.09千卡)明顯多於女性(總食物攝取量=平均值為621.17+354.74總千卡，不健康食品平均攝入量= 443.68+ 397.10不健康千卡):t(169) = 4.67(P < 0.001)，t(169) = 3.93 (P < 0.001)。（男生比女生看起啦更容易發福真的是有深刻的原因的）

健康食物攝取量無性別差異[t(169) = 0.66;P= 0.51)。BMI與總、不健康或更健康的食物攝入量無顯著相關(P值= 0.73)。

對攝入總量具有預測能力的神經反應

全腦分析顯示，不健康食物廣告>手機廣告的對比條件下，右側尾狀核(MNI坐標:12、8、2、Z =3.85;k = 70;r = 0.29，圖2 A)的激活強度和食物攝取總量顯著正相關。當從分析中排除統計異常值後，該結果仍舊顯著(從平均參數估計中排除>3 SDs) (Z =3.75;k = 60;r = 0.29)。進一步的，健康食物廣告>手機廣告條件下，右側海馬體(r = 0.33)延伸至右前小腦(r = 0.32和r = 0.30)的團塊中的Bold反應與總食物攝入呈正相關。

ROI分析發現，不健康的快餐廣告>手機廣告條件下的右側NAcc（伏隔核）的BOLD響應越高(圖3A;MNI坐標:12,11,1;Z =3.55;pFWE = 0.003;r = 0.27)，被試的食物攝取總量越大。

圖2 不健康食物廣告相關分析結果

注:圖2A是在不健康食物廣告>手機廣告條件下，尾狀核的激活值能夠顯著預測總攝入量，圖2B是在不健康食物廣告>手機廣告條件下，尾狀核的激活值能顯著預測不健康食物攝入量，圖2C是楔前頁在不健康食物>健康食物的激活值能夠顯著預測健康食物的攝入量（負相關，即不健康食物激活值在這一區域激活越強，健康食物攝入量越少，注意，非因果關係）

圖三 ROI相關分析結果

註：圖3A是不健康食物大於健康食物條件下，ROI分析在NAcc區域發現不健康食物廣告引起的激活在該區域越強，食物攝入總量越大。同時健康食物廣告在NAcc區域大於手機廣告的激活值可以顯著預測食物的攝入總量（圖3B）。圖3C是健康食物廣告在NAcc區域大於手機廣告的激活值可以顯著預測不健康食物的攝入量。

對快餐廣告的神經反應是不健康食品攝入的預測因子

全腦分析顯示，在不健康的快餐廣告>手機廣告條件下，右側尾狀核一直延伸到右側丘腦(r = 0.28)的一個團塊中的Bold反應(圖2B;r =0.28;P < 0.001)和不健康的食物攝入量呈正相關。當分析不包括離群值時(> 3 SDs離均值參數估計)依然顯著(Z = 3.75;k =61;r = 0.29)。

在更健康食品廣告>電話廣告條件下，右側前小腦(r = 0.33, = 0.31)一直延伸到右側海馬(r = 0.32)的BOLD反應與不健康的食物攝入量呈正相關，這說明該區域的激活強度能夠預測不健康食物的攝入量。

ROI分析發現, 不健康的快餐廣告>手機廣告條件下，右側的NAcc的BOLD訊號的升高(MNI坐標:12日,11日,1;Z = 3.55;pFWE= 0.004;r = 0.27)會導致更多的不健康食品的攝入量,但這種效應並不顯著(P = 0.06) 。

進一步的ZINB（零膨脹模型）確認分析發現，在ROI分析中的健康快餐廣告>手機廣告條件下右側NAcc的BOLD訊號升高(圖3 c;MNI坐標:9,2,1;Z =3.10;pFWE = 0.02;r = 0.24)與更多的不健康食品攝入是顯著相關的，這說明更多零值可能影響了這一結果。

對快餐廣告的神經反應能預測更健康的食物攝入

不健康食物廣告>健康食物的條件下，右側楔前葉(圖2C;r = 0.35)和左側頂葉(SPL)的一處團塊(r = 0.28, r =0.27)的激活強度和健康食物攝入量呈顯著的負相關。也就是說，在這些區域，那些在不健康的快餐廣告中表現出較少的激活的被試，相對於更健康的快餐廣告來說，有更多的更健康的食物攝入。NAcc ROI分析不能顯著預測更健康的食物攝入量。

總結

作者的研究發現，快餐廣告可以通過激活與獎賞、記憶、感覺運動處理和視覺注意力相關的神經系統，從而增加青少年的食物攝入量。

對更健康的快餐廣告更強烈的神經反應預示著不健康的食物攝入，這表明在一個由不健康快餐廣告主導的食品廣告領域中加入更健康的快餐廣告可能對鼓勵更健康的飲食沒有好處。

視覺注意腦區對不健康的快餐廣告的激活減少是健康食物攝入的唯一預測因子。因此，將注意力從不健康的快餐廣告中轉移出來的干預措施可能有助於增加更健康的食物攝入。然而，如果不採取政策措施從根本上改變食品廣告格局，單個干預措施不太可能在人口學層面上帶來改善。

總而言之，在目前這麼大量的快餐廣告宣傳下，青少年面對的誘惑不是說一說就能抵抗住的，其背後存在深刻的神經基礎，廣告對於青少年獎賞系統的影響能力是顯著的，因此，想幫助你的小孩兒減肥，從不看快餐廣告做起。

原文：Neural response to fast food commercials in adolescents predicts intake