Artigo de método

Controle de comer comportamento usando um sistema de Feedback de romance

DOI:

10.3791/57432

⸱

8 de maio de 2018

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Mandometer Clinic, Karolinska Institutet, 2Department of Electrical and Computer Engineering, Aristotle University of Thessaloniki

* These authors contributed equally

Neste artigo

Resumo

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Assuntos comem comida de uma placa sobre uma balança conectada a um computador que registra a perda de peso da placa durante a refeição. Feedback sobre a tela do computador permite que o assunto de adaptar seu comportamento alimentar às curvas de referência, portanto, normalizar o peso corporal.

Resumo

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Assuntos comem comida de um prato que se senta em uma escala que conectado a um computador que registra a perda de peso da placa durante a refeição e torna-se uma curva de ingestão de alimentos, duração de refeição e taxa de comer modelado por uma equação quadrática. O objetivo do método é alterar o comportamento alimentar, fornecendo feedback visual na tela do computador que o assunto pode adaptar, porque sua própria taxa de comer aparece na tela durante a refeição. Os dados gerados pelo método é automaticamente analisados e equipados para a equação quadrática usando um algoritmo feito sob encomenda. O método tem a vantagem de gravação comendo comportamento objetivamente e oferece a possibilidade de mudar o comportamento de comer tanto nas experiências e na prática clínica. Uma limitação pode ser que disciplinas experimentais são afetadas pelo método. A mesma limitação pode ser uma vantagem na prática clínica, como comportamento alimentar mais facilmente é estabilizado pelo método. Um tratamento que utiliza esse método tem normalizado de peso corporal e restaurado a saúde de várias centenas de pacientes com anorexia nervosa e outros transtornos alimentares e reduziu o peso e melhorou a saúde dos pacientes gravemente sobrepeso.

Introdução

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

O dispositivo apresentado aqui é usado para restaurar o peso do corpo e da saúde da sob- e pacientes de excesso de peso, controlando a taxa de comer e a ingestão de alimentos através de feedback visual fornecido na tela do computador durante a refeição. Consiste de uma custom made balança eletrônica e um computador, por exemplo, um smartphone. Um app permite que um assunto conectar o smartphone na escala através de Bluetooth. Quando o smartphone estiver conectado à escala, o sujeito coloca uma placa na escala e comida no prato e começa a comer. A intervalos regulares, uma escala de avaliação aparece na tela e o assunto é solicitado para avaliar o seu sentimento de plenitude. A escala de avaliação pode ser desligada, dependendo o objectivo do experimento ou a intervenção clínica. Para fins experimentais e clínicos, uma curva de referência para comer a taxa e uma curva de referência para o sentimento de plenitude são exibidos na tela do smartphone. O assunto pode adaptar-se às curvas de referência porque sua taxa de comer e classificações de plenitude aparecem na tela durante a refeição.

O aparelho registra a diminuição do peso da placa como alimento é consumido e os ratings da plenitude ao longo da refeição e lojas as gravações. Os dados de perda de peso são usados para produzir um modelo quadrático da curva cumulativa alimentos ingestão (TPI): y = kx2+ lx, onde y = quantidade de alimento consumido, k = variação da taxa de comer ao longo da refeição e l = taxa inicial de comer1. A curva do TPI baseia-se na modelagem as seguintes três ações durante a refeição: mordida, além de comida e artefato (alterações de peso não relacionadas com o consumo de alimentos). Essas ações são mapeadas em símbolos não-terminais de uma gramática livre de contexto (CFG)2. A gravação, após o pre-processamento, é dividida em intervalos de tempo correspondentes a alterações de peso (com base nos coeficientes de derivativos e delta para a frente), que em seguida são mapeados para símbolos terminais CFG. O CFG permite então que a estimativa da interpretação mais provável da refeição assumindo independência para cada evento.

O dispositivo é usado em investigação, bem como na prática clínica. Foi usado primeiramente para tratar pacientes com anorexia nervosa e outros transtornos alimentares e, posteriormente, para tratar pacientes gravemente sobrepeso.

Comendo assistida por feedback visual tem a seguinte base científica. Animais, incluindo humanos, têm evoluído para comer muitos alimentos diferentes, mas eles selecionam o que comer sob condições de "buffet"3,4. No entanto, eles são equipados, anatomicamente e comportamentalmente, comer qualquer alimentos estão disponíveis, se as condições se comprometido3,4 e comendo comportamento, mastigando em particular, tem sido, portanto, um excitador principal da evolução da cabeça humana, incluindo o cérebro e o aparelho mastigatório3. O padrão de comer, portanto, pode ser mais importante para o controle do peso corporal do que o tipo de alimentos consumidos. Em apoio, intervenção dieta tem efeito menor, se for o caso, na normalização corpo peso5 e o dispositivo descrito aqui pode , por exemplo, auxiliar crianças em idade escolar em comendo uma quantidade normal de alimento quando desafiados a comer rapidamente durante o almoço de escola6 e reverter o efeito de um breve período de jejum na ingestão de alimentos em jovens mulheres e homens7.

Neurociência hypothesizes que a causa dos problemas de peso está alojada no cérebro8. No entanto, é improvável que as centenas de milhões de pessoas no mundo, que agora pesa demais9, desenvolveram o problema por causa de uma anomalia neural antes o ganho de peso. É mais provável que anomalias neurais10, bem como anomalias médicas11, desenvolver-se como um efeito de comer demasiado12, excepto, talvez em alguns genótipos raros13.

Uma possível razão porque neurociência não explica os problemas de peso corporal é porque seu pressuposto básico é incorreto, ou seja, que o peso corporal é mantido quase constante via excitatório/inibitório controles neurais exercidas sobre comer comportamento8 . Qualquer inibição, o cérebro pode exercer tem obviamente não impediram centenas de milhões de pessoas se tornar seriamente sobrepeso recentemente9. Uma melhor compreensão do papel do cérebro em comer surgiu a partir da descoberta que peptídeos hipotalâmicas uma vez pensaram para estimular o ato de comer em vez para permitir a busca de alimento, mesmo em detrimento da ingestão de alimentos14,15. Estes resultados, que foram recentemente confirmaram16,17, apoio a ideia de que o peso corporal é mantido a um nível saudável, somente quando o preço físico do alimento é elevado, uma condição conhecida como "a phenoptype humana homeostático"18. Considerando a multiplicidade de cérebro e redes genéticas envolvidas na alimentação comportamento e outros comportamentos também19, seria difícil, se possível, para diminuir ou aumentar o peso corporal, manipulando um sistema neurotransmissor ou dois. Dadas essas reflexão, vem como nenhuma surpresa que a intervenção farmacológica tem mínimo, ou nenhum efeito no corpo peso ao seriamente sobrepeso20, bem como o baixo peso21.

É irônico que alguns destes achados recentes apenas confirmam as previsões sobre o papel das dietas, genes, cérebro e atividade física no Regulamento de peso de corpo feito por Mayer em 1953 já22. Como alternativa, comer o comportamento pode ter um papel causal no controle do peso corporal e neurociência e genética pode ter confundido o mecanismo para a causa. No suporte, comendo diariamente ao longo do ano se esforça para maximizar a ingestão de alimentos em humanos, empurrando o peso do corpo para cima para neutralizar qualquer influência de escassez de alimentos23. O fenótipo homeostático humana, a influência deste tipo de excessos fisiológica é contrabalançada pelo esforço físico necessário para obter alimentos18. Porque esse esforço é perto de zero hoje seres humanos precisam de apoio externo para manter um corpo saudável de baixo peso. Esse suporte é fornecido pelo presente dispositivo.

Ao invés de segmentação comportamento alimentar, tratamentos padrão para transtornos alimentares alvo os sintomas psicológicos de patients´. Em média 30% dos pacientes largar a estes tratamentos, menos de 50% entrar em remissão, embora eles permanecem sintomáticos, e pelo menos 30% recaída dentro de um ano de quitação24. No entanto, foi encontrado há muito tempo que o tratamento de comportamento alimentar tem um efeito melhor do que tratar os sintomas psicológicos de25. Esta conclusão foi replicado mais recentemente usando o dispositivo descrito neste relatório. Por esse método, estima-se 75% dos pacientes com transtornos alimentares entrar em remissão e recidiva de 10% mais de cinco anos de acompanhamento26, uma melhoria em relação a padrões de cuidados24.

Embora a taxa de comer aumentou em sobrepeso seriamente doentes, a relação de causa-efeito entre a taxa de comer e peso corporal não tem sido esclarecido e a taxa de comer tem sido determinada por questionários27. O dispositivo descrito aqui possibilita a medição objetiva de comer comida e taxa de ingestão e quando usada para reduzir estas duas medidas, demonstrou ser mais eficaz em diminuir o peso do corpo e melhorar a saúde do que o padrão dieta e exercício intervenção em adolescentes gravemente sobrepeso28.

O princípio de gravação comportamento alimentar utilizado no presente dispositivo foi descrito há muito tempo29,30,31, e tem desde então usado em experimentos de gravar e alterar a taxa de comer1, 6,7,32,33. No entanto, ele não tem sido usado para tratar sob- e pacientes fora de ensaios clínicos e na prática clínica de excesso de peso. Parte do programa clínico envolve usando o aparelho em casa e na vida cotidiana. Isto tem provado para ser amigável em ambas as pesquisas de laboratório e na prática clínica.

Protocolo

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Todo o trabalho sobre assuntos experimentais e pacientes foi aprovado pelo Central ética Review Board de Estocolmo, Suécia.

1. controle de comer a taxa e a ingestão de alimentos pelo Feedback Visual

  1. Baixe o aplicativo do dispositivo.
  2. Liga a balança pressionando o botão vermelho na parte inferior da escala (Figura 1).
  3. Abra o aplicativo e selecione uma refeição com a tecla controle para comer sem feedback visual ou pressionando treinamento para comer com feedback visual (Figura 2).
  4. Conectar-se a escala para o smartphone, selecionando uma das escalas encontradas e prensagem CONNECT (Figura 3).
  5. Coloque um prato sobre a balança. Pressione feito para continuar (Figura 4).
  6. Coloque comida no prato (0%).
    1. Colocar mais comida no prato (72%).
    2. Pressione Iniciar quando estiver pronto para comer (100%) (Figura 5).
  7. Adapte a taxa de comer para a curva tracejada azul de referência (Figura 6).
  8. Classifique o sentimento de plenitude quando a escala de classificação aparece na tela. Adapte a classificação de plenitude à curva em forma de s tracejada referência roxo. Pressione feito para continuar a comer (Figura 7).
  9. Devagar se comendo muito rápido (Figura 8).
  10. Sem comida deixada no prato, pressione n quando terminar de comer (Figura 9).
  11. Como a duração da refeição é mostrada quando a refeição terminar, pressione feito a saída (Figura 10).

Resultados

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Cinco mulheres, que foram 17,5 (15-24) de (medianos, min-max) anos de idade, foram tratadas com remissão de anorexia nervosa. Figura 11 , Figura 12 , A Figura 13 mostra os dados gerados pelo dispositivo, a aparência da curva de TPI e o modelo quadrático em duas gravações na parte inicial do tratamento e uma gravação no momento da remissão. Observe o ritmo acelerado de comer no primeiro teste sem feedback visual, ingestão de uma grande refeição já três dias mais tarde, com referência curva fornecendo feedback visual e duplicação da taxa de comer no momento da remissão em comparação com os dois gravações na parte inicial do tratamento em um dos pacientes.

Figura 14A mostra que o tempo de remissão foi muito variável em cinco pacientes. A figura também mostra que com um normal índice de massa corporal (IMC) no momento da remissão (Figura 14B), os pacientes consumiram mais comida do que eles fizeram na admissão (Figura 14), e que a duração da refeição, embora não reduzida, foi menos variável ( Figura 14). Observe que os anoréxicos podem consumir uma refeição relativamente grande na admissão com um IMC baixo (Figura 14). Também é interessante notar que, enquanto três pacientes comeram a um ritmo acelerado na admissão, todos menos um comeram em ritmo retardado quando em remissão (Figura 14E). Correlativamente, a taxa inicial de comer tinha aumentado no momento da remissão (Figura 14).

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Figura 1: escala de. Pressione o botão para ligar a balança. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Figura 2: começar a refeição. App aberto para começar a refeição. Pressione Control para comer sem feedback visual. Pressione o treinamento para comer com feedback visual. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Figura 3: conectar a escala e o smartphone. Selecione a escala usando o app. imprensa Connect para prosseguir. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Figura 4: Coloque a placa na escala. Colocar a placa sobre a escala e pressione feito para prosseguir. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Figura 5: colocar comida no prato. Coloque comida no prato, até 100% é indicado e pressione Iniciar quando estiver pronto para comer. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Figura 6: comer com feedback visual. Adapte a taxa de comer a curva tracejada azul de referência. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Figura 7: avaliação de plenitude. Indica o sentimento de plenitude quando a escala de avaliação aparece. Adaptar a classificação a curva tracejada referência roxo e prima feito para continuar comendo. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Figura 8: taxa de adaptação de a comer. Modifica a taxa de comer se desviando-se da curva tracejada azul de referência. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Figura 9: refeição concluída. Pressione n se não tem comida no prato. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Figura 10: refeição terminou. Conformidade para curvas de referências e duração da refeição exibida. Pressione feito para sair. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Figura 11: início ingesta cumulativa (CFI) curva na anorexia nervosa. Gravação (linha azul), artefatos removidos (linha vermelha) e curva de TPI modelado pela equação quadrática. Dados de um paciente anoréxica no segundo dia de tratamento comendo sem feedback visual. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Figura 12: resposta inicial ao tratamento na anorexia nervosa. Paciente adapta-se a curva de referência, no quinto dia de tratamento. Dados do mesmo paciente. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Figura 13: remissão de anorexia nervosa. Aumento da taxa de comer no tempo da remissão depois de 175 dias de tratamento. Dados do paciente mesmo comendo sem feedback visual. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Figura 14: efeito de tratar o comportamento alimentar na anorexia nervosa. Tempo para remissão altamente variável (A) como índice de massa corporal (IMC) normaliza (B) em cinco pacientes tratados para remissão de anorexia nervosa. Observe a variabilidade na ingestão de alimentos (C), duração de refeição (D), a desaceleração da taxa de comer (E) e a taxa inicial de comer (F) na admissão (Adm) e normalização destas medidas em remissão (Rem). Comer sem curva de referência de pacientes. Dados são medianas (mín-máx). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Discussão

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Enquanto o método descrito aqui é uma intervenção importante no nosso tratamento de pacientes com problemas de peso corporal, o tratamento tem intervenções adicionais, que têm sido descritas, incluindo critérios para admissão e remissão34 e resultado em intervalos de três meses em cada um dos pacientes de 142826. O dispositivo, não estas intervenções adicionais, é o foco do presente relatório.

O modo de controle do dispositivo é usado para gravar o comportamento alimentar em indivíduos saudáveis e em sob- e pacientes com excesso de peso. O modo de Formação é usado posteriormente para alterar o comportamento alimentar, para fins experimentais ou clínicos. Usando o feedback visual no tratamento de pacientes anoréxicos, 100% conforme indicado na tela do computador, é a quantidade de alimento que o paciente deve comer determinado individualmente com base em três testes preliminares no modo de comando . 100% é uma pequena quantidade de comida em uma paciente anoréxica, mas mais comida do que ele ou ela comeu em três testes preliminares. Um Practice paciente anoréxica progressivamente a comer mais comida e ele ou ela é solicitado a adicionar o alimento até 100% é indicado na tela. A forma da curva tracejada azul de referência, que permanece a mesma ao longo do tratamento, baseia-se a conclusão de que pessoas saudáveis de peso normal comem em um progessively, diminuindo a taxa, ou seja, em um ritmo de forma1. A curva tracejada referência roxo para o sentimento de plenitude baseia-se a constatação de que a curva de saciedade cumulativa está melhor equipada para uma curva sigmoide1. Não há nenhum número nos eixos. O tratamento continua até que o paciente é capaz de comer cerca de 300-350 g de alimentos em cerca de 10-15 min sem uma curva de referência. Estes dados foram obtidos de peso normal, indivíduos saudáveis. Ambos sob- e pacientes com excesso de peso tem uma escolha entre três pratos de comida sueca comuns na prática clínica, e são oferecidos água para beber. Manipulação experimental do comportamento de comer é feita da mesma maneira em indivíduos saudáveis,1,6,7,32,33. Porque re-estabelecer o sentimento normal de plenitude usando o feedback visual fornecido por uma curva de referência é feito da mesma forma não será discutido aqui. Clinicamente, no entanto, isto é uma intervenção importante como taxa de pacientes anoréxicos o sentimento de plenitude muito maior do que indivíduos saudáveis.

Enquanto pacientes seguem o feedback visual quando comer em tratamento, podem adicionar alimentos à placa durante a refeição, quando eles comem sem gabarito. Adições de comida e outros eventos, incluindo exterted de pressão na chapa durante o corte dos alimentos usando garfos e facas, afetam a gravação pelo dispositivo de criação de artefatos e erros que foram previamente tratado manualmente, conforme descrito em35. Os dados gerados a partir de comer usando o dispositivo são coletados em um feito-banco de dados, de que o clínico pode recuperar os resultados para a prestação de pacientes com feeback sobre como tratamento progride e o pesquisador podem usar para analisar resultados experimentais.

Pacientes anoréxicos comem apenas comida em uma taxa lenta de34. Curiosamente, no entanto, eles são capazes de consumir refeições de tamanhos normais mesmo em muito baixo IMC18. Por exemplo, o paciente relatado era capaz de comer 300g de tratamento muito cedo e muito antes da normalização de seu IMC e apenas três dias depois de comer de forma desordenada, ou seja, consumindo apenas pouca comida a um ritmo acelerado. Pacientes anoréxicos que comer em uma taxa extremamente baixa é susceptível de aumentar a taxa de comer ao longo das refeições iniciais, assim como três dos pacientes relataram aqui. Quando os pacientes se aproxima remissão, no entanto, a relação inversa entre a taxa de desaceleração e a taxa inicial de comer emerge1. Várias centenas de pacientes com transtornos alimentares têm sido tratados a remissão e o protocolo provou usuário amigável com nenhum efeitos colaterais adversos26. Pacientes severamente obesos foram tratados da mesma forma para perder peso, embora não para um peso normal28,33. Neste momento não há nenhum método que normaliza o peso corporal de pacientes gravemente sobrepeso.

Uma limitação do método é que os assuntos são prováveis afetado pelo dispositivo mesmo na ausência de feedback visual. Essa hipótese pode ser testada, comparando os dados obtidos com o dispositivo com dados obtidos de refeições de vídeo gravado. Paradoxalmente, a mesma limitação pode ser uma vantagem no tratamento, que visa normalizar a ingestão de alimentos.

Enquanto o método presente tem sido muito utilizado para gravar o comportamento alimentar, a adição de feedback visual para fins experimentais e clínicos não foi usada fora de nossa pesquisa e clínica. Para os médicos com o objetivo de restaurar o comportamento alimentar dos pacientes e para cientistas interessados em usar o comportamento de comer como uma variável experimental, o dispositivo oferece um método. A análise dos resultados agora pode ser automatizada usando o algoritmo de presente para a computação da curva do TPI, aliviando a necessidade de processamento manual demorada. Isso possibilita monitoramento e análise de comportamento de comer em grandes grupos de indivíduos.

A eficácia do algortihm será melhorada ainda mais. Neste momento é baseado em estimativas dos desvios de valores verdadeiros de mordidas como dissociada de artefatos.

O dispositivo será usado entre as crianças para evitar problemas de peso corporal na idade adulta. A maioria do hardware e do software discutido neste relatório está prontopara para o uso em larga escala. Possíveis melhorias, incluindo a otimização do design visual de feedback sobre a tela do dispositivo e expandindo o CFG com tipos adicionais de ações na refeição e a análise das refeições parcialmente concluídas, devem aguardar o resultado do uso pretendido em grande escala .

Divulgações

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Nossa pesquisa é realizada no Instituto Karolinska, onde Södersten é professor. A pesquisa é traduzida clinicamente pelo Mando Group AB, uma empresa fundada por Södersten e Bergh, que possuem 47,5% das ações cada. O professor Michael Leon, da Universidade da Califórnia em Irvine, tem 5%. O Mando Group AB contrata o Conselho do Condado de Estocolmo a cada cinco anos para tratar pacientes com transtornos alimentares. A Mando Groups AB assinou seu primeiro contrato em 1997 com o Conselho do Condado de Estocolmo e, desde então, seu tratamento é um padrão de atendimento oferecido aos cidadãos de Estocolmo. Esse arranjo é o mesmo de quando o Conselho do Condado de Estocolmo contrata suas próprias clínicas para tratar pacientes com todos os tipos de doenças, incluindo transtornos alimentares. Ou seja, o Conselho Distrital de Estocolmo presta serviços de perturbações alimentares aos cidadãos de Estocolmo, tanto através de uma clínica própria como através do Mando Group AB. Há um terceiro provedor de cuidados para pacientes com transtornos alimentares em Estocolmo, que é uma clínica privada. Todos os cuidados de saúde na Suécia são financiados pelo sistema tributário, o pagamento privado é extremamente incomum. No entanto, os pacientes podem pagar de forma privada pelo tratamento do Mando Group AB e os pacientes da Austrália fizeram isso porque as seguradoras na Austrália negaram o reembolso. Deve-se acrescentar, em primeiro lugar, que o Mando Group AB está em conformidade com a recomendação do Comitê Internacional de Editores de Revistas Médicas sobre "Responsabilidades do Autor-Conflitos de Interesse" http://www.icmje.org/recommendations/browse/roles-and-responsibilities/author-responsibilities--conflicts-of-interest.html. Em segundo lugar, deve-se acrescentar também que todos os lucros obtidos pelo Mando Group AB foram reinvestidos em pesquisa e desenvolvimento e que não houve dividendos para os acionistas. Esta política não será alterada. Todos os itens acima são declarados em todas as submissões de manuscritos e, até agora, os periódicos julgaram necessário publicar apenas alguns dos detalhes. Parece, no entanto, que o potencial problema ético quando os cientistas traduzem os resultados da pesquisa para a clínica em uma empresa não é diferente daquele que surge quando qualquer cientista, em um ambiente acadêmico, está desenvolvendo uma teoria e precisa de mais financiamento econômico para seu trabalho e pode receber reconhecimento e benefícios financeiros pelo trabalho. O incentivo é, em parte, econômico também neste caso e o "problema" ético é semelhante em ambos os casos. No entanto, o incentivo mais importante é a melhoria do tratamento de pacientes com transtornos alimentares. Institutos médicos, incluindo o Instituto Karolinska, incentivam a tradução da pesquisa para a clínica em empresas que visam gerar lucros financeiros a serem usados para pesquisa e desenvolvimento (ver: http://ki.se.proxy.kib.ki.se/sites/default/files/summary_strategy2018.pdf).

Agradecimentos

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Maryam Esfandiari mostra como funciona o dispositivo e Vasileios Papapanagiotou descreve como os dados gerados são filtrados e equipados para a curva do TPI. Por Södersten descreve a pesquisa na qual se baseia a intervenção clínica e Cecilia Bergh discute sua utilização na clínica. O trabalho é apoiado por Maya grupo AB, esplêndido da Comunidade Europeia programa TIC (610746) e saúde da Comunidade Europeia, alterações demográficas e programa de bem-estar (727688).

Materiais

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