The Adolescent Brain Cognitive Development (ABCD) Study is an ongoing, nationwide study of the effects of environmental influences on behavioral and brain development in adolescents. The ABCD Study is a collaborative effort, including a Coordinating Center, 21 data acquisition sites across the United States, and a Data Analysis and Informatics Center (DAIC). The main objective of the study is to recruit and assess over eleven thousand 9-10-year-olds and follow them over the course of 10 years to characterize normative brain and cognitive development, the many factors that influence brain development, and the effects of those factors on mental health and other outcomes. The study employs state-of-the-art multimodal brain imaging, cognitive and clinical assessments, bioassays, and careful assessment of substance use, environment, psychopathological symptoms, and social functioning. The data will provide a resource of unprecedented scale and depth for studying typical and atypical development. Here, we describe the baseline neuroimaging processing and subject-level analysis methods used by the ABCD DAIC in the centralized processing and extraction of neuroanatomical and functional imaging phenotypes. Neuroimaging processing and analyses include modality-specific corrections for distortions and motion, brain segmentation and cortical surface reconstruction derived from structural magnetic resonance imaging (sMRI), analysis of brain microstructure using diffusion MRI (dMRI), task-related analysis of functional MRI (fMRI), and functional connectivity analysis of resting-state fMRI.

Large-scale intrinsic brain systems have been identified for exteroceptive senses (e.g., sight, hearing, touch). We introduce an analogous system for representing sensations from within the body, called interoception, and demonstrate its relation to regulating peripheral systems in the body, called allostasis. Employing the recently introduced Embodied Predictive Interoception Coding (EPIC) model, we used tract-tracing studies of macaque monkeys, followed by two intrinsic functional magnetic resonance imaging samples (N = 280 and N = 270) to evaluate the existence of an intrinsic allostatic/interoceptive system in the human brain. Another sample (N = 41) allowed us to evaluate the convergent validity of the hypothesized allostatic/interoceptive system by showing that individuals with stronger connectivity between system hubs performed better on an implicit index of interoceptive ability related to autonomic fluctuations. Implications include novel insights for the brain's functional architecture, dissolving the artificial boundary between mind and body, and unifying mental and physical illness.

ABSTRACT Weight loss diets often target restriction of dietary fat or carbohydrate, macronutrients that are sensed via distinct gut-brain pathways and differentially affect peripheral hormones and metabolism. However, the effects of such diet changes on human brain are unclear. We investigated whether selective isocaloric reductions in dietary fat or carbohydrate altered dopamine D2/3 receptor binding potential (D2BP) and neural activity in brain reward regions in response to visual food cues in 17 inpatient adults with obesity as compared to a eucaloric baseline diet. On the fifth day of dietary fat restriction, but not carbohydrate restriction, both D2BP and neural activity to food cues were decreased in brain reward regions. After the reduced fat diet, ad libitum intake shifted towards foods high in both fat and carbohydrates. These results suggest that dietary fat restriction increases tonic dopamine in brain reward regions and affects food choice in ways that may hamper diet adherence.