2015年12月7日

如何在大脑中感知味觉

乍看上去

  • 通过操纵代表甜味和苦味的老鼠大脑区域,研究人员能够控制动物对这些味道的感知。
  • 结果表明,对甜味和苦味的反应被硬连线到大脑中。
小鼠大脑的显微图像。 苦味皮层(红色)和甜味皮层(绿色)在小鼠大脑中相距约2毫米。 Charles S. Zuker博士/哥伦比亚大学医学中心

人们和其他哺乳动物依靠口味来指导食物的选择。例如,我们被通常富含能量的甜食所吸引。另一方面,苦味可能是潜在有害化学物质的警告信号。

在过去的17年中,美国国立卫生研究院国家牙科与颅面研究所(NIDCR)的尼古拉斯·里巴(Nicholas Ryba)实验室和哥伦比亚大学医学中心霍华德·休斯医学研究所的查尔斯·祖克(Charles Zuker)博士实验室已经鉴定出舌头上的受体细胞检测甜,酸,苦,鲜(咸)和盐味。这些细胞的信息被传递到大脑的味觉皮层或味觉皮层。

研究发现,甜味和苦味在味觉皮质的不同区域或“田野”中表现出来。在他们的最新研究中,Ryba和Zuker的团队研究了即使在没有真正的苦味或甜味化合物的情况下,激活小鼠中的这些磁场也能唤起味道。这项工作部分由NIDCR和NIH国家药物滥用研究所(NIDA)资助。结果发表在 性质 于2015年11月26日发布。

研究人员使用一种称为光遗传学的技术选择性地激活了甜或苦皮层区域。他们首先向甜田或苦田中注入了一种携带无害病毒的病毒,该病毒携带一种对光敏感的蛋白质的基因。吸收该基因并产生蛋白质的神经元可以被光激活。然后,科学家在注入部位附近植入了定制的光纤。

在最初的一组实验中,给小鼠选择2个隔室。当一个腔室与对大脑中的甜皮层区域的刺激相结合时,小鼠就对该腔室产生了偏好。相反,当动物进入一个腔室时,其苦皮层区域被激活的动物很快学会了避免这种情况。

口渴的老鼠喝白开水时刺激了皮层的苦味,因此拒绝了水分。一些人甚至堵嘴,试图清洁口腔中不存在的苦味物质。相比之下,不渴的老鼠在舔食过程中刺激了其皮层的甜味时,会主动舔食白开水。在其他实验中,研究人员表明刺激甜皮层可能会使小鼠偏爱一种苦味化合物。相反,刺激皮层的苦味引发了对甜味化合物的厌恶。

即使在从未经历过甜味或苦味的动物中,这些皮层区域的激活仍会触发相应的行为,这表明味觉在大脑中是硬连线的。

进一步的实验证实了这些皮层区域在甜味和苦味识别中的重要作用。 Zuker说:“口味,您和我的思考方式最终都在大脑中。” “舌头上的专用味觉感受器会检测出甜味或苦味等,但大脑却为这些化学物质提供了意义。”

—哈里森·温(Harrison Wein)博士

相关链接

参考文献: 清醒的行为动物大脑中的甜和苦味。 Peng Y,Gillis-Smith S,Jin H,TränknerD,Ryba NJ,Zuker CS。 性质。 2015年11月26日; 527(7579):512-5。 doi:10.1038 / nature15763。 Epub 2015年11月18日。PMID:26580015。

资金: 美国国立卫生研究院国家药物滥用研究所(NIDA)和国家牙科与颅面研究所(NIDCR);和霍华德·休斯医学研究所。