快捷搜索:

您的位置:金莎娱乐 > 科学 > 【金莎娱乐】不吃糖也可以甜,苦即是甜

【金莎娱乐】不吃糖也可以甜,苦即是甜

发布时间:2019-08-17 19:43编辑:科学浏览(144)

    金莎娱乐 1

    大多数人可能会以为我们通过舌头感知“酸甜苦辣咸”这五味,随后将信号传递到我们的大脑,告诉我们正在品尝什么味道。但是在最新研究中科学家通过动物实验证明操控大脑中的一些神经元细胞就可以改变品尝到的味道。相关研究结果发表在国际学术期刊Nature上。

    金莎娱乐 2

    味觉系统是我们品尝食物、建立口味喜好的基础。现在,来自于哥伦比亚大学Zuckerman研究所的科学家们以小鼠为模型,进行了一系列“改变其味觉偏好”的试验。他们通过控制大脑中的特定区域,使得小鼠厌恶甜食。

    金莎娱乐,图片来源:昵图网

    文章作者Charles S. Zuker这样说道:“你我认为的味道其实都在我们的脑子里。舌头上的专用味觉受体只负责检测甜或苦以及其他味道,只有大脑才能给这些化学物质赋予真正意义。”

    研究人员通过将小鼠舌头上感知甜味和苦味的细胞扰乱,搞清楚了味觉系统是如何对自身进行重连接的。该研究由美国哥伦比亚大学霍华德·休斯医学研究所的研究员Charles Zuker主导,研究结果揭示出细胞如何持续地进行重连接来保证味觉能力平稳运行,使味觉信息可以从舌头传递到大脑。并且,对于那些喝汤药困难户而言,这项研究有望带你们脱离“苦”海。

    这一研究以“The coding of valence and identity in the mammalian taste system”为题发表在《Nature》期刊。研究团队通过调控小鼠大脑杏仁核区域的开关,将品尝到的甜味转变成厌恶的味道,且让苦味变成令人满意的味道。这为理解、治疗包括肥胖和神经性厌食症等在内的疾病提供了新的策略。

    回到古代,亚里士多德等研究人员已经在推测物种的起源,以及舌头如何感知诸如酸甜苦辣等味觉元素。“我们几年前发现,大脑皮质有着代表不同味觉的特殊神经元区域,比如甜味区、苦味区、咸味区等等。”美国国立卫生研究院感觉神经学家Nick Ryba说。

    Dr. Zuker实验室的主要研究方向是理解大脑如何将检测到的化学刺激变成感觉。在过去十多年里,Dr. Zuker以及他的同事证明,舌头上每种味道都有专用受体,每种受体都可以发送特定信号到大脑。最近他们证明每种味道都会被特定的脑细胞群所感知,这些细胞定位于大脑皮层的不同位置,形成味觉网络。

    金莎娱乐 3

    金莎娱乐 4

    Ryba和同事发现,人们不需要舌头也能尝得出食物的味道,只需要刺激大脑的“味觉”部位——岛叶皮质。

    在此项研究中,科学家使用了光遗传技术,他们通过激光直接激活特定神经元。利用这种方法研究人员在小鼠并没有真正品尝到甜和苦这两种味道的情况下,检测了是否操控脑部特定的神经元可以使小鼠产生甜或苦的感觉。

    该研究已在线发表在8月9日的《Nature》上。研究的第一作者Zuker实验室的博士后研究人员Hojoon Lee说,人类感知酸甜苦辣咸的能力是与生俱来的。我们大部人天生就讨厌酸味和苦味,并被甜美的东西所吸引。

    doi:10.1038/s41586-018-0165-4

    研究人员利用一种特殊的大脑植入设备在小鼠中进行了实验。利用一种可以用激光脉冲刺激神经元的光纤电缆,当研究人员打开小鼠大脑中感知“苦味”的区域之后,发现小鼠开始“发脾气”,就像它们真的品尝到了苦的东西一样——尽管事实上它们的舌头并未触碰到任何苦味的食物。

    研究人员通过药物注射使小鼠甜味神经元沉默,它们无法准确感觉到甜味,但是它们仍然可以感觉到苦味。当这种药物从小鼠的脑中消失,它们又可以重新获得感觉甜味的能力。相反,沉默苦味神经元就会使小鼠感知不到苦味,但它们仍然可以品尝到甜味。

    金莎娱乐 5

    杏仁核

    在另外一项实验中,研究人员给小鼠喂食了一些苦味的东西,但是通过植入设备打开了它们大脑中感知“甜味”的区域。“在这里我们做的仅仅是在小鼠的大脑中添加一些甜味,而不是真的给它们品尝甜品。”Ryba说。

    更加令人感到惊奇的是,研究人员可以让小鼠在喝水的时候也感知到甜味和苦味。当在小鼠喝水的时候激活甜味神经元,小鼠就会出现一些与甜味相关的行为应答,比如舔的次数会增加,而刺激苦味神经元就会出现相反的情况。这些结果都表明操纵大脑内与甜味和苦味有关的神经元细胞可以直接控制动物的味觉感知和行为。

    虽然似乎味道只是一种快乐,但这些反应可能是生存的关键,特别是其他动物。甜味可以表达营养丰富的食物,而苦味可以标记致命的毒药。

    杏仁核附着在海马区的末端,是产生、处理情绪以及控制学习、压力等能力的重要区域。之前已有研究表明,杏仁核直接与大脑的味觉皮层相连。

    这项研究近日发表于《自然》杂志。Ryba表示,研究表明人类关于味觉的很多基础判断,比如甜味意味着美食、苦味意味着糟糕的食物等,在大脑中已经有了“硬件基础”。就像仅通过“脑补”在咖啡中加糖那样,“我觉得把这种观点用于人类可能是只有科幻小说中才会出现的事情。”Ryba说,但是今天科幻小说中的脑补方法可能会成为明天的人造甜味剂。

    研究人员还对从未品尝过甜和苦的动物进行了光遗传检测,结果表明相应的神经元激活会触发一些相应的行为应答。这些实验表明味觉形成完全靠遗传,不依赖于学习或者经验。这一点与嗅觉系统不同,气味本身没有意义,只有将其与一些特定经验联系在一起才变得有意义。同一种气味对一个人是好的,可能对另外一个人就非常糟糕。(小编这里就想到了榴莲,臭豆腐还有老北京豆汁儿)

    对于如此重要的工作,味觉系统的更替率非常高。舌头上检测味道的细胞持续地死亡和替换。这些味觉受体细胞存在于味蕾上,大约只能存活两周左右,也就是说干细胞需要持续地生成新的味觉受体细胞。

    在该研究中,科学家们重点验证了杏仁核对于味觉的作用。他们发现,跟味觉皮层一样,杏仁核存在感知甜味、苦味的不同区域。

    所以说,味道完全存在于你的脑子里。

    味觉细胞的寿命非常短,这就带来了一个问题:既然更替率这么高,味觉系统是如何可靠工作的呢?味蕾细胞和神经元之间的连接必须经常要精准地进行重连接才能保证味觉系统的正常工作。Zuker说:“如果连接不正确,就会引起错误的行为反应。”但是味觉系统是如何完成这个复杂的任务,目前仍是个谜题。

    改变味觉?

    Lee说:“尤其是,我们对于味觉系统的连接知之甚少。”通过复杂的遗传学和单细胞功能成像,Zuker和Lee改造出了两种拥有混乱味觉系统的转基因小鼠。之后,研究人员们观察错误连接是如何将苦味受体细胞连接到甜味神经元上,或者将甜味受体细胞连接到苦味神经元上。

    金莎娱乐 6

    每种味觉受体细胞能够检测五种味道之一。当细胞识别到一种味道,它就会开始行动。这种活动是由源自位于小鼠耳朵后面的神经节神经元所拾取的。这些神经元从舌头向大脑发送味觉信息。

    小鼠大脑杏仁核区域,负责甜味的不同神经连接。(图片来源:Li Wang/Zuker Lab/Columbia's Zuckerman Institute)

    金莎娱乐 7

    随后,他们进一步提出设想:单独操控这些区域,并观察小鼠的行为变化。

    图片来源:Nature

    结果让他们惊喜:当利用激光刺激技术人为地“打开”杏仁核中连接甜味区域的神经,小鼠对普通水的反应类似于吃糖。

    为了弄清楚神经节神经元是如何找到并重新正确地连接到新生的味觉受体细胞,Zuker和Lee专注于甜味和苦味。使用称为RNA-seq的方法,他们发现可能起到关键信号的两个分子。苦味感知味觉受体细胞生成一种名叫脑信号蛋白3A的分子,而甜味感知味觉受体细胞生成一种名叫脑信号蛋白7A的分子。这两种分子都能够帮助神经环路建立正确地连接。

    此外,通过操纵相同类型的神经连接,研究人员甚至可以改变一种味道的感知质量,即把甜味变成一种让小鼠讨厌的味道,把苦味变成一种吸引小鼠的味道。

    在小鼠味蕾细胞中,脑信号蛋白3A帮助苦味感知受体吸引正确的神经目标。脑信号蛋白7A标记感知甜味的细胞。图片来源:Nature

    最后,当研究人员关闭杏仁核区域的神经连接后,结果显示,小鼠会照常进食,但是没有表现出对甜食的偏好或者对苦味的嫌弃。

    接下来,研究人员对苦味感知味觉受体细胞缺少Semaphorin 3A突变的小鼠进行测试。大部分神经节神经元连接到感知相同味道的受体细胞上。但是如果没有Semaphorin 3A,之前的苦味神经节神经元会扩张,到达其他种类的味觉受体细胞上。这些神经节细胞中几乎有一半对甜味、鲜味、咸味也有响应。

    “这就像你吃了一口曾经最喜欢的巧克力蛋糕,却没有从中得到任何乐趣一样。”研究人员解释道。

    接下来研究人员进行了更多的扰乱行为。他们对小鼠进行基因修改,使小鼠的甜味和咸味味觉受体细胞可以生成Semaphorin 3A这种苦味信号,那些正常情况下对苦味有反应的神经元对甜味也有反应了。小鼠的行为也反映出了这种混乱——无法区分出普通的水和混有奎宁的苦味水。

    这些结果表明,大脑中复杂的味觉系统由“可单独分离、修改或者移除”的离散单元构成。

    金莎娱乐 8

    Sweet tooth? Brain-tinkering study makes sugar taste vile

    图片来源:Nature

    研究人员还对Semaphorin 7A这种甜味信号进行了相似的实验,让苦味感知受体细胞生成Semaphorin 7A,也得到了类似的结果。正常情况下对甜味反应的神经节细胞也能检测到苦味了。

    金莎娱乐 9

    图片来源:Nature

    该结果证实,新生成味觉受体细胞中的特殊化学信号可以将正确的神经细胞吸引过来并建立连接。Zuker说:“在新的味觉细胞生成时,它们会给出‘指示’,以建立正确连接。”

    该实验使用小鼠进行,但是小鼠和人类的味觉系统之间存在明显的相似性,Lee认为该结论也适用于人类。通过揭示出味觉系统如何持续地对自身进行修复,该研究可以使人们更深地理解味觉是如何被组织和连接的,以及味觉系统的信号是如何到达大脑的。

    本文由金莎娱乐发布于科学,转载请注明出处:【金莎娱乐】不吃糖也可以甜,苦即是甜

    关键词: