想象一下如果我们能够重建我们的大脑，使得我们对通常渴望的味道变得不再感冒甚至完全失去对味道的反应。哥伦比亚大学祖克曼研究所神经科学家Charles Zuker领导的一项研究表明，这是可能的，这项研究表明大脑对特定味道产生反应是由硬线连接产生的，对味道的愉悦或反感情绪源于我们对味道的识别。对这种环路的了解最终可能会让科学家通过改变或阻止这些响应来“关闭”对甜食的渴望。
Zuker的研究小组先前的研究表明舌头上感受甜，苦，咸，酸，鲜五种味道中任何一种的受体，向皮层（大脑最外面负责更高的认知功能的区域）的特定区域发送信号。对于味觉的不同区域，大脑皮层接收不同类型受体的输入，为每种味道创造专用的区域。使用光纤电缆激活的光敏感蛋白直接刺激这些神经元—一种称为光遗传学的技术—能使小鼠表现得好像它们正在经历特定的味觉。“简单激活苦觉皮层的几百个细胞，动物不仅会觉得自己了苦味，并且还会执行所有相关行为，包括作呕，清洁它的嘴巴等等”Zuker说，“所以味道真的是被储存在脑中的。”
来自甜（绿）和苦（红）皮层的神经投射终止于小鼠大脑杏仁核中的不同区域。
周三发表在Nature上的新研究，建立在以上研究结果的基础上，以深入探究大脑的味觉回路。研究人员通过基因工程改造小鼠，在神经元中产生荧光蛋白 –在甜味皮质中呈绿色，在苦味皮质中呈红色。然后他们追踪从这些细胞投射到其他脑区的神经连接。他们对杏仁核特别感兴趣，杏仁核是一种负责处理情绪并设定感官输入是积极的（好的）还是消极（坏的）的大脑结构。大脑皮层不同区域的特化程度是相当保守的—甜觉细胞主要连接到一个称为前基底外侧杏仁核的区域，而苦觉细胞主要与中央杏仁核连接。“这项巧妙的研究为味觉的正负效应结构提供了新的见解，”麻省理工学院Picower学习与记忆研究所的神经科学家Kay Tye没有参与到这项研究，她说“甜和苦味（的神经连接）在杏仁核不同核团的隔离是令人惊叹的。
甜味天生就是一种吸引人的味道，它能诱发食欲行为（比如狼吞虎咽地吃掉整块巧克力蛋糕），而苦味则天生让人讨厌。“苦味通常表示有毒，而甜味代表着热量高的食物，”Tye说。研究人员推断，他们所揭示的联系可能是杏仁核起到评判味觉的作用的基础，这接下来驱动了行为。为了检验这一点，他们用光遗传学使小鼠杏仁核的甜或苦味的神经连接被光激活。激活甜觉导致小鼠更喜欢待在笼子里，而激活苦觉则不喜欢在笼子里。在一项小鼠喝水实验中，激活甜觉神经环路会使得小鼠疯狂喝水，而激活苦觉（神经环路）会抑制小鼠喝水。激活小鼠的杏仁核中的细胞足以使无味的水对小鼠产生吸引力或使其反感。研究团队想知道是否可能颠覆这些由吸引或厌恶的味道所激起的正常反应。研究中，他们给小鼠使用一种苦味的化学物质（奎宁）和一种甜的溶液（人造甜味剂AceX），然后检测激活杏仁核神经连接时的饮水行为。激活甜觉时小鼠会喝更多的奎宁，而激活苦觉时则使通常具有吸引力的甜味变得难以下咽了。这些结果表明杏仁核是决定味道的关键。“这是一个独一无二的例子，一个在进化角度上最有可能为了满足一个基本需求而先天存在的神经环路”，Zuker说，“那就是：我知道什么在我的饮食中必需的，而不是被毒死。”
研究人员假设如果不同的大脑区域负责赋予不同的味觉特征，那就有可能将这种连接解除。“不被甜味所吸引是可能的，”Zuker说，“反过来，我可以给你一个苦味--你知道你尝到的是苦味，但是你完全忽略了它本来令人不快的属性”。接着，他们进行了另一组实验，在实验中通过遗传或者药物的手段阻断了杏仁核的活动。首先表明了，这两种方式都能废除直接刺激皮层味觉神经元对食欲和厌食行为的影响，并且显著降低了这些行为对真实味道的反应。然后他们训练小鼠识别味道，最后的实验表明沉默杏仁核对它们识别味道的能力没有任何影响，尽管这对降低它们对相同味道的反应有深远的影响。这一发现意味着味觉体验的不同环节是可分离并且可以被独立修饰的，甚至可以被去除。“这项研究将味道的识别与味道带来的感受区分开来”Tye指出，“这可能是理解我们能够学会喜欢啤酒和咖啡的关键，以及为什么如果先前因为吃蛋糕糖霜遭受过病痛的人会（对那种甜味）产生厌恶。”
这些基础研究暂时没有临床意义，但它最终可能会影响到研究人员通过阻止对特定口味的特定反应来治疗严重肥胖问题的人群。甚至可能对理解饮食失调产生影响，因为对食物的感受可能与神经性厌食症情境下的不好经历联系起来。Zuker的动机是理解他所谓的感官体验的“交响曲”。“随着我们更深入地研究大脑，我们开始理解这卓越的任务分配结构，”他说。“信息到达关键枢纽—就像管弦乐队的指挥一样—然后分派给正确的演奏者以执行正确的表演。”他计划继续探究这个神经环路，试图理解大脑如何将味觉与环境、价值、情感、记忆、思想和行为联系起来。“我使用味觉作为进入大脑的窗口；它有非凡的能力带给你不同的体验”Zuker说，“如果我们能追踪大脑内的信号，就能开始揭示大脑是如何规划这一切的。”
作者：Simon Makin
翻译：高政圆
审校：董子晨曦
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