美國院士Nature光遺傳學重要成果

　　大多數人可能認為，我們用舌頭感知五種基本味道——甜、酸、咸、苦和鮮味，然后將信息發送至我們的大腦“告訴”我們所嘗的是什么味道。現在，科學家們顛覆了這一觀點，證實在小鼠中通過操控大腦中的一些細胞群可以改變嘗味的方式。他們的研究結果在線發表在《自然》（Nature）雜志上。

　　研究的領導者、美國國家院士、哥倫比亞大學醫學中心(CUMC)分子生物物理學與神經科學教授、Kavli腦科學研究所及Mortimer B. Zuckerman精神大腦行為研究所成員、霍華德休斯醫學研究所研究員Charles S. Zuker博士說：“你和我都認為，最終是在大腦中嘗味。舌頭上專門的味覺受體可以檢測出甜食或苦物等，但賦予這些化學物質意義的是大腦。”

　　Zuker博士實驗室的主要目的是了解大腦將發現化學刺激轉換為感覺的機制。在過去的十年里，Zuker博士和同事們證實了舌頭上有一些專門的受體負責味道，每類受體都向大腦發生一種特異的信號。最近他們證實定位在大腦皮質不同位點、一些獨特的腦細胞分別感知一種味道，在大腦中生成了味質圖譜。

　　科學家們利用了光遺傳學——這一技術使得他們能夠直接用激光激活特定神經元。Zuker實驗室博士后彭岳清（Yueqing Peng，音譯）檢測了操控這些大腦區域的神經元，是否可以導致小鼠在實際未品嘗任一種味道的情況下感知苦味或甜味。（之所以選擇甜味和苦味，是因為它們是人類和其他動物最重要且可辨識的味道。甜味允許識別出富含能量的營養物質，苦味則可警告不要攝入潛在有害的化學物質）。

　　“在這項研究中，我們想知道是否大腦的一些特定區域代表了甜和苦。如果確實如此，沉默這些區域可以阻止動物嘗到甜味或苦味，不管我們給予它們多少。如果我們可以激活這些區域，它們應該可以嘗到苦味或甜味，即便它們獲得的只是淡水。”

　　這正是研究人員所觀察到的。當科學家們向小鼠體內注入一種物質沉默甜味神經元時，動物無法可靠地識別甜味。但它們仍然可以檢測出苦味。當從大腦中除去這一藥物時動物重獲了嘗到甜味的能力。與之相反，沉默苦味神經元阻止了小鼠識別苦味，但它們仍然可以嘗到甜味。

　　值得注意的是，研究人員還可以讓動物認為它們正在品嘗苦味或甜味，即便它們只是在喝水。當研究人員在小鼠飲水時激活甜味神經元，他們觀察到了與甜味相關的行為反應，例如增加舔食。與之相反，刺激苦味神經元可顯著抑制舔食，引發了典型的拒絕嘗味反應，包括激發了嘔吐行為。彭岳清說，這些結果表明，通過操控代表甜味和苦味的大腦中心，他們能夠直接控制動物的感官知覺及行為動作。

　　研究人員還對從未品嘗甜味或苦味化學物質的動物進行了光遺傳學測試，證實激活對應神經元可以引發相應的行為反應。Zuker 博士說：“這些實驗證明了不同于嗅覺系統，味覺完全是天生的，與學習或經歷無關。在你將氣味與經歷聯系到一起之前，氣味不攜帶固有的含義。一種氣味對于你而言可能極好，對于我而言可能極可怕。”（當然，作為人類我們最終可以學會享受苦味，不喜甜食）。

　　在最后一組實驗中，研究人員訓練動物通過執行一種新行為任務，告知識別出經口提供的甜味和苦味刺激，使得研究人員能夠測試出動物正在品嘗的味道。在試驗中，動物間或品嘗到真正的苦味、甜味和咸味的化學物質，在而其他時間研究人員利用激光來激活動物的甜味或苦味皮質區域。動物的行為不能區分真正和虛擬的味道，證實光線模擬出了苦味和甜味感覺。“換句話說，味覺都在大腦中，”Zuker說。