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大家都知道水乃生命之源,最近发表在Nature Neuroscience的文章揭示了小老鼠们是怎样"品尝"这生命之源的。"邪恶"的科学家们通过让老鼠误以为光是水,成功让口渴的老鼠不断"舔光",从而理解舌头是怎么感受水的。但是这只会让老鼠不断去试图舔光,却不能真正让他们止渴,所以下文所说的只是"品尝"水的可能机制,鼠(人)体内应该还有别的机制来判断你是否缺水,是否喝足。
我们先简单说一下"味觉"系统,和人类一样,老鼠也是靠舌头上的味蕾来品尝味道的,而根据科学家们详尽的研究,味觉分为:"酸,甜,苦,咸和鲜"。是的,没有辣啊!因为辣椒素激活的是热和疼响应受体,而这些受体遍布你身体很多部分,来保护你(感到疼了就学着点下次别做同样的事/赶快离开这鬼东西)。进化上人类味蕾并没有特别为了辣椒素设计一个受体,"辣味"只是其他机制的副产物。所以科学界不认可"辣"是一种味觉。我只想说:这些科学家一定没吃过毛血旺钵钵鸡水煮牛肉辣子鸡麻婆豆腐……(咽口水)比起这种模糊的"鲜(Umami)"味,情感上我是不认可排挤"辣味"的。但是科学不讲情感啊T^T。而且对于味觉误会还有很多:
第一个要粉碎的都市传说是:舌头并没有所谓的"分区",舌头任何部分都有这五大味觉的受体(但是舌头侧边的确比舌头中间更敏感)。而且不止舌头,味觉受体在你肺部啦肠子啦身体其他部位都有。有什么卵用?有些刺激性物质被你吸入肺里,肺里的苦味受体被激活,然后大脑就会指示你咳嗽。最大的误会可能就是我们对于"味觉"的感受其实不止依赖舌头,还非常依赖"嗅觉"系统!所以感冒鼻子不通你才会食之无味。那些吃货大多都有个狗鼻子。极少数因为种种原因的失去"嗅觉"的人大多也失去品尝食物的能力。并且一个人吃饭啊,除了舌头,嗅觉,食物的温度,口感等等都决定了你对"味觉"的感受,温度和触感都有各自别的机制,最后这么多信息汇总起来才是一道菜的"味道"。是不是对于你吃货的本质有了更进一步的理解了!
好好好,废话说的又太多了。我们回到切实的实验和数据上来。正常来说"水"并没有味道,但是总得有人负责检测你有没有在喝水是吧,到底是谁呢?来自加州理工大学的Oka组觉得喝水还是用嘴喝,应该和舌头有点关系吧。于是他们记录不同液体在舌头中引起的反应,使用人造的唾液作为对照,发现冲水果然能看到神经活动,当然也包括五大味觉(图a)。而用油就不行,必须是水(图d)。然后就一个个分析到底是唾液中哪个成分,先给某个成分,再换成水,发现先给重碳酸(HCO3-)再用水冲能看到明显反应,而口水里如果去掉重碳酸(HCO3-)这个反应就没了(图b)。
为了明白到底哪种味觉负责"水"感受,他们敲掉了不同味觉的信号(不全是受体,为了好理解图中注释统一用了受体这个模糊说法)然后发现和"酸"味相关信号没了,舌头就尝不出"水"了
那么酸的感受主要是通过pH值,也就是氢离子,高中化学没忘的话,这也就解释了为什么是重碳酸(HCO3-)会引发了图1中的现象。
科学家们接下来脑洞大开,如果真的是酸味受体同时负责"水"的感受,那么我们是不是可以人为地让老鼠以为自己在"喝水"呢?这里我们要说一个现在神经科学最常用的技术了:光遗传。简单来说呢,就是用光来人为激活一部分神经元的技术,于是这些科学家们只在含有酸味受体的细胞里表达了一个叫ChR2的东西,这是从一种从感光的衣藻中提取出来的光敏感离子通道。总而言之如图a他们设计了一个触控口的水瓶,老鼠伸出舌头靠近瓶口,就会有一束光照过来,激活老鼠舌头上那些酸味受体细胞。如果这些细胞真如他们预测的那样感受"水",那么口渴的老鼠就会"把光当做水"。事实上,这也是他们的结果,他们不停地舔着"光":
但是光并不能止渴啊!他们发现老鼠并没有那么好骗,如果真的给水,他们舔个四分钟左右就能喝够,但是只给光的话,他们就能一直舔到天荒地老。这说明含有酸味受体的细胞只负责"检测"水的存在,并不负责调控喝水的欲望和缺不缺水状态的判断。
后面的部分简单总结就是他们发现敲除酸味受体的老鼠还是会"口渴",也还是会"喝水",尽管从理论上来说他们这个时候舌头应该是感受不到"水"的。所以可能"品尝水"本身和喝水的行为是分开的,毕竟除了"味道",水还有它的触感温度等等(怎么越来越觉得舌头的作用好小)。总的来说我很喜欢这样脑洞大而且能好好设计实验的研究,期待他们之后的工作可以回答一下既然是酸味感受细胞,它们是怎样区分"酸"的东西和水的;也期待能把舌尖上对水的检测和大脑对于"口渴"以及"喝水"行为的调控联系起来~
大家多喝点热水啊~
参考文献:
10 Fun Facts About Your Tongue and Taste Buds10 Fun Facts About Your Tongue and Taste Buds
Zocchi, D., Wennemuth, G., and Oka, Y. (2017). The cellular mechanism for water detection in the mammalian taste system. Nat Neurosci 20, 927–933.
来源:知乎 www.zhihu.com
作者:陈小伊
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