新技术绘制鼠脑“味觉地图”

上一篇 / 下一篇  2011-09-19 16:30:05 / 个人分类:科学与技术

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  来自美国哥伦比亚大学、美国国立卫生研究院和加州大学的研究人员利用一种新型技术首次绘制出了老鼠大脑中的“味觉地图”,揭示出脑部控制甜味、咸味、苦味、鲜味的感受区域。这一研究成果于9月2日在线发表在《科学》(Science)杂志上。

  文章的通讯作者是美国科学院院士、现任职于哥伦比亚大学生物化学和分子生物物理与神经科学系以及加州大学圣地亚哥分校生物系的Charles S. Zuker教授。Charles S. Zuker课题组还有许多华裔学生。

  尽管人类体验的食物有各种不同的味道,但是只有五种味觉被认为是能被舌头细胞感知:甜、咸、苦、酸、鲜。味觉有重要的生存意义。鲜味感受器对味精和其他氨基酸有反应,其存在可能是为了发现有价值的蛋白质丰富的食品。苦味感受器则提醒人们提防不要咽下毒药。

  Zuker教授长期从事味觉的分子机制研究,在过去的研究中Zuker曾证实人类的味蕾包含了能感受各种不同味道的味觉细胞,而每一个细胞则只负责识别其中一种味道。由于味蕾分布于整个舌头,因而舌头的每一个部分都能辨别各种基本味道。由此揭示出“one taste, one cell class”即某一个特定的味觉细胞只感受特定的味觉的编码规律。

  于是,研究人员开始猜想味觉在大脑中是否也能被分别表现出来。过去研究人员曾试图观测不同味道刺激后小鼠大脑区域神经元的电活动。在那些试验中,研究人员发现响应不同刺激的大脑区域相互混合,看起来似乎大脑中的神经元能够广泛地处理所有的味道。

  在这篇文章中,Zuker实验室的博士后陈晓科尝试采用了一种叫做双光子钙成像的新技术。研究人员利用这种新技术对小鼠脑岛中的味觉脑皮层进行了检测。由于当神经细胞被激活时,细胞中就会产生钙波。研究人员可根据细胞内的钙水平来判断神经元的激活状态。研究人员将钙敏感感光染料注入小鼠神经元中。当一个神经细胞被激活时,随着荧光爆发就能实时观察神经细胞及其产生的反应。

  基于对不同味觉物质刺激下的小鼠脑部细胞反应观察的结果,研究人员在大脑中找到了“四个完全独立的热点区域”,囊括了细胞对甜味、苦味、咸味和鲜味的反应。然而让研究人员感到意外的是,他们并未发现酸味感受神经细胞在大脑中的分布区域。研究人员推测酸味感受区域可能位于抽样位置之外,也可能是由于酸味是一种触觉痛感所致。

  研究人员表示由于目前这一实验对机体具有一定的侵害性,且当前的医学成像技术还没有分辨率探测到热点区域,因而还无法在人类身上验证这一结果。然而他们相信在不久的将来他们就有可能获得真实的高分辨率,并以相同的方式来观察人类的这些区域。


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