แผนที่รสชาติในสมองคือการกระจายตัวของรสชาติแบบเล็กๆ

ความบังเอิญของรสชาติในสมองอาจแสดงให้เห็นว่ามันสำคัญแค่ไหน

จิบน้ำมะนาวและลิ้มรสการระเบิดของรสชาติ ความหวานของน้ำตาลและความเปรี้ยวของมะนาวระเบิดออกมาบนลิ้นของคุณ แต่ลิ้นไม่ได้ลิ้มรสด้วยตัวมันเองทั้งหมด มันต้องการสมองเพื่อรับสัญญาณทางเคมีจากอาหารและเปลี่ยนเป็นสิ่งที่เรารู้สึกว่าหวานและเปรี้ยว นักวิทยาศาสตร์ไม่เข้าใจว่ารสชาติถูกแมปในสมองได้อย่างไร จนถึงตอนนี้.

การศึกษาครั้งใหม่นี้แสดงให้เห็นว่าทุกรสชาติคือกลุ่มดาวของเซลล์สมอง ซึ่งจะขยิบตาในรูปแบบต่างๆ เมื่อสัตว์สัมผัสกับรสชาติ การค้นพบนี้ไม่เพียงแสดงให้เห็นว่ารสชาติทำงานอย่างไรในสมอง แต่ยังมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อชีวิตของเราอีกด้วย

Ranier Gutiérrez กล่าวว่า การศึกษานี้เป็นเรื่องที่น่าตื่นเต้นที่แสดงให้เห็นเซลล์ประสาทขนาดเล็กที่มีระยะห่างกันอย่างกว้างขวางซึ่งมีปฏิกิริยาตอบสนองต่อรสชาติ เขาเป็นนักประสาทวิทยาซึ่งศึกษาเกี่ยวกับสมองที่ศูนย์วิจัยและการศึกษาขั้นสูงของสถาบันโปลีเทคนิคแห่งชาติของเม็กซิโกในเม็กซิโกซิตี้ เขาไม่ได้เกี่ยวข้องกับการศึกษา Gutiérrezให้คำอธิบายที่เหมาะสมกับอาหารในสมองว่า “การกระจายของ ‘เกลือและพริกไทย’ ชนิดหนึ่ง”

มันไม่จำเป็นต้องเป็นอย่างนี้ มนุษย์และสัตว์อื่นๆ มีประสาทสัมผัสทั้งห้า ได้แก่ การสัมผัส การมองเห็น การได้ยิน การดมกลิ่น และการรับรส จนถึงตอนนี้ นักวิทยาศาสตร์ทราบดีว่าสมองประมวลผลความรู้สึกแต่ละอย่างด้วยวิธีใดวิธีหนึ่งจากสองวิธีที่แตกต่างกัน

การสัมผัส การมองเห็น และการได้ยิน มีสิ่งที่เรียกว่าแผนที่เชิงพื้นที่หรือภูมิประเทศ (Top-oh-GRAF-ih-kul) ในสมอง หากคุณเลี้ยงสุนัขด้วยนิ้ว ความรู้สึกจะไปที่จุดหนึ่งในสมองที่ประมวลผลสัมผัสจากนิ้วเหล่านั้น หากคุณใช้แขนแปรงขนสุนัข มันจะไปยังจุดในสมองที่อยู่ใกล้เคียง แต่ละส่วนของสมองที่ประมวลผลการสัมผัสถูกจัดวางในรูปแบบที่คาดเดาได้ สำหรับการสัมผัส สะโพกจะอยู่ถัดจากต้นขา เข่า จากนั้นหน้าแข้งและเท้า มันเป็นเหมือนแผนที่ จากเวอร์จิเนียไปยังแคโรไลนา จอร์เจีย และฟลอริดา การมองเห็นและการได้ยินยังมีแผนที่ที่คาดเดาได้

แต่กลิ่นต่างกัน อินพุตทั้งหมดจากจมูกของเราไปที่คอร์เทกซ์รับกลิ่นของสมอง (การดมกลิ่นหมายถึงกลิ่น) แต่พื้นที่นั้นไม่ได้รับการจัดระเบียบเลย แทนที่จะเป็นแผนที่จากกลิ่นหนึ่งไปยังอีกกลิ่นหนึ่ง มันเป็นละอองกระจายของเกาะเซลล์สมอง

ลิ้มรสสมองสายรุ้ง

รสชาติเหมือนสัมผัสมากกว่า? หรือชอบกลิ่นมากกว่ากัน? เพื่อหาคำตอบ นักประสาทวิทยา Alfredo Fontanini และเพื่อนร่วมงานของเขาที่ Stony Brook University ในนิวยอร์ก ได้ใส่ไวรัสเข้าไปในสมองของหนู พวกเขาเล็งไปที่เปลือกนอกรับรส ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของสมองที่ประมวลผลรสชาติ เยื่อหุ้มสมองส่วนรับรสตั้งอยู่เหนือและอยู่หน้าหูเล็กน้อย ใกล้กับบริเวณที่ประมวลผลทั้งกลิ่นและสัมผัส

ตัวไวรัสเองนั้นไม่เป็นอันตราย มันบรรทุกชิ้นส่วน DNA ขนาดเล็กที่โผล่เข้าไปในเซลล์สมองของสัตว์ ดีเอ็นเอนั้นมีคำแนะนำในการสร้างโปรตีนที่จะเรืองแสงเมื่อระดับแคลเซียมพุ่งสูงขึ้นภายในเซลล์ ซึ่งเป็นเทคนิคที่เรียกว่าการสร้างภาพแคลเซียม

เมื่อเซลล์สมองที่เรียกว่าเซลล์ประสาทส่งข้อความเพื่อส่งต่อ (เกี่ยวกับรสชาติของน้ำมะนาว) พวกมันทำโดยการผลักอะตอมแคลเซียมจำนวนมากไปทั่วเยื่อหุ้มเซลล์ ด้วยโปรตีนที่เพิ่มขึ้น เซลล์ของหนูจะเรืองแสงเป็นสีเขียวเมื่อได้รับข้อความและมีแคลเซียมพุ่งสูงขึ้น นักวิทยาศาสตร์สามารถมองผ่านปริซึมเล็กๆ ขณะที่เซลล์ประสาทถูกปล่อยออกมาและสว่างขึ้น

จากนั้นหนูก็ได้รับเครื่องดื่มที่แตกต่างกัน เครื่องดื่มมีรสหวาน เปรี้ยว ขม เค็มหรือน้ำเปล่า ทุกครั้งที่หนูจิบ Fontanini และเพื่อนร่วมงานของเขาเฝ้าดูการทำงานของเซลล์ประสาท บางคนเปิดใช้งานเพื่อตอบสนองต่อสัญญาณว่ามีเครื่องดื่ม บางส่วนสว่างขึ้นเมื่อสัตว์เลีย และบางส่วนสว่างขึ้นเมื่อหนูชิมเครื่องดื่มต่างๆ

แต่คำตอบนั้นไม่สามารถคาดเดาได้ เซลล์บางตัวตอบสนองทั้งเลียและหอมหวาน คนอื่นมีปฏิกิริยาต่อรสเปรี้ยวและเค็มและคิว บางคนจุดขึ้นสำหรับขมหวานและเค็ม และพวกเขาไม่ได้รวมกลุ่มกันอีกด้วย เซลล์ประสาทเกลืออาจอยู่ติดกับหวานหรือขม

ซึ่งหมายความว่ารสชาติอาจจัดอยู่ในสมองมากกว่ากลิ่นมากกว่าการสัมผัส รูปแบบการรับรสในสมองดูเหมือนเกาะเล็กๆ ในทะเลอันกว้างใหญ่ หรือในขณะที่พวกมันยิงเพื่อตอบสนองต่อรสชาติ เช่น ดวงดาวที่กระพริบบนท้องฟ้าที่มืดมิด Fontanini และเพื่อนร่วมงานของเขาเผยแพร่ผลงานเมื่อวันที่ 12 พฤศจิกายนใน Current Biology

ล้างการอภิปราย

นักวิทยาศาสตร์หลายคนไม่แน่ใจว่า Fontanini จะพบอะไร บางคนคิดว่ามีการจัดระเบียบฮอตสปอตของเซลล์สำหรับแต่ละรสชาติ คนอื่นคิดว่าพวกเขาเป็นเกาะสุ่ม Cecilia Bouaichi อธิบาย “บทความนี้ช่วยชี้แจงการอภิปราย เธอเป็นนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาด้านประสาทวิทยาที่ Florida State University ในแทลลาแฮสซี เธอไม่ได้มีส่วนร่วมในการศึกษา

การจัดวางแบบสุ่มสามารถแสดงให้เห็นว่ารสชาติมีความสำคัญต่อเราเพียงใด Fontanini กล่าว หากเปลือกรับรสมีการจัดระเบียบที่ดี ความเสียหายในจุดเดียวอาจหมายความว่าคุณสูญเสียรสชาติไปโดยสิ้นเชิง

Fontanini อธิบายว่า “ถ้าเยื่อหุ้มสมองจัดอยู่ในฮอตสปอตเฉพาะเจาะจงเหล่านี้ ข้อสรุปเชิงตรรกะก็คือถ้าคุณมีอาการเส้นเลือดในสมองแตกในจุดที่หวาน คุณจะสูญเสียการรับรู้ถึงความหวาน” Fontanini อธิบาย หากปราศจากความรู้สึกหวาน สัตว์ต่างๆ ก็จะไม่เพลิดเพลินกับอาหารมากนัก พวกเขาไม่ต้องการค้นหามัน นั่นอาจหมายถึงความตายอย่างรวดเร็วจากความอดอยาก

รสขมสามารถส่งสัญญาณถึงสิ่งที่เป็นพิษได้เช่นกัน หากปราศจากรสชาติ สัตว์อาจวางยาโดยไม่รู้ตัว ดังนั้นมันจึงเป็นประโยชน์สำหรับรสชาติที่กระจายอยู่หลายจุด “ในทางทฤษฎี คุณอาจสูญเสียคอร์เทกซ์ [รับรส] ไปครึ่งหนึ่งและยังสามารถรับรู้รสหวานได้” เขากล่าว

แม้ว่าพื้นที่สมองส่วนเดียวไม่ได้ให้รสชาติเรื่องราวทั้งหมด Bouaichi ตั้งข้อสังเกต คำถามสำคัญข้อหนึ่งยังคงไม่ได้รับคำตอบ: เธอถามว่าการเป็นตัวแทนของการรับรสในสมองรวมกับสัญญาณอื่นๆ ที่มาจากปากได้อย่างไร ท้ายที่สุดแล้ว ประสบการณ์ด้านอาหารของเราไม่ใช่แค่รสชาติเท่านั้น กลิ่นและสัมผัสก็เช่นกัน อาจเป็นวิธีที่ทั้งสามมีปฏิสัมพันธ์ในลักษณะที่ช่วยให้สมองของเราได้ลิ้มรสน้ำมะนาวรสเปรี้ยวอมหวานที่สมบูรณ์แบบ

การเชื่อมต่อของเซลล์ช่วยให้ลิ้นบอกความหวานจากเปรี้ยว

มะนาวขมหรือกล้วย? เซลล์รับรสรู้วิธีเรียกเซลล์สมองซีกขวาให้ ‘อ่าน’ รสชาติได้อย่างถูกต้อง

เมื่อรสชาติกระทบลิ้น มันจะกระตุ้นเซลล์รับรส — สำหรับรสหวาน เค็ม ขม เปรี้ยว หรืออูมามิ (เผ็ด) เซลล์รับรสนั้นส่งต่อข้อความแสนอร่อยไปยังเซลล์สมอง เพื่อให้สมองของคุณรู้ว่าปากกำลังชิมเค้กหรือสเต็กอยู่ เมื่อเซลล์รับรสเหล่านั้นตายและตายไป เซลล์รับรสใหม่จะเข้ามาแทนที่ เซลล์ใหม่เหล่านี้จะพบการเชื่อมต่อของสมองที่ถูกต้องได้อย่างไรโดยไม่ปะปนกัน? พวกเขาส่งหมายเรียกทางเคมีที่เฉพาะเจาะจงและไม่อาจต้านทานได้ การศึกษาใหม่แสดงให้เห็น

ลิ้นของคุณเป็นภูมิทัศน์ที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลา พื้นผิวถูกปกคลุมด้วยปุ่มรับรส และแต่ละปุ่มจะเต็มไปด้วยเซลล์รับรสชนิดต่างๆ ฐานของเซลล์รับรสแต่ละอันในตาเชื่อมโยงกับหางยาวที่เรียกว่าแอกซอน แอกซอนนั้นเป็นส่วนหนึ่งของเซลล์สมองหรือเซลล์ประสาท ซึ่งอยู่ในกลุ่มเซลล์ด้านหลังใบหูของคุณ กลุ่มเซลล์นี้รับข้อมูลจากเซลล์รับรสแต่ละเซลล์และส่งต่อกันไป สิ่งนี้ทำให้สมองของเราได้ลิ้มรสความแตกต่างระหว่างแอปเปิ้ลกับปลากะตัก

เซลล์ในปุ่มรับรสของคุณสัมผัสโดยตรงกับทุกสิ่งที่อยู่ในปากของคุณ ระหว่างทางอาจถูกไฟลวกหรือถูกแหย่หรือกัดได้ ดังนั้นแต่ละเซลล์จึงมีชีวิตอยู่ได้ไม่นาน สั้นแค่ไหน? อาจจะประมาณหนึ่งถึงสามสัปดาห์เท่านั้น เมื่อเซลล์ตายลง เซลล์ใหม่ก็จะเข้ามาแทนที่เซลล์เก่า

เซลล์ใหม่เหล่านั้นต้องเชื่อมต่อกับเซลล์ประสาทที่เหมาะสม “คุณไม่ต้องการให้เซลล์รับรสขมเชื่อมต่อกับเซลล์ประสาทที่มีรสหวาน” Hojoon Lee อธิบาย เขาเป็นนักประสาทวิทยาซึ่งศึกษาเกี่ยวกับสมองที่มหาวิทยาลัยโคลัมเบียในนิวยอร์กซิตี้ เซลล์รับรสหวานใหม่จำเป็นต้องเชื่อมโยงกับเซลล์ประสาทรับรสหวาน คนที่ขมจะต้องเชื่อมต่อกับเซลล์ประสาทที่มีรสขม หากบังเอิญมีเซลล์รับรสขมเชื่อมต่อกับเซลล์ประสาทที่มีรสหวาน ลีกล่าวว่า สัตว์หรือคนอาจเข้าใจผิดว่าของขมซึ่งมักจะเป็นพิษเป็นอาหารหวานที่ไม่เป็นอันตราย และนั่นอาจเป็นความผิดพลาดร้ายแรง

เซลล์รับรสใหม่จะหาเซลล์ประสาทที่เหมาะสมได้อย่างไร? “ฉันคิดว่าต้องมีบางอย่างที่เซลล์รับรสเหล่านั้นมี ซึ่งทำให้มั่นใจได้ว่าการเดินสายผิดจะไม่เกิดขึ้น” ลีกล่าว เพื่อหาว่ามันคืออะไร เขาและเพื่อนร่วมงานได้เอาเซลล์รับรสของรสหวานและรสขมออกจากหนู จากนั้นพวกเขาก็ดูว่ายีนหรือชุดคำสั่งใดที่เซลล์เหล่านั้นใช้ในการทำงาน

แฮ็กการสื่อสารเคลื่อนที่

นักวิทยาศาสตร์หวังว่าจะพบคำแนะนำสำหรับการส่งสัญญาณเซลล์ประสาทเฉพาะ และในไม่ช้าพวกมันก็ชนกับกลุ่มของโมเลกุลที่เรียกว่า เซมาโฟริน (เซ-มา-ฟอร์-อิน) สารเคมีเหล่านี้ได้รับการตั้งชื่อตามสัญญาณ นี่คือระบบที่ผู้คนสื่อสารกันโดยการเคลื่อนธงสีสดใส ธงและข้อความเหล่านั้นสามารถมองเห็นได้จากระยะไกล โมเลกุลเซมาโฟรินไม่ใช่ธง แต่เซลล์ใช้สารเคมีเหล่านี้เพื่อสื่อสารกับเซลล์ประสาท ดึงดูดบางส่วนและขับไล่เซลล์ประสาทอื่นๆ

เซลล์รับรสขมสร้างเซมาโฟรินชนิดหนึ่งที่เรียกว่า 3A จำนวนมาก เซลล์รสหวานสร้าง 7A จำนวนมาก เพื่อหาคำตอบว่าแต่ละชนิดเรียกเซลล์ประสาทที่แตกต่างกันมาที่เซลล์รับรสหรือไม่ Lee และเพื่อนร่วมงานได้สร้างสิ่งที่เรียกว่าหนูที่น่าพิศวงขึ้นมา หนูตัวนี้มียีนพิเศษที่จะทำให้เซลล์รับรสขมลบ semaphorin 3A หากหนูได้รับยาบางชนิด หลังจากเหตุการณ์นี้เกิดขึ้น นักวิจัยเฝ้าดูขณะที่เซลล์ใหม่พยายามเชื่อมต่อกับเซลล์ประสาทที่ถูกต้อง

หากไม่มี semaphorin 3A เซลล์ประสาทที่มีรสขมก็ดูเหมือนจะสูญเสียแผนงานไป เกือบครึ่งหนึ่งติดอยู่กับเซลล์รับรสเค็ม หวาน หรืออูมามิอย่างไม่เหมาะสม อ๊ะ.

“เราเห็นว่าเซลล์ประสาทขมทำผิดพลาดมากขึ้นและไปที่อื่น” ลีกล่าว “เราถือว่าสิ่งนี้หมายความว่า 3A เป็นสัญญาณนำทางที่นำเซลล์ประสาทที่มีรสขมไปยังเซลล์รับรสขม”

แต่พวกเขาไม่รู้แน่ชัด Semaphorin 3A สามารถดึงดูดเซลล์ประสาทที่มีรสขมได้ หรืออาจผลักรสหวาน เค็ม เปรี้ยว และอูมามิออกไปแทน นั่นจะทำให้ขมเพราะตัวรับเดียวที่เหลืออยู่เพื่อจับคู่กับพวกมัน เพื่อค้นหาว่าเซมาฟอร์เรียกเซลล์ประสาทที่มีรสขมจริงหรือไม่ นักวิทยาศาสตร์ได้ทำการทดลองอีกครั้ง พวกเขาทำให้เซลล์รสหวานและรสอูมามิในหนูตัวอื่นผลิตเซมาโฟริน 3A อย่างไม่เหมาะสม ตอนนี้เซลล์ประสาทที่มีรสขมมาแข่งกันเพื่อเชื่อมต่อกับเซลล์ที่หวานและอูมามิ

เมื่อ Lee และเพื่อนร่วมงานทำการศึกษาแบบเดียวกันกับเซมาฟอร์ริน 7A พวกเขาก็ได้ผลลัพธ์ที่คล้ายคลึงกัน เซลล์ประสาทหวานตอบสนองต่อเซลล์รับรสเปรี้ยวที่กำลังสร้างเซมาโฟริน 7A

นักวิทยาศาสตร์ได้แบ่งปันการค้นพบของพวกเขาในวันที่ 9 สิงหาคมในวารสาร Nature

Yuki Oka กล่าวว่า “ในบรรดาประสาทสัมผัสทั้งห้า รสชาติน่าจะเป็นสิ่งที่รับรู้หรือตรวจสอบน้อยที่สุด” เขาศึกษาสมองที่ California Institute of Technology ในพาซาดีนา เขาไม่ได้เกี่ยวข้องกับการศึกษาของ Lee แต่พบว่ามัน “สง่างามมาก”

แม้ว่าการศึกษาทั้งหมดจะทำในหนู แต่ก็ไม่มีเหตุผลที่จะคิดว่าเซลล์รับรสของมนุษย์จะแตกต่างกันมากเกินไป Oka กล่าว “มันเป็นระบบเดียวกัน” เขาอธิบาย โมเลกุลที่เกี่ยวข้องอาจแตกต่างกันเล็กน้อย “แต่น่าจะคล้ายกัน”

จนถึงตอนนี้ Lee และเพื่อนร่วมงานของเขาได้ค้นพบโมเลกุลเซมาโฟรินสำหรับรสหวานและรสขมเท่านั้น พวกเขากำลังทดสอบเซลล์อื่นๆ สำหรับเซลล์รสเปรี้ยว เค็ม และอูมามิ แต่อาจมีมากกว่าหนึ่งโมเลกุลที่ควบคุมการเชื่อมต่อครั้งสุดท้าย Lee ชี้ให้เห็น ทำไมเขาถึงพูดแบบนั้น? แม้ว่าเซลล์รับรสขมหรือหวานจะไม่มีเซมาฟอริน เซลล์ประสาทก็ยังหาทางไปยังตัวรับรสที่เหมาะสมได้ประมาณครึ่งหนึ่ง ซึ่งหมายความว่าโมเลกุลอื่น ๆ อาจช่วยให้เซลล์ประสาทหาทางได้ ท้ายที่สุดแล้ว เมื่อพูดถึงการชิมความแตกต่างระหว่างยาพิษและพาย คุณจะไม่มีประกันมากเกินไป

สามารถอัพเดตข่าวสารเรื่องราวต่างๆได้ที่ worldwarcraft-gold.com