Οι περισσότεροι άνθρωποι πιθανώς πιστεύουν ότι αντιλαμβανόμαστε τις πέντε βασικές γεύσεις — γλυκιά, ξινή, αλμυρή, πικρή και ουμάμι — με τη γλώσσα μας, η οποία στη συνέχεια στέλνει σήματα στον εγκέφαλό μας «λέγοντάς» μας τι γευτήκαμε. Ωστόσο, οι επιστήμονες έχουν ανατρέψει αυτή την ιδέα, καταδεικνύοντας σε ποντίκια την ικανότητα να αλλάξουν τη γεύση ενός πράγματος χειριζόμενοι ομάδες κυττάρων στον εγκέφαλο.
Τα ευρήματα δημοσιεύθηκαν στο Nature το 2015.
«Η γεύση, όπως την αντιλαμβανόμαστε εσείς και εγώ, βρίσκεται τελικά στον εγκέφαλο», δήλωσε ο επικεφαλής της μελέτης Charles S. Zuker, καθηγητής βιοχημείας και μοριακής βιοφυσικής και νευροεπιστήμης, μέλος του Ινστιτούτου Εγκεφαλικών Επιστημών Kavli και του Ινστιτούτου Νου, Εγκεφάλου και Συμπεριφοράς Mortimer B. Zuckerman, και ερευνητής του Ινστιτούτου Ιατρικών Ερευνών Howard Hughes στο Ιατρικό Κέντρο του Πανεπιστημίου Κολούμπια (CUMC). «Εξειδικευμένοι γευστικοί υποδοχείς στη γλώσσα ανιχνεύουν το γλυκό ή το πικρό και ούτω καθεξής, αλλά είναι ο εγκέφαλος που προσδίδει νόημα σε αυτές τις χημικές ουσίες».
Ο πρωταρχικός στόχος του εργαστηρίου του Δρ Zuker είναι να κατανοήσει πώς ο εγκέφαλος μετατρέπει την ανίχνευση χημικών ερεθισμάτων σε αντίληψη. Την τελευταία δεκαετία περίπου, ο Δρ Zuker και οι συνεργάτες του απέδειξαν ότι υπάρχουν εξειδικευμένοι υποδοχείς για κάθε γεύση στη γλώσσα και ότι κάθε κατηγορία υποδοχέα στέλνει ένα συγκεκριμένο σήμα στον εγκέφαλο. Πιο πρόσφατα, κατέδειξαν ότι κάθε γεύση ανιχνεύεται από μοναδικά σύνολα εγκεφαλικών κυττάρων, που βρίσκονται σε ξεχωριστές θέσεις στον φλοιό του εγκεφάλου — δημιουργώντας έναν χάρτη των ποιοτήτων της γεύσης στον εγκέφαλο.
Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν οπτογενετική, η οποία τους επέτρεψε να ενεργοποιούν άμεσα συγκεκριμένους νευρώνες με φως λέιζερ. Ο Yueqing Peng, μεταδιδακτορικός συνεργάτης στο εργαστήριο του Δρ Zuker, εξέτασε αν ο χειρισμός των νευρώνων σε αυτές τις περιοχές του εγκέφαλου μπορούσε να προκαλέσει την αντίληψη του γλυκού ή του πικρού, χωρίς το ποντίκι να γεύεται στην πραγματικότητα κανένα από τα δύο. (Οι γεύσεις του γλυκού και του πικρού επιλέχθηκαν επειδή είναι οι πιο κρίσιμες και αναγνωρίσιμες γεύσεις για τους ανθρώπους και άλλα ζώα. Η γλυκιά γεύση επιτρέπει την αναγνώριση τροφών πλούσιων σε ενέργεια, ενώ η πικρή προειδοποιεί κατά της πρόσληψης δυνητικά επιβλαβών χημικών ουσιών).
«Σε αυτή τη μελέτη, θέλαμε να μάθουμε αν συγκεκριμένες περιοχές του εγκέφαλου αντιπροσωπεύουν πραγματικά το γλυκό και το πικρό. Αν το κάνουν, η σίγαση αυτών των περιοχών θα εμπόδιζε το ζώο να γευτεί το γλυκό ή το πικρό, ανεξάρτητα από το πόσο του δίναμε», είπε. «Και αν ενεργοποιήσουμε αυτά τα πεδία, θα έπρεπε να γεύονται πικρό ή γλυκό, ακόμη και αν παίρνουν μόνο σκέτο νερό».
Αυτό ακριβώς παρατήρησαν οι ερευνητές. Όταν οι επιστήμονες ενέχυσαν μια ουσία στα ποντίκια για να σιγήσουν τους νευρώνες του γλυκού, τα ζώα δεν μπορούσαν να αναγνωρίσουν αξιόπιστα το γλυκό. Μπορούσαν, ωστόσο, να ανιχνεύσουν ακόμη το πικρό. Τα ζώα ανέκτησαν την ικανότητά τους να γεύονται το γλυκό όταν η ουσία απομακρύνθηκε από τον εγκέφαλο. Αντίστροφα, η σίγαση των νευρώνων του πικρού εμπόδισε τα ποντίκια να αναγνωρίσουν το πικρό, αλλά μπορούσαν ακόμη να γευτούν το γλυκό.
Αξιοσημείωτα, οι ερευνητές μπόρεσαν επίσης να κάνουν τα ζώα να νομίζουν ότι γεύονταν πικρό ή γλυκό, ακόμη και όταν το ζώο έπινε μόνο νερό. Όταν οι ερευνητές ενεργοποίησαν τους νευρώνες του γλυκού κατά την κατανάλωση, παρατήρησαν συμπεριφορικές αποκρίσεις στα ποντίκια που σχετίζονται με το γλυκό, όπως εντυπωσιακά αυξημένο γλείψιμο. Αντίθετα, η διέγερση των νευρώνων του πικρού κατέστειλε δραματικά το γλείψιμο και προκάλεσε κλασικές αποκρίσεις απόρριψης γεύσης, συμπεριλαμβανομένης της ενεργοποίησης της συμπεριφοράς πνιγμού. Αυτά τα αποτελέσματα έδειξαν ότι χειριζόμενοι τα κέντρα του εγκέφαλου που αντιπροσωπεύουν τη γλυκιά και την πικρή γεύση μπορούσαν να ελέγξουν άμεσα την αισθητηριακή αντίληψη και τις συμπεριφορικές ενέργειες ενός ζώου, λέει ο Peng.
Οι ερευνητές πραγματοποίησαν επίσης οπτογενετικές δοκιμές σε ζώα που δεν είχαν ποτέ γευτεί γλυκές ή πικρές χημικές ουσίες και έδειξαν ότι η ενεργοποίηση των αντίστοιχων νευρώνων πυροδοτούσε την κατάλληλη συμπεριφορική απόκριση. «Αυτά τα πειράματα αποδεικνύουν επίσημα ότι η αίσθηση της γεύσης είναι πλήρως προκαθορισμένη, ανεξάρτητη από μάθηση ή εμπειρία», δήλωσε ο Δρ Zuker, κάτι που είναι διαφορετικό από το οσφρητικό σύστημα. Οι οσμές δεν φέρουν έμφυτο νόημα μέχρι να τις συνδέσετε με εμπειρίες. Μια οσμή μπορεί να είναι υπέροχη για εσάς και απαίσια για μένα. (Ως άνθρωποι, φυσικά, μπορούμε τελικά να μάθουμε να απολαμβάνουμε τα πικρά και να μην μας αρέσει η ζάχαρη).
Σε ένα τελευταίο σύνολο πειραμάτων, τα ζώα εκπαιδεύτηκαν να αναφέρουν την ταυτότητα ενός από του στόματος χορηγούμενου γλυκού και πικρού ερεθίσματος εκτελώντας ένα νέο συμπεριφορικό έργο, επιτρέποντας στους ερευνητές να δοκιμάσουν τι γεύεται το ζώο. Στα πειράματα, τα ποντίκια γεύονταν κατά καιρούς πραγματικές πικρές, γλυκές και αλμυρές χημικές ουσίες, αλλά άλλες φορές οι ερευνητές χρησιμοποιούσαν το λέιζερ για να ενεργοποιήσουν τα πεδία του γλυκού ή του πικρού στον φλοιό των ζώων. Η συμπεριφορά των ποντικών δεν διέφερε μεταξύ των πραγματικών και των εικονικών γεύσεων, καταδεικνύοντας ότι το φως μιμείται την αντίληψη του πικρού και του γλυκού. «Με άλλα λόγια, η γεύση είναι όλη στον εγκέφαλο», είπε ο Zuker.
Περισσότερες πληροφορίες: Sweet and bitter taste in the brain of awake behaving animals, nature.com/articles/doi:10.1038/nature15763.
