吃得苦中苦，方为人上人？大脑：不，我要吃甜的
吃得苦中苦，方为人上人？大脑：不，我要吃甜的
本文来自微信公众号：我是科学家iScientist（ID：IamaScientist），作者：郭怿暄，编辑：悲催的铊宝宝 酥鱼
一盘西瓜，一盘苦瓜，你选择吃哪个？我相信绝大多数人都会毫不犹豫地拿起西瓜，大快朵颐。
甜与苦，是两种极端的味觉体验。潜意识中，甜总让我们想到糖，是能量的来源，不由得多吃一口；而苦则可能与毒素相关，让人避之不及。这种与生俱来的“趋利避害”在长久的演化中产生，并深植于我们的基因当中。
味觉感受究竟是如何传到我们的大脑，我们又是如何在大脑的指导下产生喜欢或是厌恶的呢？
味觉门户——味蕾
这要从味觉传输的起始站说起。
食物进入口腔后，首先接触的就是舌头。舌头表面并不光滑，而是由成千上万个小突起——舌乳头构成。部分舌乳头中有形状像洋葱一样的味蕾，里面含有50~100个味觉受体细胞和它们的支持细胞。
味觉受体细胞表面不同的受体或离子通道使得它们可以感受到不同的基本味道（酸、甜、苦、咸、鲜），而且每一种味觉受体细胞仅能感受到其中一种味道。
舌和味蕾的结构图 | 参考文献[5]，作者汉化
或许你曾见过舌头味觉地图，上边标注着舌头尖部感受甜，根部感受苦味，舌头两侧则感受酸味和咸味。
然而多年的研究积累证明，这张“经典”的味觉地图是错误的，由于每个味蕾中杂居着不同种类的味觉受体细胞，这就使得舌头的每个部位其实都可以感受到不同的味觉[1]。
当食物中含有风味的化学物质与味觉受体细胞上的受体结合以后，味觉信号就会变身电信号，通过与味觉受体细胞相连的神经传入，经过几个信号中转站，最终到达大脑。
味觉信号的传输路线 | 参考文献[6]，作者汉化
味觉传输专线
既然味蕾中同时存在多种味觉受体细胞，那么在信号上传途中，各种味道也拥有自己的专属通道吗？
经过大量实验后，科学家们发现，不同味觉信号的确拥有着自己的专属传输通道；不同种类的神经纤维对不同的味觉产生最佳响应，比如有对甜味最敏感的“甜味信号最佳输送纤维”、对咸味最敏感的“咸味信号最佳输送纤维”等等。
他们还发现神经信号的第一个中转站——神经节，超过半数也是不同味道的专属中转站[2]。拿甜味来举例，甜味物质被味蕾中的甜味味觉受体细胞感受到，通过相连的甜味专属传入神经将信号传到甜味神经节。
接下来，这些来自外周、不同味觉产生的神经信号就要进入中枢神经系统，它们在位于脑干的第二个信号中转站——掌管味觉的孤束核汇总，再经过一级神经元的中转，最终抵达大脑的味觉皮质。
不同味道在味觉皮质也有自己的专属热点：2011年，美国哥伦比亚大学的查尔斯·扎克（Charles S.Zuker）教授团队的科学家们发现给予小鼠不同的味觉刺激后，可以在大脑皮质中找到不同的活跃热点，而它们彼此间是独立的。
就像下图中的甜味皮层热点区域，遍布了大量被甜味激活的神经元（绿色），但在同一块区域，仅有极少数的神经元会被苦味（红色）和酸味（蓝色）激活。同样，在鲜味皮层热点也鲜有甜味和咸味神经元（橙色）的出现，甜味和苦味神经元也很少出现在咸味皮层热点。
各种味道在味觉皮层具有专属热点 | 参考文献[3]，作者汉化
而味觉在孤束核的传导却仍是团迷。2021年1月，查尔斯·扎克教授团队发表在《细胞》杂志上的一项研究，为我们揭开了其中的奥秘[4]。
科学家们给予小鼠不同的味觉刺激，并记录下孤束核神经元的活动，发现对五种基本味道应答的神经元在孤束核都能找到。其中一种神经元表达生长抑素（Sst），对苦味产生应答；而另一种表达钙结合蛋白2（Calb2）的神经元则对甜味情有独钟。
这两种神经元将不同的味觉信号发送至大脑，大脑就会产生相应的好恶，从而影响我们对不同味道食物的态度。在动物实验中，小鼠在遇到甜水时，会不停地舔舐实验水槽，而尝到苦味物质后，舔舐的次数则大大降低。
科学家们发现，如果直接激活Sst神经元，小鼠就像真的喝到了苦水一样不再舔水槽；而选择性地去除这种神经元，小鼠则不会再躲避苦水了，甚至主动地喝起来。当科学家们直接激活小鼠的Calb2神经元，它们舔着白开水也如饮蜜糖；而失去这种神经元的小鼠即使面对甜水，也完全丧失了兴趣。
快乐小甜水 | Pixabay
甜苦之争
有意思的是，实验中给予小鼠苦味和甜味混合水的时候，苦味可以压倒甜味，引起小鼠厌恶的表现。这又是为什么呢？
科学家们发现，苦味能让小鼠对甜味的感受能力减弱，而发出这个指令正是苦味信号上传的终点——大脑的苦味皮层。在大脑接收到苦味信号之后，它会反馈给孤束核，促进激活苦味Sst神经元，抑制甜味Calb2神经元。
这就导致，小鼠在同时尝到苦味和甜味的时候，即使甜水的浓度与单独吃甜时相同，它实际能感受到的甜度已经大大降低了，而感受到的苦味却得到了完整的保留。
这种自上而下的指挥系统帮助小鼠躲避苦味甜味混合水。或许在野外，这种深植在神经系统当中天生的反应，也能帮助动物们有效地甄别出有毒食物，避免误食。
下一次，再遇到一块甜到发齁的甜点，或许配上一杯咖啡或浓茶是个不错的选择。因为在饮品苦味的作用下，大脑能帮我们降低甜品的甜度。
参考文献
[1]https://theconversation.com/that-neat-and-tidy-map-of-tastes-on-the-tongue-you-learned-in-school-is-all-wrong-44217
[2]Ohla, Kathrin, et al. "Recognizing taste: Coding patterns along the neural axis in mammals." Chemical senses 44.4 (2019): 237-247.
[3]Chen, X., Gabitto, M., Peng, Y., Ryba, N. J., & Zuker, C. S. (2011). A gustotopic map of taste qualities in the mammalian brain. Science, 333(6047), 1262-1266.
[4]Jin, H., Fishman, Z. H., Ye, M., Wang, L., & Zuker, C. S. (2021). Top-Down Control of Sweet and Bitter Taste in the Mammalian Brain. Cell, 184(1), 257-271.
[5]舌乳头图源：By OpenStax https://cnx.org/contents/FPtK1zmh@8.25:fEI3C8Ot@10/Preface, CC BY 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=30147989;味蕾图源：By NEUROtiker - Own work, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=4145397
[6]Bonny, J. M., Sinding, C., & Thomas-Danguin, T. (2017). Functional MRI and sensory perception of food. Modern Magnetic Resonance. Cham: Springer International Publishing, 1-20.
本文来自微信公众号：我是科学家iScientist（ID：IamaScientist），作者：郭怿暄，编辑：悲催的铊宝宝 酥鱼