本期介绍宁夏大学/上海交通大学刘源教授等发表在《中国食品学报》第24卷第8期特约专栏(食品感知技术)上的文章《基于神经成像技术的味觉解码研究进展》。
1. 味觉感知概述
味觉感知是大脑对食物摄入和口腔加工后释放的化学分子进行解码的精细过程(图1)。在人类中,味觉感知被细分为特性、强度和情感价值3个主要维度,它们共同决定了人们对食物的接受度和偏好。
图1味觉感知的主体路径
味觉信号的传递和处理过程映射了大脑网络的协同作用机制。结构连接体现神经元之间的解剖学布局,而功能连接则反映在特定任务或状态下,不同大脑区域间神经元活动模式的时间依赖性。
2. 神经成像技术概述
神经成像技术作为研究味觉感知的重要工具,通过非侵入性方式测量大脑活动,使研究人员能够观察并分析大脑对味觉刺激的反应,从快速的电位变化到持续的血液动力学响应,揭示大脑如何编码和解释味觉信息(表1)。
3. 味觉感知的神经网络与认知功能
3.1 味觉特性识别的空间分布与时间动态性
时间动态性是味觉特性识别的关键维度之一。味觉相关的皮质激活模式在极短时间内快速变动,使得时间信息成为区分不同味觉质量的一个重要标志。在处理味觉质量和强度刺激时右侧岛叶存在特定的激活簇,揭示了味觉处理的空间分布特性。
3.2 味觉强度处理
3.2.1 味觉强度的空间分布和时间动态性
特定脑区体积的变化与味觉感知强度之间的显著相关性,如咸味感知的强度与左侧半球特定脑区的灰质体积呈正相关关系,而咸味感知的愉悦度与右侧杏仁核的灰质体积呈正相关关系。
岛叶在味觉感知中具有复杂作用,不仅参与味觉质量的初步检测,还可能参与味觉强度的精细调节。岛叶内部具有不同味觉激活模式:味觉质量主要激活右背中岛叶,味觉强度主要激活右前中岛叶,情绪价值主要激活双侧前中岛叶和中岛叶,而质量和情绪价值部分在右中背岛叶中重叠。
3.2.2 眶额皮层、杏仁核与味觉强度编码
眶额皮层在味觉感知中的作用不仅限于愉悦度的评价,还可能参与味觉强度的编码。杏仁核通常与情绪处理相关,其在味觉强度感知中的作用同样不容忽视。多项研究结果强调味觉强度处理的神经基础是多个大脑区域间相互作用和连接模式的综合体现。
3.3 味觉感知与情感价值
特定的味觉体验能够激发特定的情绪反应和记忆回溯,这种联系对于揭示味觉如何在人类行为和心理健康中发挥作用具有重要意义。味觉感知的3个维度——特性、强度和情感价值相互作用,共同塑造了人们对食物的感知和评价。
4. 味觉解码的未来与挑战
精确理解消费者的味觉感知对于提升食品的市场接受度至关重要。这不仅关乎于满足消费者对美味食品的追求,而且是引导健康饮食习惯和满足特定消费者群体营养需求的关键。心理学、营养学与神经科学等领域知识的融合,为味觉解码领域带来了创新的研究方向,有助于深化对味觉感知神经机制的认识,增强对味觉障碍诊断与治疗的精准性。
神经成像技术为味觉障碍的诊断和治疗提供了重要工具。然而,这些技术在应用中也面临挑战。例如,EEG的空间分辨率限制了其对特定脑区活动的精确定位能力,fMRI对运动的敏感性可能影响数据的稳定性。
在味觉研究中,有效呈现味觉刺激并确保数据的可靠性和可重复性是研究设计中的关键问题。考虑到参与者在扫描过程中保持集中和舒适的时间限制,研究者必须在实验设计中平衡刺激的重复次数和试验的总时长。
5. 结语
本文深入剖析了味觉解码在神经科学和食品科学交叉领域的研究进展,阐明了神经成像技术在阐释味觉感知神经机制中的核心作用。通过EEG和fMRI等尖端神经成像技术,能够精确捕捉和分析大脑对味觉刺激的即时反应及其随后的血液动力学变化,从而揭示了味觉信号从感官输入到高级认知处理的复杂神经网络。此外,本文亦审视了味觉特性、强度和情感价值如何共同塑造食物的感知和偏好,以及这些维度在神经层面的相互作用。
尽管神经成像技术在味觉解码领域展现出巨大潜力,本文亦指出其应用过程中的局限性,包括EEG的空间分辨率限制和fMRI对头部微小运动的敏感性,这些因素均可能影响数据的准确性和稳定性。此外,研究设计中如何平衡实验的重复性和持续时间,以确保数据的可靠性和参与者的舒适度,也是一项重要挑战。面对这些挑战,未来的研究需进一步优化技术方法和试验设计,以促进对味觉感知机制更深层次的理解,并推动味觉解码研究在食品开发和临床治疗中的应用。
原文链接:https://kns.cnki.net/kcms2/article/abstract?v=IXLqNOIxNnuGbhw0XsIApAizC2eNvOscn6Ku0UCXQbfcifmVDb43HhPjTiXMUP39bZMhC-CNEuDl0Qfcmc0koerVvvXEIFdKzeeuuSgL7Uok17lKeUj34_3_xXCo0XVVJPFHRBsKdVXlNx5iMZU-maNgZ0Vk7Ecgh2-U8E5XJwKTDUZTJeDQNwNz67_2m2c2&uniplatform=NZKPT&language=CHS