Auf einen Blick
- Durch die Manipulation von Bereichen des Mausgehirns, die süßen und bitteren Geschmack darstellen, konnten die Forscher die Wahrnehmung dieser Geschmäcker durch die Tiere kontrollieren.
- Die Ergebnisse zeigen, dass Reaktionen auf süßen und bitteren Geschmack fest im Gehirn verankert sind.
Der bittere Kortex (rot) und der süße Kortex (grün) liegen im Gehirn der Maus etwa 2 Millimeter voneinander entfernt. Charles S. Zuker, Ph.D. / Columbia University Medical Center Menschen und andere Säugetiere verlassen sich auf den Geschmack, um die Nahrungsauswahl zu bestimmen. Zum Beispiel fühlen wir uns von süßen Lebensmitteln angezogen, die normalerweise reich an Energie sind. Ein bitterer Geschmack hingegen kann ein Warnsignal für potenziell schädliche Chemikalien sein.
In den letzten 17 Jahren haben die Laboratorien von Dr. Nicholas Ryba vom NIH National Institute of Dental and Craniofacial Research (NIDCR) und Dr. Charles Zuker vom Howard Hughes Medical Institute am Columbia University Medical Center haben die Rezeptorzellen in der Zunge identifiziert, die süß, sauer, bitter, Umami (herzhaft) und Salzgeschmack erkennen. Informationen aus diesen Zellen werden an den primären Geschmackskortex oder Geschmackskortex im Gehirn weitergeleitet.Studien haben gezeigt, dass süße und bittere Geschmäcker in verschiedenen Bereichen oder „Feldern“ des Geschmackskortex vertreten sind. In ihrer neuesten Studie untersuchten die Teams von Ryba und Zuker, ob die Aktivierung dieser Felder bei Mäusen auch ohne eine tatsächlich bittere oder süße Verbindung Geschmack hervorrufen könnte. Die Arbeit wurde teilweise von NIDCR und NIH National Institute on Drug Abuse (NIDA) finanziert. Die Ergebnisse wurden am 26.November 2015 in Nature veröffentlicht.Die Forscher aktivierten selektiv die süßen oder bitteren kortikalen Felder mit einer Technik namens Optogenetik. Sie injizierten zuerst ein harmloses Virus, das das Gen für ein lichtempfindliches Protein trug, entweder in das süße Feld oder in das bittere Feld. Neuronen, die dieses Gen aufnehmen und das Protein produzieren, können durch Licht aktiviert werden. Die Wissenschaftler implantierten dann maßgeschneiderte optische Fasern in der Nähe der Injektionsstellen.
In einer ersten Reihe von Experimenten erhielten Mäuse die Wahl zwischen 2 Kammern. Wenn eine Kammer mit der Stimulation des süßkortikalen Feldbereichs im Gehirn gekoppelt wurde, entwickelten Mäuse eine Präferenz für diese Kammer. Im Gegensatz dazu lernten Tiere, deren bitteres kortikales Feld aktiviert wurde, wenn sie in eine Kammer gingen, schnell, es zu vermeiden.
Durstige Mäuse, deren bittere kortikale Felder stimuliert wurden, wenn sie klares Wasser tranken, lehnten das Wasser ab. Einige knebelten sogar und versuchten, ihren Mund von einer bitteren Substanz zu reinigen, die es nicht gab. Im Gegensatz dazu leckten Mäuse, die nicht durstig waren, aggressiv klares Wasser, wenn ihre süßen kortikalen Felder beim Lecken stimuliert wurden. In anderen Experimenten zeigten die Forscher, dass die Stimulation des süßkortikalen Feldes dazu führen kann, dass Mäuse eine bittere Verbindung bevorzugen. Umgekehrt löste die Stimulation des bitteren kortikalen Feldes eine Abneigung gegen eine süße Verbindung aus.
Selbst bei Tieren, die noch nie einen süßen oder bitteren Geschmack erlebt hatten, löste die Aktivierung dieser kortikalen Felder immer noch das entsprechende Verhalten aus, was zeigt, dass der Geschmackssinn im Gehirn fest verdrahtet ist.
Weitere Experimente bestätigten die wesentliche Rolle dieser kortikalen Felder bei der Erkennung von süßem und bitterem Geschmack. „Geschmack, wie Sie und ich darüber denken, ist letztendlich im Gehirn“, sagt Zuker. „Dedizierte Geschmacksrezeptoren in der Zunge erkennen süß oder bitter und so weiter, aber es ist das Gehirn, das diesen Chemikalien Bedeutung verleiht.“
—von Harrison Wein, Ph.D.