hoe smaak wordt waargenomen in de hersenen

de bittere cortex (rode) en zoete cortex (groene) liggen ongeveer 2 millimeter uit elkaar in de muizenhersenen. Charles S. Zuker, Ph. D. / Columbia University Medical Center

mensen en andere zoogdieren vertrouwen op smaak om voedselkeuzes te begeleiden. We worden bijvoorbeeld aangetrokken door zoet voedsel, dat meestal rijk is aan energie. Een bittere smaak, aan de andere kant, kan een waarschuwingssignaal zijn voor potentieel schadelijke chemicaliën.in de afgelopen 17 jaar hebben de laboratoria van Dr. Nicholas Riba van NIH ‘ s National Institute of Dental and Craniofacial Research (NIDCR) en Dr. Charles Zuker van het Howard Hughes Medical Institute van het Columbia University Medical Center heeft de receptorcellen in de tong geïdentificeerd die zoete, zure, bittere, umami (hartig) en zoutsmaak detecteren. Informatie van deze cellen wordt doorgegeven aan de primaire smaak cortex, of smaak cortex, in de hersenen.

Studies hebben aangetoond dat zoete en bittere smaken worden vertegenwoordigd in verschillende gebieden, of “velden,” van de smaakcortex. In hun laatste studie onderzochten de teams van Riba en Zuker of het activeren van deze velden bij muizen smaken kon oproepen, zelfs bij afwezigheid van een echte bittere of zoete verbinding. Het werk werd deels gefinancierd door NIDCR en NIH ‘ s National Institute on Drug Abuse (NIDA). De resultaten zijn gepubliceerd in Nature op 26 November 2015.

de onderzoekers activeerden selectief de zoete of bittere corticale velden met behulp van een techniek die optogenetica wordt genoemd. Ze injecteerden eerst een onschadelijk virus met het gen voor een lichtgevoelig eiwit in het zoete veld of het bittere veld. Neuronen die dit gen opnemen en het eiwit produceren, kunnen door licht worden geactiveerd. De wetenschappers implanteerden vervolgens aangepaste optische vezels in de buurt van de injectieplaatsen.

in een eerste reeks experimenten konden muizen kiezen uit twee kamers. Toen één kamer werd gekoppeld aan stimulatie van het zoete corticale veld in de hersenen, ontwikkelden muizen een voorkeur voor die kamer. Dieren wier bittere corticale veld werd geactiveerd toen ze een kamer ingingen, leerden het snel te vermijden.dorstige muizen wier bittere corticale velden werden gestimuleerd toen ze gewoon water dronken, verwierpen het water. Sommigen hebben zelfs de mond gesnoerd en probeerden hun mond schoon te maken van een bittere substantie die niet bestond. Muizen die geen dorst hadden likte daarentegen agressief gewoon water toen hun zoete corticale velden werden gestimuleerd tijdens het likken. In andere experimenten toonden de onderzoekers aan dat stimulatie van het zoete corticale veld ervoor kan zorgen dat muizen de voorkeur geven aan een bittere verbinding. Omgekeerd, stimulatie van het bittere corticale veld veroorzaakt afkeer van een zoete verbinding.

zelfs bij dieren die nooit een zoete of bittere smaak hadden gehad, leidde de activering van deze corticale velden nog steeds tot het overeenkomstige gedrag, wat aantoont dat de smaakzin in de hersenen is vastgelegd.

verdere experimenten bevestigden de essentiële rol van deze corticale velden bij de herkenning van zoete en bittere smaak. “Smaak, zoals jij en ik erover denken, zit uiteindelijk in de hersenen”, zegt Zuker. “Toegewijde smaakreceptoren in de tong detecteren zoet of bitter en ga zo maar door, maar het is de hersenen die betekenis geeft aan deze chemicaliën.”

—door Harrison Wein, Ph. D.