Исследование, опубликованное 12 сентября в журнале Nature Communications, впервые точно определило область в мозге человека, где сигналы вкуса и запаха объединяются, создавая комплексное ощущение, известное как вкус. С помощью сканирования мозга и алгоритмов машинного обучения ученые установили, что этой первичной зоной интеграции является островковая доля, или инсула.
Вкус — это не то же самое, что вкусовые ощущения. Когда пища попадает в рот, ее химические компоненты активируют пять основных типов рецепторов на языке: сладкий, соленый, кислый, горький или умами. Однако полноценный вкус формируется, когда мозг объединяет эти сигналы с информацией от обонятельных рецепторов. Например, и манго, и персик на вкус в основном кислые, но именно их уникальные ароматы позволяют нам безошибочно различать эти фрукты.
Это различие обусловлено так называемыми ретроназальными запахами. Во время еды летучие химические соединения из пищи поднимаются через ротовую полость к обонятельным рецепторам, расположенным в задней части носа. Мозг обрабатывает эти сигналы как неотъемлемую часть вкусового опыта, хотя технически они являются запахами.
Чтобы изолировать этот процесс, команда под руководством нейробиолога Путу Агуса Хорисантоно из Каролинского института в Стокгольме провела эксперимент с участием 25 человек. Испытуемым давали капли напитков, разработанных для активации либо только вкусовых рецепторов, либо только ретроназальных обонятельных рецепторов. На протяжении нескольких сеансов активность их мозга записывалась с помощью сканера.
Ключевую роль в анализе данных сыграли алгоритмы машинного обучения. Сначала программу обучили на сканах мозга, полученных во время дегустации напитков со сладким или соленым вкусом. Алгоритм научился распознавать уникальные паттерны мозговой активности, соответствующие каждому из этих вкусов.
На следующем этапе исследователи поставили перед обученной программой более сложную задачу. Ей предоставили сканы мозга, сделанные в тот момент, когда участники ощущали только ретроназальный запах, и попросили угадать, с каким вкусом (сладким или соленым) этот запах ассоциируется. Алгоритм, анализировавший данные из островковой доли, показал один из лучших результатов, успешно предсказав запах на основе паттернов, которым он обучился, распознавая исключительно вкус. Это доказывает, что инсула обрабатывает оба типа сигналов схожим образом, создавая единое восприятие.
Инсула — это область, расположенная глубоко в коре головного мозга, что затрудняет ее изучение у людей. Известно, что она также отслеживает состояние внутренних органов, таких как желудок и кишечник, и подсознательно влияет на пищевые привычки. Предыдущие исследования на грызунах уже показывали, что некоторые клетки инсулы реагируют на комбинацию вкуса и запаха, но данная работа впервые подтвердила эту функцию у человека. Прорыв стал возможен благодаря современным вычислительным и статистическим методам.
Нейробиолог Иван де Араужо из Института биологической кибернетики Макса Планка в Тюбингене, Германия, отметил, что эти выводы могут стать неврологической основой для понимания пищевых пристрастий и отвращений. Они объясняют, почему для такого открытия потребовались передовые аналитические инструменты, способные выделить тонкие взаимосвязи в сложной активности мозга.
В дальнейшем Путу Агус Хорисантоно планирует выяснить, активируют ли инсулу запахи, поступающие из внешней среды через переднюю часть носа — например, аромат из ресторана или запах сыра в магазине.
Изображение носит иллюстративный характер
Вкус — это не то же самое, что вкусовые ощущения. Когда пища попадает в рот, ее химические компоненты активируют пять основных типов рецепторов на языке: сладкий, соленый, кислый, горький или умами. Однако полноценный вкус формируется, когда мозг объединяет эти сигналы с информацией от обонятельных рецепторов. Например, и манго, и персик на вкус в основном кислые, но именно их уникальные ароматы позволяют нам безошибочно различать эти фрукты.
Это различие обусловлено так называемыми ретроназальными запахами. Во время еды летучие химические соединения из пищи поднимаются через ротовую полость к обонятельным рецепторам, расположенным в задней части носа. Мозг обрабатывает эти сигналы как неотъемлемую часть вкусового опыта, хотя технически они являются запахами.
Чтобы изолировать этот процесс, команда под руководством нейробиолога Путу Агуса Хорисантоно из Каролинского института в Стокгольме провела эксперимент с участием 25 человек. Испытуемым давали капли напитков, разработанных для активации либо только вкусовых рецепторов, либо только ретроназальных обонятельных рецепторов. На протяжении нескольких сеансов активность их мозга записывалась с помощью сканера.
Ключевую роль в анализе данных сыграли алгоритмы машинного обучения. Сначала программу обучили на сканах мозга, полученных во время дегустации напитков со сладким или соленым вкусом. Алгоритм научился распознавать уникальные паттерны мозговой активности, соответствующие каждому из этих вкусов.
На следующем этапе исследователи поставили перед обученной программой более сложную задачу. Ей предоставили сканы мозга, сделанные в тот момент, когда участники ощущали только ретроназальный запах, и попросили угадать, с каким вкусом (сладким или соленым) этот запах ассоциируется. Алгоритм, анализировавший данные из островковой доли, показал один из лучших результатов, успешно предсказав запах на основе паттернов, которым он обучился, распознавая исключительно вкус. Это доказывает, что инсула обрабатывает оба типа сигналов схожим образом, создавая единое восприятие.
Инсула — это область, расположенная глубоко в коре головного мозга, что затрудняет ее изучение у людей. Известно, что она также отслеживает состояние внутренних органов, таких как желудок и кишечник, и подсознательно влияет на пищевые привычки. Предыдущие исследования на грызунах уже показывали, что некоторые клетки инсулы реагируют на комбинацию вкуса и запаха, но данная работа впервые подтвердила эту функцию у человека. Прорыв стал возможен благодаря современным вычислительным и статистическим методам.
Нейробиолог Иван де Араужо из Института биологической кибернетики Макса Планка в Тюбингене, Германия, отметил, что эти выводы могут стать неврологической основой для понимания пищевых пристрастий и отвращений. Они объясняют, почему для такого открытия потребовались передовые аналитические инструменты, способные выделить тонкие взаимосвязи в сложной активности мозга.
В дальнейшем Путу Агус Хорисантоно планирует выяснить, активируют ли инсулу запахи, поступающие из внешней среды через переднюю часть носа — например, аромат из ресторана или запах сыра в магазине.
