我们终于知道你的舌头如何告诉你的大脑你正在品尝什么

为什么糖果是甜的，咖啡是苦的，而不是相反？在本周《自然》杂志上发表的一项研究中，研究人员发现了让我们的口味与众不同的秘密成分。

我们已经知道味觉方程的两个部分：舌头上的味觉受体细胞（实际上与食物相互作用）和告诉大脑它正在品尝什么的神经元。每个味觉受体细胞只能对一种味道做出反应（甜、苦、酸、咸或鲜味），神经元也同样具有特异性。大脑将来自每组神经元的信号解读为不同的味道。但科学家们还无法弄清楚，当你吃冰淇淋时，甜味受体细胞如何选择性地激活“甜味神经元”。

这是一个棘手的问题，因为味觉受体细胞每 5-20 天更换一次。因此，连接细胞和神经元的任何物质都必须足够有针对性，以便在你的身体每周或两周产生新的味觉受体细胞时重新连接。

“我们试图了解舌头上如此动态的东西如何能够足够具体，以便每次都能正确建立联系，”该研究的第一作者，哥伦比亚大学博士后研究员 Hojoon Lee 说。

我们的味觉最初是为了让我们保持健康而进化的：含糖量高的食物尝起来很甜，因为它们的高能量含量使它们（可以说）对我们有益，而苦味则表明某种东西可能有毒（它在告诉你放下那杯咖啡）。区分甜味和苦味曾经可能是生与死的区别。

根据这项新研究，舌头和大脑通过一种叫做信号素的分子进行交流。与同名的基于旗帜的通信系统一样，信号素对信号传递非常重要。当它们从一个细胞传递到另一个细胞时，它们可以引导神经元向某个方向生长。从大象到病毒，信号素无处不在，分为八种不同的类别。虽然信号素的存在早已为人所知——人类含有大约 20 种不同类型的信号素——但只有少数信号素与味觉有关这一事实才在这项研究中得到证实。

研究人员发现，拥有苦味受体和甜味受体的小鼠细胞各自含有一种独特的信号素。苦味细胞含有更多的信号素 3A，而甜味细胞含有更多的信号素 7A。

当信号素被全部去除后，神经元更有可能报告错误的味道或多种味道，但味觉受体细胞最终仍然能够激活正确的神经元。李说，这表明味觉系统有多么重要。即使去除了一种分子，还有其他分子可以防止错误连接。

那么，如果将 Semaphorin 3A 放入甜味受体细胞，或将 Semaphorin 7A 放入苦味受体细胞，会发生什么情况呢？借助基因工程，研究人员能够做到这一点：他们改造了两种小鼠，每种小鼠在错误类型的味觉受体细胞中都含有一种 Semaphorin。这样就交换了细胞的功能；当甜味细胞含有 Semaphorin 3A 时，它们会激活苦味神经元，而当苦味细胞含有 Semaphorin 7A 时，它们会激活甜味神经元。科学家们可以看到这种重新布线的效果，因为当小鼠的苦味细胞被改造以产生甜味信号 Semaphorin 时，小鼠无法将味道解释为苦味。它们愿意喝苦水，而通常它们不会这样做。

宾夕法尼亚大学医学中心耳鼻喉科教授兼嗅觉与味觉中心主任理查德·多蒂没有参与这项研究。他说，这项研究是理解特定味道（如甜味）的感知是源自受体还是源自受体与神经的连接方式的重大突破。他还表示，这项研究有可能为理解味觉障碍提供一种新方法。

多蒂说，很少有患者因为味觉问题来到他的诊所，但确实有这样的情况。佛罗里达大学药理学和治疗学教授、嗅觉和味觉中心主任史蒂文·芒格 (Steven Munger) 表示，味觉障碍可能是由损伤或疾病引起的，例如头颈癌的放射治疗，他也没有参与这项研究。他补充说，在这些味觉紊乱的病例中，更好地了解味觉系统通常如何自我重组至关重要，以便开发新的疗法来帮助恢复正常的味觉功能。

这项研究的重点是甜味和苦味，因为尽管它们是“截然相反”的味道，但它们可以被容易比较的受体感知。李希望现在将注意力转向其余的味道——咸味、酸味和鲜味——以了解哪些分子将这些味觉受体细胞与神经元联系起来，以及神经元方面发生了什么。不过，他知道，随着味觉信号进入大脑，情况只会变得更加复杂。

“我认为这是我们首次真正了解信息如何通过神经线路传递的案例之一，”李说。“当然，信息在到达大脑之前要经过许多阶段，因此神经线路可能出现许多问题，但这让我们对味觉系统的连接机制有了一些了解。”