Neuron：科学家揭示大脑如何记住“舌尖上的味道”
Neuron：科学家揭示大脑如何记住“舌尖上的味道”
味觉记忆是人类和动物感知世界的重要方式之一。美国哥伦比亚大学的Charles S. Zuker团队在《Neuron》杂志上发表最新研究，揭示了大脑如何通过特定神经元的持续激活来维持短期味觉记忆。这项研究不仅增进了我们对味觉系统工作原理的理解，也为未来相关疾病的治疗提供了新的思路。
味觉系统负责检测和响应甜、鲜、苦、酸和咸五种基本的味觉信息。甜味和鲜味味觉受体细胞(TRCs)分别负责促进摄入富含能量和蛋白质的食物来源，而苦味和酸味TRCs负责对有毒和变质(酸/发酵)食物的厌恶。经典的味觉信息传递通路认为TRCs将感知到的味觉信息传递给孤束核头侧(rNTS)，随后依次传递到臂旁核、丘脑腹侧后内侧核，最后到达处理味觉信息最高等级中枢-味觉皮层（Gustatory cortex）。短期味觉记忆可为动物提供近期味觉体验，为动物提供实时比较潜在食物来源，做出适当的选择。
2023年11月8日美国哥伦比亚大学的Charles S. Zuker团队在Neuron杂志上发表文章揭示味觉皮层兴奋性神经元持续激活形成的记忆印迹维持短期味觉记忆的工作机制。
Charles S. Zuker团队及其合作者发现和鉴定了感知五种基本味觉的细胞。倾其毕生精力研究人类是如何感知味道的，是该领域重要的奠基人。
该团队近期发表的文章：
Cell | 舌尖上的“PK”-苦对甜，科学家揭示“苦胜过甜”的神经环路
Nature：揭示喜欢吃甜食的肠脑轴的神经环路
1. 建立短期味觉记忆行为模型
研究人员通过建立短期味觉记忆行为实验：小鼠随机舔舐到苦味溶液和糖溶液，通过训练后在随机可变的时间内做出特定气味相对应的味觉溶液的位置，获得奖赏，形成短期味觉记忆。具体操作为A气味伴随苦味溶液出现后，小鼠需要特定延迟期内选择右侧出水口获得水奖赏；B气味伴随糖溶液出现后，小鼠也需要选择右侧出水口获得水奖赏，A气味伴随糖溶液出现后，小鼠则需要选择左侧出水口获得水奖赏。
有意思的是，随着延迟期的延长（从1秒到9秒不等），A气味相关的糖溶液和苦味溶液任务完成准确率逐渐降低，但B气味相关的糖溶液任务的完成则不受延迟期间长度的影响。
图1：建立短期味觉记忆行为模型
2. 响应苦味的味觉皮层神经元持续激活
岛叶皮层的后部神经元（简称GCbt）群主要响应苦味刺激。光纤钙成像技术记录到小鼠在摄取苦味溶液后可引起GCbt兴奋性神经元群钙信号显著增强，但摄取糖溶液并不会引起上述变化。在敲除味觉信号通道瞬时受体电位离子通道蛋白5后苦味溶液并不会引起GCbt神经元群钙信号增加。此外，在6秒的延迟期内可持续观察到GCbt神经元群钙信号反应，这种持续存在的神经元活性并不是由残留在口腔中溶液引起的。
图2：响应苦味的味觉皮层神经元持续激活
3. GCbt脑区兴奋性神经元维持短期苦味记忆
上述持续激活的GCbt兴奋性神经元是否与短期味觉记忆相关尼？研究人员首先发现延长延迟期（从1秒延长为6秒）可将小鼠完成短期味觉记忆行为的正确率从60%提高到80%，表明延迟期长短（GCbt神经元持续激活）与动物的短期记忆表现相关。其次，通过光遗传学急性激活GCbt抑制性神经元（可抑制该脑区兴奋性神经元，擦除记忆痕迹）后显著降低小鼠完成短期味觉记忆任务的正确率。最后，在延迟期通过光激活GCbt脑区表达血管活性肠肽(VIP)的中间神经元可抑制该脑区抑制性神经元，激活兴奋性神经元后可显著提高小鼠完成短期味觉记忆任务的正确率。上述结果表明GCbt脑区兴奋性神经元在维持短期苦味记忆中发挥重要作用。
图3：GCbt脑区兴奋性神经元维持短期苦味记忆
总结
本文通过设计巧妙的味觉记忆实验揭示了岛叶皮层兴奋性神经元的持续激活可能是近期味觉经验的基本记忆印迹，维持短期味觉记忆。