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味觉的由来

《科学世界》  发表于 2018年05月21日

进入口中的东西究竟是对身体有益是还是有害的呢?这取决于分子构造上的微小差异。一般来说,对我们身体有益的东西的味道都是“好吃”的,而有害的东西都是“难吃”的。此外,不能消化、无法变为营养物质的东西通常都没什么味道。我们的味觉就是快速判断食物是有益还是有害的优秀感觉系统。下面展示的就是当我们吃到“好吃”的东西时,口中和大脑的工作过程。

 

舌头上布满名为味蕾的味觉感受器

能够感知味道的味细胞以数十个为一团聚集成名为味蕾的结构。味蕾散布在舌头表面、喉咙、上颚深处名为软腭的部位等处。

味细胞感知到味道分子后,首先会通过味觉神经将信息传给延髓的弧束核。这些味觉信息会导致一些条件反射,比如说分泌唾液,吃到很酸的东西时脸部扭曲、想要吐出来等反应都是发生于这一阶段的。在判断食物是否有营养前,先判断食物是否能够被咽下去。这些对味道最基本的判断只要包含延髓的脑干来完成即可,所以即便大脑出现问题也同样会发生反应。

以吃烤肉为例,弧束核会接收到咸、鲜等味觉信息,并将它们经由丘脑传给大脑的初级味皮层,从而对味道的强度和性质进行分析。随后,在次级味皮层,味觉信息会与来自嗅觉、触觉、口感等信息相统合。至此,我们脑中才形成烤肉味的印象。

在杏仁核,我们会形成对食物(烤肉)好恶的感情判断,下丘脑会分泌负责食欲的激素。海马体则形成我们对味道的记忆。

值得一提的是,即便弧束核将某种味道归类于“难吃”,很多时候大脑也会认为它好吃。

实际上,苦味和酸味原本是“难吃的味道”,因为它们往往意味着毒与腐烂。在味觉实验中,研究人员在婴儿的口中放入酸的或苦的东西时,婴儿的脸上都会马上浮现出厌恶的表情。然而,喜欢西柚的酸苦味或咖啡的苦味的人却不在少数。他们会认为这些味道“好”,是因为大脑通过学习知道了这些东西是安全的食物,对人体有益。

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图1. 对美味的感受涉及到大脑各处的运作

当我们进食并感受到其美味时,其实不仅仅包括味觉,还有气味、口感、记忆、好恶(感情)等信息。在这一过程中,大脑中的很多部位都会参与其中。食物分子在被味细胞感知后,信息就会经由神经传递给位于大脑下部的延髓的弧束核。这里会中继鲜味、咸味等味道的信息。味道的信息会被送往大脑皮层的次级味皮层,这里会统合气味和口感的信息,形成我们对味道的印象。杏仁核会对味道的好恶进行判断,而海马体则运用大脑皮层的记忆来识别是什么味道。

 


甜、鲜、咸意味着营养

味蕾由5种味觉感知细胞聚合而成,每种味细胞只有五味中一种的受体。味细胞在感知到味道分子后,会将信号物质传给专用的神经纤维,从而将与甜味、咸味等相对应的电信号送出。

五味分别是起什么作用,所感知到的又是什么物质呢?

对甜、鲜、咸的味觉主要是为了找出能够成为营养物质的分子。砂糖等糖类是生物的主要能量来源,而甜味就是用于分辨它们的。

鲜味用于分辨出谷氨酸和肌苷酸等分子,它们常常存在于富含蛋白质的肉中。因此,通过鲜味,我们就能识别出与碳水化合物同样重要的营养物质—蛋白质。

咸味是对钠离子的感知。人体需要一定量的矿物质,而咸味就帮我们感知吃到的盐分浓度是否合适。

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图2. 感知五味的味蕾

能够感知味道的味蕾不仅分布于舌尖、舌侧和舌根,也同样存在于上颚深处(软腭)和喉咙等处。以前人们一直以为味道是在舌头上被感知到的,但现在看来,只要有味蕾,哪里都能感知味道。在舌头的深处,排列有7~12个直径约2毫米的突起组织,名为轮廓乳头。在它的表面也有味蕾。右图为轮廓乳头的截面图。味蕾在其侧面围成一圈,数量超过200个。味蕾由能够感知甜、咸、酸、鲜、苦五味的味细胞聚合而成。在轮廓乳头之间的沟壑深处有埃伯内氏腺,从中会流出唾液,起到清洗沟壑中的食物分子的作用。味蕾在舌头、软腭和喉咙处总共有大约7000个。

 


酸和苦是为了分辨出危险物

酸味和苦味原本是为了帮我们分辨出有害分子并发出警告的。

为何对我们有害的物质会呈现出酸味和苦味呢?这是因为腐烂的食物大多会发出酸味—微生物在分解食物的过程中会产生酸分子。因此在自然界,如果不经意间接触酸味强的物质的话,味觉就能避免我们吃到腐烂的食物。

此外,自然界中也充斥着有毒的分子,比如说植物中的生物碱。感知苦味的细胞就用于检测出它们,且无论是何种分子都统一向大脑送去“苦”的信号,因此毒物往往是发苦的。


(本文发表于《科学世界》2016年第4期)



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