Нейрогастрономия

Антон Захаров, физиолог, популяризатор науки, один из создателей популяризаторского агентства «Чайник Рассела»

Антон Заха­ров,
физио­лог, попу­ля­ри­за­тор нау­ки, один из созда­те­лей попу­ля­ри­за­тор­ско­го агент­ства «Чай­ник Рас­се­ла»

Лек­ция про­чи­та­на в рам­ках про­ек­та «Курил­ка Гутен­бер­га».

Со шко­лы каж­дый пом­нит, что чело­век раз­ли­ча­ет четы­ре вку­са и эти вку­сы вос­при­ни­ма­ют раз­ные части язы­ка. Кон­чик отве­ча­ет за слад­кое; кис­лое и соле­ное вос­при­ни­ма­ют­ся кра­я­ми, а у осно­ва­ния нахо­дят­ся рецеп­то­ры горь­ко­го. И пер­вое, и вто­рое утвер­жде­ние невер­ны, и извест­но это уже дав­но. Более того, при­выч­ный нам «вкус» опре­де­ля­ет­ся дале­ко не толь­ко вку­со­вы­ми ощу­ще­ни­я­ми.

Вкус, с точ­ки зре­ния физио­ло­га, — это спе­ци­фи­че­ское ощу­ще­ние, кото­рое вызы­ва­ет­ся воз­дей­стви­ем хими­че­ских веществ, рас­тво­рен­ных в слюне, на опре­де­лен­ные рецеп­то­ры на поверх­но­сти кле­ток, сиг­нал от кото­рых в даль­ней­шем про­хо­дит по опре­де­лен­ным нерв­ным путям в отдель­ную область коры голов­но­го моз­га. Сей­час извест­но, что на поверх­но­сти наше­го язы­ка око­ло 5 тыс. вку­со­вых сосоч­ков, каж­дый из кото­рых вклю­ча­ет око­ло 50 кле­ток вку­со­вых рецеп­то­ров, при­чем внут­ри одно­го сосоч­ка нахо­дят­ся рецеп­то­ры, отве­ча­ю­щие за рас­по­зна­ва­ние раз­ных вку­сов. То есть все части наше­го язы­ка чув­стви­тель­ны ко всем вку­сам.

Как у любо­го дру­го­го чув­ства, у вку­са есть био­ло­ги­че­ский смысл. Он заклю­ча­ет­ся в выяс­не­нии хими­че­ской при­ро­ды нашей еды, при­чем каж­дый вкус рас­ска­зы­ва­ет свою исто­рию. Слад­кий дает понять, что пища бога­та про­сты­ми угле­во­да­ми — наи­бо­лее лег­ким и уни­вер­саль­ным для наше­го орга­низ­ма источ­ни­ком энер­гии. Соле­ный сооб­ща­ет о том, что в пище есть натрий, а зна­чит, и дру­гие про­стые мине­ра­лы, кото­рые необ­хо­ди­мы для под­дер­жа­ния нор­маль­но­го вод­но-соле­во­го балан­са. Кис­лый вкус явля­ет­ся инди­ка­то­ром содер­жа­ния в пище кис­лот, а это обыч­но зна­чит, что пища еще не созре­ла или уже испор­ти­лась в про­цес­се фер­мен­та­тив­но­го бро­же­ния. Горь­кий пре­ду­пре­жда­ет о том, что пища, кото­рую мы едим, может быть ядо­ви­та. Вари­ан­тов того, что может нас отра­вить, мно­го, и цена ошиб­ки мак­си­маль­но высо­ка, поэто­му и вари­ан­тов рецеп­то­ров горь­ко­го намно­го боль­ше, чем рецеп­то­ров слад­ко­го, соле­но­го или кис­ло­го. Вме­сто одно­го или несколь­ких вари­ан­тов рецеп­то­ров осталь­ных вку­сов суще­ству­ет боль­ше 20 вари­ан­тов рецеп­то­ров горь­ко­го, при­чем у раз­ных людей пред­став­ле­ны раз­ные вари­ан­ты. То есть вку­сы у людей могут раз­ли­чать­ся не толь­ко на пси­хо­ло­ги­че­ском, но и на чисто физио­ло­ги­че­ском уровне. Напри­мер, нали­чие гена одно­го из вари­ан­тов рецеп­то­ров горь­ко­го, чув­стви­тель­но­го к веще­ству под назва­ни­ем про­пи­л­тио­ура­цил, обес­пе­чи­ва­ет повы­шен­ную чув­стви­тель­ность ко вку­су алко­го­ля, жир­ной пищи и, поми­мо про­че­го, брок­ко­ли. Кро­ме того, обла­да­те­ли это­го вари­ан­та рецеп­то­ра обыч­но строй­нее, реже ста­но­вят­ся алко­го­ли­ка­ми и име­ют еще несколь­ко пре­иму­ществ для сво­е­го здо­ро­вья.

К четы­рем школь­ным вку­сам в 1985 году доба­ви­ли вкус глу­та­ма­та натрия, а так­же неко­то­рых дру­гих ами­но­кис­лот и про­дук­тов рас­па­да нук­ле­и­но­вых кис­лот, япон­ское назва­ние кото­ро­го — ума­ми — пло­хо пере­во­дит­ся на евро­пей­ские язы­ки, пото­му что в чистом виде веще­ства, вызы­ва­ю­щие этот вкус, не исполь­зу­ют­ся ни в одной евро­пей­ской кухне. В Азии ситу­а­ция дру­гая: при­пра­вы со вку­сом ума­ми встре­ча­ют­ся, и, види­мо, поэто­му вкус ума­ми в Япо­нии выде­лен в каче­стве отдель­но­го еще в 1908 году. Ума­ми — это при­ят­ный вкус, вызы­ва­ю­щий ощу­ще­ние, похо­жее на сытость, поэто­му глу­та­мат натрия у нас часто назы­ва­ют уси­ли­те­лем вку­са, хотя такая фор­му­ли­ров­ка невер­на. У глу­та­ма­та есть свой соб­ствен­ный спе­ци­фи­че­ский вкус, кото­рый вы лег­ко узна­е­те, если попро­бу­е­те в чистом виде (сей­час эта при­пра­ва про­да­ет­ся в неко­то­рых мага­зи­нах восточ­ной кух­ни). Но опи­сать его, ско­рее все­го, пока­жет­ся непро­стой зада­чей. Как и у дру­гих вку­сов, у ума­ми есть своя био­ло­ги­че­ская роль: он сооб­ща­ет, насколь­ко еда бога­та бел­ка­ми, необ­хо­ди­мы­ми для постро­е­ния кле­ток наше­го орга­низ­ма.

Совсем недав­но уче­ные при­шли к отно­си­тель­но­му согла­сию насчет того, что мож­но выде­лить еще и шестой базо­вый вкус — жир­ный. Вкус жир­ной пищи хоро­шо зна­ком каж­до­му, поэто­му воз­ни­ка­ет вопрос: неуже­ли уче­ные настоль­ко менее вни­ма­тель­ны, чем обыч­ные люди? На самом деле толь­ко недав­но уда­лось най­ти имен­но рецеп­то­ры к веще­ствам, содер­жа­щим­ся в жир­ной пище. До это­го счи­та­лось, что жир­ный вкус — про­сто спе­ци­фи­че­ское так­тиль­ное ощу­ще­ние язы­ка, свя­зан­ное с осо­бен­но­стя­ми тек­сту­ры жир­ной пищи. Ведь язык — это чрез­вы­чай­но чув­стви­тель­ный в так­тиль­ном отно­ше­нии орган. Что­бы пред­ста­вить насколь­ко, посмот­ри­те на сен­сор­но­го гомун­ку­ла Пен­фил­да, где раз­ме­ры раз­ных частей тела пред­став­ле­ны про­пор­ци­о­наль­но их так­тиль­ной чув­стви­тель­но­сти.

Гомункул Пенфилда (www.cgsociety.org)

Гомун­кул Пен­фил­да (www.cgsociety.org)

Вооб­ще, вос­при­я­тие пищи — про­цесс, кото­рый, как сего­дня счи­та­ет­ся, очень силь­но зави­сит от всех орга­нов чувств и даже от наше­го отно­ше­ния к тому, что мы едим. При­ме­ров тому най­де­но нема­ло.

То, что мы обыч­но назы­ва­ем вяжу­щим вку­сом, на самом деле так­же ощу­ще­ние изме­не­ния вяз­ко­сти слю­ны так­тиль­ны­ми рецеп­то­ра­ми язы­ка. Неко­то­рые хими­че­ские веще­ства, содер­жа­щи­е­ся в хур­ме и кизи­ле, свя­зы­ва­ют бел­ки нашей слю­ны друг с дру­гом, и она ста­но­вит­ся более густой. Терп­кий вкус вина или очень креп­ко­го чая име­ет, кста­ти, ту же при­ро­ду. Ост­рый вкус не вхо­дит в шесть базо­вых, извест­ных сей­час, тоже пото­му, что не явля­ет­ся вку­сом в стро­гом пони­ма­нии физио­ло­гов. Кап­са­и­цин, содер­жа­щий­ся в пер­це, алли­л­гор­чич­ное мас­ло в гор­чи­це и дру­гие веще­ства, дела­ю­щие пищу острой, воз­буж­да­ют не вку­со­вые, а тер­мо­ре­цеп­то­ры, кото­рые есть не толь­ко на язы­ке, но и на всей поверх­но­сти кожи. Воз­буж­де­ние тер­мо­ре­цеп­то­ров на гру­ди или спине, когда ста­вят гор­чич­ни­ки, вызы­ва­ет ощу­ще­ние теп­ла или жже­ния, а во рту мы транс­фор­ми­ру­ем это ощу­ще­ние в ост­рый вкус. Кста­ти, боль­шин­ство веществ, воз­буж­да­ю­щих тер­мо­ре­цеп­то­ры, нерас­тво­ри­мы в воде, и запи­вать острую пищу надо чем-нибудь жир­ным, напри­мер моло­ком.

Из све­жих откры­тий сто­ит упо­мя­нуть вли­я­ние на вос­при­я­тие пищи слу­ха и зре­ния. Напри­мер, недав­но ста­ло понят­но, что суще­ствен­ной состав­ля­ю­щей вку­са хру­стя­щих про­дук­тов (чип­сов, огур­цов или мор­ков­ки) явля­ет­ся имен­но их хруст. Если хруст убрать, давая людям про­бо­вать эти про­дук­ты в науш­ни­ках, то оцен­ки све­же­сти и вку­са силь­но упа­дут. Ока­за­лось так­же, что мы более чув­стви­тель­ны к слад­ко­му в тишине, а вкус мяса, наобо­рот, луч­ше вос­при­ни­ма­ет­ся в шум­ной обста­нов­ке. А исполь­зо­ва­ние пище­вых кра­си­те­лей и пра­виль­но сфор­ми­ро­ван­ных ожи­да­ний спо­соб­но заста­вить даже про­фес­си­о­наль­ных соме­лье пере­пу­тать белое вино с крас­ным. Цвет, кста­ти, вли­я­ет не толь­ко на вкус, но и на коли­че­ство съе­да­е­мой пищи. Экс­пе­ри­мен­ты про­де­мон­стри­ро­ва­ли, что если цвет пищи силь­но кон­тра­сти­ру­ет с цве­том тарел­ки, то мы съе­дим мень­ше. И наобо­рот, если еда внешне сли­ва­ет­ся с тарел­кой, то коли­че­ство съе­ден­но­го уве­ли­чи­ва­ет­ся. Важен и раз­мер таре­лок: если поль­зо­вать­ся неболь­ши­ми тарел­ка­ми, то чув­ство сыто­сти при­хо­дит при мень­шем коли­че­стве съе­ден­ной пищи.

Но, пожа­луй, силь­нее все­го на вос­при­я­тие пищи вли­я­ет запах. Ведь мы с вами ощу­ща­ем запа­хи, не толь­ко когда вды­ха­ем аро­мат пищи, кото­рую соби­ра­ем­ся есть, но и тогда, когда еда уже во рту и мы выды­ха­ем воз­дух. Имен­но такой тип обо­ня­ния, кото­рый назы­ва­ет­ся ретро­на­заль­ным, поз­во­ля­ет отли­чить кар­тош­ку от мор­ко­ви и кури­цу от говя­ди­ны. И любой чело­век, кото­рый про­бо­вал обе­дать с зало­жен­ным носом, пре­крас­но зна­ет об этом. Люди вооб­ще раз­ли­ча­ют запа­хи луч­ше, чем им кажет­ся. Ока­зы­ва­ет­ся, мы настоль­ко хоро­шо нюха­ем, что вполне спо­соб­ны прой­ти по сле­ду, как соба­ка. Груп­па уче­ных из Аме­ри­ки и Изра­и­ля про­во­ди­ла экс­пе­ри­мен­ты, в про­цес­се кото­рых доб­ро­воль­цам пред­ла­га­лось прой­ти по деся­ти­мет­ро­во­му сле­ду, остав­лен­но­му на тра­ве эфир­ны­ми мас­ла­ми, вхо­дя­щи­ми в состав шоко­ла­да. Две тре­ти испы­ту­е­мых за десять минут спра­ви­лись с зада­чей с завя­зан­ны­ми гла­за­ми и с закры­ты­ми уша­ми, но с откры­тым носом. Любо­пыт­но, но для это­го было необ­хо­ди­мо вды­хать запах обе­и­ми нозд­ря­ми. При закры­той одной нозд­ре резуль­та­ты ока­за­лись куда хуже.

Пример трехмерной карты активности нейронов в обонятельной луковице, в которой закодированы несколько разных запахов (Anat Arzi, Noam Sobel "Olfactory perception as a compass for olfactory neural maps")

При­мер трех­мер­ной кар­ты актив­но­сти ней­ро­нов в обо­ня­тель­ной луко­ви­це, в кото­рой зако­ди­ро­ва­ны несколь­ко раз­ных запа­хов (Anat Arzi, Noam Sobel «Olfactory perception as a compass for olfactory neural maps»)

У чело­ве­ка мень­ше рабо­та­ю­щих генов обо­ня­тель­ных рецеп­то­ров, чем у дру­гих живот­ных, зато очень непло­хо идет от них обра­бот­ка сиг­на­ла. Более-менее деталь­ные прин­ци­пы рабо­ты обо­ня­тель­ной систе­мы ста­ли понят­ны намно­го поз­же, чем меха­низ­мы дру­гих сен­сор­ных систем. Нобе­лев­ские пре­мии за рас­шиф­ров­ку рабо­ты зри­тель­но­го и слу­хо­во­го ана­ли­за­то­ра дали в 1920-е и 1930-е годы соот­вет­ствен­но. А пре­мию за рас­шиф­ров­ку рабо­ты обо­ня­ния — толь­ко в 2004 году. Про­чие виды ощу­ще­ний коди­ру­ют­ся не очень боль­шим коли­че­ством физи­че­ских сти­му­лов: зре­ние — это элек­тро­маг­нит­ные вол­ны, слух — меха­ни­че­ские коле­ба­ния дав­ле­ния воз­ду­ха, здесь меня­ют­ся лишь пара­мет­ры (дли­на вол­ны или ампли­ту­да). С физи­че­ской точ­ки зре­ния это очень похо­жие вещи, они одно­об­раз­ны. Понят­но, что мож­но сде­лать рецеп­тор, кото­рый будет вос­при­ни­мать подоб­ную физи­че­скую модаль­ность. А что делать с запа­ха­ми? Запа­хов потен­ци­аль­но бес­ко­неч­ное коли­че­ство, и каж­дая отдель­ная моле­ку­ла — это новый сти­мул, кото­рый, как счи­та­лось, дол­жен тре­бо­вать отдель­ный рецеп­тор. Очень дол­го было непо­нят­но, как мы можем вос­при­ни­мать такое огром­ное коли­че­ство раз­но­об­раз­ных моле­кул. Ока­за­лось, у мле­ко­пи­та­ю­щих несколь­ко про­цен­тов гено­ма (очень мно­го!) посвя­ще­ны обо­ня­тель­ным рецеп­то­рам. Это око­ло тыся­чи генов. Соот­вет­ствен­но — тыся­ча рецеп­то­ров и огром­ное коли­че­ство вза­и­мо­дей­ствий меж­ду ними (у чело­ве­ка, прав­да, рабо­та­ет немно­гим более тре­ти этих генов, что не меня­ет общей кар­ти­ны). Имен­но в этих вза­и­мо­дей­стви­ях спря­та­ны те мил­ли­о­ны запа­хов, кото­рые мы потен­ци­аль­но мог­ли бы рас­по­знать. Бел­ки обо­ня­тель­ных рецеп­то­ров очень похо­жи на рецеп­тор­ные бел­ки, кото­рые есть на поверх­но­сти дру­гих кле­ток наше­го орга­низ­ма. Но, в отли­чие от дру­гих рецеп­тор­ных бел­ков, обо­ня­тель­ные рецеп­то­ры не очень изби­ра­тель­ны по отно­ше­нию к кон­крет­ной моле­ку­ле. Каж­дый рецеп­тор вос­при­ни­ма­ет целый спектр похо­жих друг на дру­га моле­кул, при­чем спек­тры раз­ных рецеп­тор­ных бел­ков пере­кры­ва­ют­ся. Полу­ча­ет­ся, что моле­ку­лы паху­че­го веще­ства, попа­дая на обо­ня­тель­ный эпи­те­лий, акти­ви­ру­ют не один, а сра­зу мно­го раз­ных рецеп­тор­ных бел­ков. Рецеп­тор­ные бел­ки нахо­дят­ся на поверх­но­сти обо­ня­тель­ных ней­ро­нов (их несколь­ко десят­ков мил­ли­о­нов), а эти ней­ро­ны вза­и­мо­дей­ству­ют с ней­ро­на­ми внут­ри обо­ня­тель­ных гло­ме­рул. И запах каж­до­го отдель­но­го веще­ства коди­ру­ет­ся имен­но здесь, в одно­вре­мен­ном сра­ба­ты­ва­нии тысяч ней­ро­нов внут­ри гло­ме­ру­лы. Так что каж­дый запах обла­да­ет инди­ви­ду­аль­ным трех­мер­ным узо­ром актив­но­сти гло­ме­ру­ло­ляр­ных ней­ро­нов. Полу­ча­ет­ся, по слож­но­сти рас­по­зна­ва­ния каж­дый запах соот­вет­ству­ет цело­му буке­ту пара­мет­ров, кото­рые в зри­тель­ной коре голов­но­го моз­га мог­ли бы зако­ди­ро­вать целое лицо.

Важ­но пони­мать, что во всех преды­ду­щих опи­са­ни­ях вку­со­вых и дру­гих сен­сор­ных ощу­ще­ний, вли­я­ю­щих на вкус, мы еще ни разу не дохо­ди­ли до опи­са­ния про­ис­хо­дя­ще­го на уровне коры голов­но­го моз­га. А ведь там, в обла­сти орби­то­фрон­таль­ной коры, все эти ощу­ще­ния соби­ра­ют­ся вме­сте на уровне отдель­ных ней­ро­нов, кото­рые полу­ча­ют сиг­на­лы и от дру­гих обла­стей моз­га, отве­ча­ю­щих, напри­мер, за память или эмо­ции. А сиг­на­лы от этих ней­ро­нов соби­ра­ют­ся в еще более высо­ко­уров­не­вые ком­плек­сы. В резуль­та­те каж­дое вку­со­вое ощу­ще­ние пре­вра­ща­ет­ся в вычис­ли­тель­ный акт потря­са­ю­щей слож­но­сти, на кото­рый воз­дей­ству­ет огром­ное коли­че­ство раз­лич­ных пара­мет­ров.

Подоб­ные иссле­до­ва­ния важ­ны не толь­ко пото­му, что все мы в глу­бине души убеж­ден­ные гедо­ни­сты и любим вкус­но поесть. Толь­ко пра­виль­ное пони­ма­ние того, как устро­ен вкус, поз­во­лит соста­вить такие дие­ты, кото­рые нако­нец будут нор­маль­но рабо­тать, и помо­жет нам питать­ся по-насто­я­ще­му здо­ро­вой пищей. Как пока­зы­ва­ют неко­то­рые рабо­ты, еже­днев­ная доза поло­жи­тель­ных эмо­ций, кото­рые мы полу­ча­ем, съе­дая что-то вкус­ное, очень важ­на для ощу­ще­ния сча­стья! Зна­ние того, что запах еды очень важен для нас, поз­во­ли­ло помочь неко­то­рым паци­ен­там, стра­да­ю­щим от про­блем с обо­ня­ни­ем в резуль­та­те ста­ро­сти или таких забо­ле­ва­ний, как болезнь Альц­гей­ме­ра. Реше­ние ока­за­лось эле­мен­тар­ным: людям ста­ли давать более при­прав­лен­ную пищу, и уже очень ско­ро каче­ство их жиз­ни вырос­ло — они ста­ли чув­ство­вать себя луч­ше. Какие еще полез­ные прак­ти­че­ские откры­тия нас ждут на пути изу­че­ния физио­ло­гии вку­са, пока­жет уже совсем неда­ле­кое буду­щее.

Подроб­нее об этом мож­но про­чи­тать в кни­ге Gordon M. Shepherd «Neurogastronomy: how brain creates flavour and why it matters» и в ста­тьях:

1. Spence Ch. Multisensory flavour perception /​/​ Current Biology. 6 May 2013. Vol. 23. Iss. 9. P. R365–R369.

2. Chaudhari N., Roper S. D. Cell biology of taste /​/​ J. Cell Biol. Vol. 190. No 3. P. 285–296.

3. Arzi A., Sobel N. Olfactory perception as a compass for olfactory neural maps /​/​ Trends in cognitive sciences. November Vol. 15. Iss.

Если вы нашли ошиб­ку, пожа­луй­ста, выде­ли­те фраг­мент тек­ста и нажми­те Ctrl+Enter.

Связанные статьи

Оценить: 
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (Пока оценок нет)
Загрузка...
 
 

Метки: , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,

 

Один комментарий

  • Zalman:

    Спа­си­бо! Очень инте­рес­но.
    Сей­час вра­чи-дие­то­ло­ги и био­ло­ги пере­смат­ри­ва­ют под­хо­ды к здо­ро­во­му пита­нию. суще­ство­вав­шие 35 – 40 лет – вред холе­сте­ри­на и т.д.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Недопустимы спам, оскорбления. Желательно подписываться реальным именем. Аватары - через gravatar.com