重新连接的味觉系统揭示了味道如何从舌头转移到大脑

通过缠结老鼠舌头上的苦味和甜味感知细胞，研究人员梳理出了味觉系统是如何连接自身的。哥伦比亚大学霍华德·休斯医学研究所(HHMI)的研究员查尔斯·祖克(Charles Zuker)及其同事的研究结果揭示了细胞如何不断重新连接以保持味觉能力平稳运行，从而使味觉信息从舌头流向大脑。

祖克实验室的博士后研究员Hojoon Lee说，感觉甜、苦、咸、酸和咸味(也被称为鲜味)的能力是天生的，他领导的这项研究于8月9日发表在《科学》杂志上自然。他说:“我们生来就厌恶酸味或苦味，而被甜食吸引。”

虽然似乎味道只是一个乐趣（或轻度厌恶）的问题，但这些反应可以是生存的关键，特别是对于其他动物。甜味的口味可以发挥营养 - 密集的票价，而苦味味道可以标志着致命的毒药。

对于如此重要​​的工作，味道系统的营业额显高度显着。就像一串弗里茨圣诞灯，细胞舌头上的味觉正在不断地消失和被取代。这些细胞,称为味觉受体细胞它们依附在味蕾上，寿命只有大约两周——这意味着干细胞需要不断地产生新的味觉受体细胞。

味觉细胞的短暂寿命创造了一个难题，朱克说:在如此高的周转率下，味觉系统是如何可靠地完成工作的?中细胞之间的连接味蕾神经元必须每次都正确地重新连接才能使味觉系统发挥作用。“如果你不能正确连接，你就会触发错误的行为反应，”祖克说。但味觉系统是如何实现这一壮举的仍是个谜。

“基本上，我们对味觉系统的线路知之甚少，”李说。利用复杂的遗传学和单细胞功能成像技术，祖克、李和同事们创造了味觉系统混乱的转基因老鼠。然后，研究人员观察了错误连接是如何连接的苦味受体细胞至甜心神经元或甜蜜受体细胞到苦神经元。

每一个味觉感受器细胞都被调节来检测五种味道中的一种。当细胞识别出一种化学味道时，它就会立即行动。这种活动被一束起源于老鼠耳朵后面的神经节神经元的神经捕捉到。这些神经元将味觉信息从舌头发送到大脑。

要弄清楚神经节神经元如何发现和重新连接到正确的新出生的味觉细胞，Zuker，李和同事专注于苦味和甜蜜。使用称为RNA-SEQ的方法，它们发现两个可以用作关键信号的分子。苦味感应味道受体细胞产生称为信号蛋白3A的分子，而甜味感应味道受体细胞具有丰富的不同，信号蛋白7a。已知两个分子可以正确地帮助神经电路。

接下来，研究人员测试了缺乏信号素3A的苦味感受器细胞的突变老鼠。大多数神经节神经元通常与所有感觉相同味道的受体细胞相连。但是没有了信号素3A，以前的苦神经节神经元扩展了它们的功能，并接触到其他种类的味觉受体细胞。研究人员发现，近一半的神经节细胞对甜味、鲜味和咸味也有反应。

更多的混乱。当老鼠通过基因工程在甜味和鲜味受体细胞中(而不是在预期的苦味受体细胞中)产生苦信号，信号素3A神经元通常对苦味有反应现在对甜味也有反应。老鼠的行为反映了这种困惑。他们很难区分白水和含有苦味化学物质奎宁的水。

类似的结果来自实验中，其中Semaphorin 7a，甜点信号在苦味感测的味道受体细胞中产生。通常响应甜味的神经节细胞现在也开始检测苦涩。

研究结果证实了这样一种观点，即新生味觉感受器细胞中的特定化学信号能够将正确的神经细胞连接拉向它们，从而产生产生正确味觉的细胞连接。“随着新味道细胞Zuker说，他们诞生了，他们提供了建立正确连接的正确指示。“

实验是在小鼠中进行的，但由于人和小鼠味道系统之间的强烈相似，李某也可以申请对人类的结果。通过揭示如何品尝系统不断地重复，这项工作可能导致更深入地了解感官如何组装和有线，以及它们的信号如何使其通向大脑。

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