Édes jobbra, keserű balra: előkerültek az ízérzék helyei az agyban

A különböző érzékek feldolgozása általában viszonylag nagy területeken és nem élesen elkülönülten történik az agykéregben. Ezért okozott nagy meglepetést és váltott ki élénk vitát a szakemberek körében az a legújabb felfedezés, hogy az egyes ízeket jól körülhatárolt helyeken érzékeljük az agykéregben - legalábbis erre utalnak az egereken végzett kísérletek.

Valamennyi érzék közül az ízlelés kapcsolódik a legközvetlenebbül a túléléshez. Az ízérzékelő rendszer felelős az öt alapíz - az édes, a keserű, az umami (a nátrium-glutamát íze), a sós és a savanyú - érzékeléséért, és az ezekre adott válaszreakciókért. Az édes íz segít az állatoknak felismerni az energiadús táplálékokat, míg a sós és az umami íz más fontos tápanyagok - elektrolitok és aminosavak - jelenlétét jelzik. A keserűség mérgekre figyelmeztető jel lehet. Alapvető jelentősége ellenére azonban az ízlelés a legkevésbé felderített az érzékek közül - legalábbis, ami az agyi leképezését illeti.

Az ízérzékelés helye a nyelv (és részben a szájpadlás), illetve annak az ízlelőbimbói, és már itt feltűnik az ízérzékelés különleges helyzete az érzékek között. Míg a többi érzékszerv a megfelelő ingerek széles spektrumára reagál, majd ezek összesítésével áll elő agyunkban az adott kép, hang vagy szag, az ízlelőbimbók szigorúan csak egyféle ingerre válaszolnak. Külön ízlelőbimbók érzékelik az egyes ízeket. Az egyik típus az édes - és csak az édes -, a másik keserű - és csak a keserű - ízre jön ingerületbe, és ez mind az öt alapízre igaz. Már önmagában ez is zavarba ejtő, de az igazi meglepetést a Science folyóirat legújabb számában közzétett cikk eredményei jelentik. Ebben a tanulmányban - egereken végzett vizsgálatok alapján - azt állítják a kutatók, hogy nemcsak az érzékelés helyén, azaz a nyelvben, hanem az ízlelésért felelős agykéregben is határozottan elkülönülnek ez egyes ízek feldolgozásával foglalkozó agyterületek. Ez azért is meghökkentő, mert a gyakorlatban rengeteg ízkombinációt érzünk.

Az ízek érzékelési helye elkülönül az agyban

Az ízérzékelés helye az agykéregben

Charles Zuker idegkutató és munkatársai a Columbia Egyetemen az egerek agykérgének ízérzékelésért felelős területét vizsgálták. Az idegaktivitás megfigyeléséhez rendkívül kifinomult optikai képalkotó eljárást (úgynevezett kétfotonos kalciumos leképezést) használtak. Ennek alapján megállapították, hogy elkülönült neuroncsoportok válaszolnak a sós, az édes, a keserű, illetve az umami ízre. A savanyú íznek nem találták meg az agyi reprezentációját. Ezt azzal magyarázzák, hogy valószínűleg kívül esik az általuk vizsgált agyterületen.

A tanulmány valóban áttörést jelenthet az elsődleges ízérzékelő kéregről alkotott képünk szempontjából - mondja Susan Travers, a columbusi Ohio Állami Egyetem idegkutatója. De rögtön hozzáfűzi, hogy az új eredményeket nehéz összeegyeztetni azokkal a több évtizede folyó kutatásokkal, amelyek ennél jóval összetettebb képet vázoltak fel az ízérzékelés neurobiológiájáról.

Alapízekre érzékeny ízlelő receptorok

Zuker az elmúlt évtizedben már felkavarta a kedélyeket az ízérzékeléssel kapcsolatos kutatásaival. Csoportja számos cikkben meghatározta a nyelv és a szájpadlás sejtjeinek azon molekuláris érzékelőit, amelyek az egyes ízek detektálásáért felelősek. Az eredmények azt mutatták, hogy minden egyes alapíznek különálló receptorsejtjei vannak, amelyek kizárólag annak az íznek az érzékelésére vannak hangolva. Ez az állítás teljesen ellentétes volt az ízérzékeléssel kapcsolatos akkori dogmákkal - mondja Zuker.

A korábbi elképzelés az volt, hogy az ízérzékelő sejtek tág tartományra vannak hangolva, akárcsak a szaglórendszer érzéksejtjei. Az egyes szaglósejtek ugyanis számos szagra reagálnak, és egy adott sejt aktivitása nagyon keveset árul el arról, milyen szag is van jelen valójában. Mivel azonban a különféle szagok a receptorsejtek elkülönült alcsoportjait aktiválják, a nagyszámú sejt aktivitásmintázata meghatározza a specifikus szagot, éppúgy, ahogy a fényreklám világító pontjainak mintázata alapján el tudjuk olvasni az adott feliratot - mondja Sidney Simon, a Duke Egyetem neurobiológusa. Simon és más kutatók úgy okoskodtak, hogy az ízérzékelő rendszer ugyanilyen mintakódolást használ. Zuker munkássága ezzel szemben olyan kódoló rendszert mutatott ki, amelynek alapjául szigorúan az egyes ízekre hangolt neuronok szolgálnak.

Ízenként körülhatárolt neuroncsoportok

Új tanulmányukban Zuker és munkatársai azt vizsgálták, vajon a nyelv receptorsejtjeinek szűk tartományú hangolása kiterjed-e egészen az agykéregig. Fluoreszkáló festéket használva láthatóvá tették az aktív neuronokbon áramló kalciumionokat, és ezzel egy időben több száz neuron aktivitását rögzítették az elaltatott egerek agyának ízlelőkérgében.

Amikor műnyállal kevert cikloheximidet (keserű vegyületet) cseppentettek az egér nyelvére, az állat ízlelő-agykérgének kis foltja jött aktivitásba. Más keserű anyagok ugyanezeket a neuronokat aktiválták, a savanyú, sós vagy édes oldatok azonban nem. Ez arra utal, hogy az agykéreg ezen foltján elhelyezkedő neuronok szelektíven a keserű ízre vannak hangolva. Hasonlóképpen derítették fel a sós, az édes és az umami íz "forró pontjait" az agykéregben.

Az egyes ízek érzékelési helye jól elkülönül az egéragyban (zöld: édes, piros: keserű, narancs: sós, sárga: umami)

Simon elismeri a kísérletek bravúros voltát, de hangsúlyozza, hogy az eredmények sok szempontból nincsenek összhangban más kutatók, így a saját eredményeivel sem. Egyes szakemberek régebbi, hagyományos elektrofiziológiai módszerekkel (például elektródák beillesztésével az agykéregbe) azt tapasztalták, hogy a neuronok hangolása sokkal tágabb (azaz, egy-egy terület idegsejtjei több ízre is érzékenyek). Több kutató átfedéseket tapasztalt az egyes ízekre reagáló agykérgi területek között. Az eredményekben tapasztalható különbségek egyik oka lehet, hogy Zukerék elaltatott állatokkal kísérleteztek, a korábbi vizsgálatok zömét pedig éber állatokkal végezték. Az altatás jelentős befolyással lehet az idegi válaszokra. Azt azonban nem vitatja senki, hogy Zukerék munkája igazán lenyűgöző, mind technikai virtuozitása, mind elméleti jelentősége miatt.