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大脑神经系统也会被欺骗
我们习以为常的各种感观,依托的是上亿年进化而来的极其精妙复杂的神经系统.但是精密系统也有容易被突破的软肋.例如,当行的V R 就是通过渲染出虚拟三维环境的投影,结合机械振动与环境声音,瞒天过海,给人身临其境的感受.其实除了视觉以外,人体的其他感觉也会被欺骗.
我们感知食物的“味道”,是通过味觉和嗅觉的共同作用来完成.味觉来自于味觉感受细胞,这些细胞聚集成簇“味蕾”的结构.每一个味蕾都有不同类型的味觉感受细胞,这些细胞具有不同的味觉受体,可以感受到食物的不同味道.目前发现的5 种味觉,分别为酸、甜、苦、咸和鲜味.当食物中带有不同味道的分子与相应的味觉受体结合时,这些味觉受体就会产生一种被称为“动作电位”的电信号.这个信号会被传导至与味觉感受细胞相连的感觉神经元,经过神经元后激活大脑味觉感受皮层的神经元,让我们产生味觉.
尽管水似乎不会触发任何一种味觉感受细胞,但却是生存必需成分之一,在干渴的情况下,“意识自己喝到了水”对生物的生存至关重要.为了理解哺乳动物是如何感受到水,加州理工学院的Yuki Oka 实验室用小鼠做了一系列实验.实验发现小鼠喝水时,响应味觉的感觉神经元会被激活,而当给小鼠喝同样是无色无味的硅油（医用润滑剂）,这些感觉神经元就没有什么响应,这说明小鼠似乎能够分辨出水的味道.难道我们一直以来对于水“无味”的描述都是错误的吗？然而通过进一步的实验发现,小鼠并不能直接尝出水的味道,它们只是感觉到了自己的唾液和水的差异——唾液中含有少量的碳酸氢盐,呈弱碱性,天然水因溶解了微量二氧化碳呈中性到弱酸性.饮水后,口腔中的唾液被水替代,导致口腔酸碱度下降,进而激活了感受酸味的味觉受体,让小鼠得知自己喝到了水.既然饮水激活了小鼠味蕾里面的酸味感受细胞,那小鼠对于水的感觉应该是“酸味”,但这个结论完全背离了我们的生活经验——我们喝水时似乎不会感觉到嘴里有酸味,只有喝酸味饮料才有酸味,比如橙汁和酸奶,也从来不会把这些东西误认为是水.
实验还发现尽管对“水”的感觉是酸味受体,但却和平时的酸味有所不同——只有当口腔呈弱碱性,即p H 高于7 的时候,小鼠才会对水有味觉响应,当小鼠的口腔为弱酸性pH 为6.5 时,对水就失去了响应.如果给小鼠喝弱碱性的水,味觉的感觉神经元也没有响应.我们喝的有酸味的饮品,p H 大都是低于6 的,口腔被迅速酸化,因此感觉和饮水完全不同.值得一提的是,现在流行的弱碱性水也不会激活这些味觉感受细胞,所以弱碱性水没有“水”味,不过我们依然可以根据水的温度、触感等其他感觉来感受到“喝水”.
既然饮水的感觉是大脑对口腔pH 值变化的感知,那么给大脑传递口腔p H 值变酸的信号,不就可以直接模拟出饮水的感觉了吗？ Y u k i O k a 实验室利用光遗传学技术操控小鼠的味觉,验证了这个猜想.研究人员在实验中,通过对小鼠（转基因小鼠和非转基因鼠）口腔中的酸味感受细胞被转基因表达了光敏通道.光敏通道是一类表达在细胞表面的光控离子通道,在被特定波长的光线照射后,通道开放,引发细胞内外离子浓度的变化,从而激活所在的细胞产生一个电信号.漫长的神经通路并不能够区分这个电信号是来自特定分子对味觉受体的刺激,还是来自光对光敏通道的刺激,经过神经元之间的层层传导,光线照射所引发的信号最终激活大脑味觉感受皮层的神经元,让小鼠产生味觉.由于这个转基因光敏通道仅在酸味细胞中表达,因此通过特定光线激活产生的“味觉”信号会被小鼠的大脑译为“酸味”.当这批口渴的转基因小鼠走入蓝光（即激活光敏通道所需波长的光线）照射的区域,就会把蓝光当为水流,对着光线忘情而投入地舔起来,好像在蓝光里喝到了琼浆玉露；而作为对照的非转基因鼠则能“保持理智”,并不对蓝光有更多的好奇,口渴时也不会在蓝光里多做逗留.
欺骗大脑就是这么简单.如果以后的虚拟现实不仅仅能模拟视觉和触觉,还能模拟嗅觉和味觉,让人自虚空之中也能如临其境地朵颐与畅饮——你期待吗？
神经系统论文范文结:
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