味觉感知与嗜糖的生物学 | Charles Zuker 博士

Andrew Huberman 介绍 Charles Zuker 博士：他是哥伦比亚大学医学院生物化学与分子生物物理学教授、神经科学教授，也是感知研究领域的领军学者。所谓感知，是指神经系统如何把物理刺激转化为我们称之为嗅觉、味觉、视觉、触觉和听觉的体验。Huberman 说，Zuker 的实验室最早研究视觉，确定了将光转化为眼睛和大脑可利用信号的受体。近年来，实验室把重心放在味觉上，发现了甜、酸、苦、咸和鲜味背后的许多受体，Huberman 将鲜味解释为“咸鲜味”。Huberman 还提到该实验室在口渴方面的研究，即神经系统如何决定是继续摄入液体还是拒绝它。

Huberman 把该实验室的工作概括为连接大脑与身体。他预告了一个对话中会再次谈到的发现：除了大脑中感知糖的神经元之外，体内还有另一组感知甜味和糖的神经元，而驱动人们寻求糖的大脑与身体之间的许多交流，都发生在意识察觉不到的层面。他列举了 Zuker 的学术身份：美国国家科学院院士、美国国家医学院院士和美国科学促进会会士。他还指出，Zuker 自 1989 年起一直是霍华德·休斯医学研究所研究员，他说这是一个竞争激烈的职位，每五年都必须重新争取。

被问到应如何理解感知、感知与感觉有何不同时，Zuker 从大脑本身说起。他形容大脑这个器官大约只占体重的 2%，却消耗身体 25% 到 30% 的能量和氧气，而且不知怎么就成为了一个心智，能够把“恐惧化为勇气，从众化为创造，悲伤化为快乐”。在他看来，核心问题在于：世界由真实的物体构成，比如一只杯子、一根电线或一个麦克风，而大脑只由神经元构成，神经元只懂电信号。

Zuker 在两个步骤之间划出一条可操作的界线。检测是指一个糖分子落在舌头上、被特定细胞感知到；他说，此时还什么都没有被感知。感知始于这些被激活的细胞向大脑发出信号，而大脑把这个信号转化为一种能够指导行动和行为的体验。他说，理解这种转化一直是他整个职业生涯的核心驱动力。

这是我整个神经科学生涯近乎偏执的追求：大脑最终如何把检测转化为感知，从而指导行动和行为？

Huberman 问，两个人看同一件衬衫的颜色，感知是否相同。Zuker 认为，按照他的框架，答案必然是否定的。如果每个大脑都通过编码和解码电信号来表征世界，而大脑各不相同，那么即使两个人接收到相同的感官线索，他们对世界的感知也不同。

他用一个他称为简单却精妙的配色实验来支持这一点。人类有三类感光神经元，分别对蓝、绿、红调谐，足以覆盖可见光谱。实验中，一台红色投影仪和一台绿色投影仪在屏幕上重叠，产生黄色；旁边紧挨着由第三台加了滤光片的投影仪投出光谱纯黄色。每位参与者调节红光和绿光的强度旋钮，直到混合出的黄色与纯黄色一致，然后记录旋钮的数值。Zuker 说，如果让纽约炮台公园周围的每个人都做这个实验，结果会是成千上万种不同的数值组合。

所以，对我们所有人来说，它都足够“黄”，让我们可以使用共同的语言。但对我们每个人来说，那种黄色都会有极其细微的差别。

Zuker 也指出了这一论证的局限。颜色之所以适合用来演示，是因为它的基本要素是已知的。他说，对于声音或气味这样的感官，很难设计出具有同等精细度和清晰因果关系的实验。两个人都可以描述玫瑰的气味，但无法知道他们体验到的是否相同。他们的描述重叠到足以在特征上达成一致，但他坚持认为“毫无疑问，你的体验和我的不同”。

Huberman 提出一个他认为出自加州理工学院 Marcus Meister 的观点，来自他曾读过的一篇综述：感知的基本任务是把行为归入三种情绪反应所对应的结果。用 Huberman 的话说，就是“好吃，我喜欢。恶心，我讨厌。或者，无所谓。”Huberman 觉得这个说法很有吸引力，因为尽管大脑代谢成本很高，它却是经济的。感知因人而异，但对大多数人来说足以让他们避开悬崖和毒物，并且，但愿也能享受生活。

Zuker 部分同意。他说，许多行为大致可以归入这些类别，并且这“100% 可能适用于野外动物”，因为它们的选择很明确：吃不吃某样东西、杀不杀某个对象、往这边走还是往那边走。他认为人类很早以前就离开了那个世界，学会了做一些本不该做的事。他举了一个味觉的例子：野外动物享受苦味是“不可想象的”，而人们却喜欢汤力水。他的结论是，这种三分法“不算一个差的框架”，但对人类的行为来说过于简化。

被问到为什么从视觉转向味觉时，Zuker 说他的目标始终是理解大脑如何运作：它如何编码和解码情绪、记忆和行动，如何做决定，如何把检测转化为感知。他认为，科学的关键在于选择一个能够解答的问题。一个无法落实为实验路径的问题，也许能带来有趣的科学，却解决不了真正重要的问题。他举例说，同理心、慈善或爱的神经基础是他很想得到答案的问题，但他不知道如何在分子和环路层面着手。

在他看来，味觉提供了这样一扇窗口。它把检测转化为感知，形成记忆，产生情绪，并根据内部状态产生不同的感知。他举了两个例子：饿的时候和饱的时候，食物尝起来非常不同；某种味道能让人想起第一次约会时的那顿饭。同时，味觉的输入与输出关系相对简单。他还指出，他开始这项工作时，人们对味觉的分子基础一无所知。

Zuker 列出了公认的五种基本味觉品质：甜、酸、苦、咸和鲜。他解释说，umami（鲜味）是一个日语词，意思是好吃或美味。在几乎所有动物物种中，它都是氨基酸的味道；在人类中，它主要与味精，即谷氨酸钠，联系在一起。被问到哪些食物富含鲜味时，他提到海藻、番茄和奶酪，并称鲜味是很好的增味剂。

他说，这个系统之所以吸引人去研究，是因为它只有五条输入通路，每条都有预先设定的含义。人生来喜欢糖、不喜欢苦，他称之为先天固定的系统。他补充了一个限定：人可以学会不喜欢糖、喜欢苦。但在野外，他形容这些效价是 100% 预先设定的。甜、鲜和低浓度的盐具有吸引力，引发食欲性反应；而苦和酸则天生令人厌恶。