谈起吃，想必不论是谁都能对自己家乡的美食津津乐道。除了川湘粤闽苏浙徽鲁八大菜系之外，山西的面食、东北的乱炖、云南的米线、西北的牛羊肉等等，可谓数不尽数。作为文化重要的一环，饮食可以说在一定程度上也诠释着“一方水土养一方人”这句话。
显而易见，不同地域的人会具有不同的口味偏好，那么这种口味偏好的差别是如何在人成长的过程中被塑造出来的呢？过去的研究表明，婴幼儿时期的食物经验将会影响成年的后口味偏好，然而这一现象的具体神经基础尚未得到确认。近日，美国石溪大学的一项最新研究则回答了这个问题。该研究以“Experience-dependent plasticity of gustatory insular cortex circuits and taste preferences”为题发表于Science Advances。
图1 研究成果（图源：[1]）
所有哺乳动物的味觉系统具有相似的生物学机制，因此研究人员采用小鼠模型，就味觉暴露对食物偏好的影响进行了研究。他们将小鼠在断奶后（21日龄，早期暴露，early exposure，EE）或成年后（56日龄，晚期暴露，late exposure，LE）进行了为期8天的味觉暴露，即在期间喂食蔗糖、柠檬酸、盐水、安素（Ensure，一种营养粉剂）等不同的溶液，而在味觉暴露之前或之后维持常规、清淡的标准饮食（食物和水）。空白对照组（naïve组）的小鼠则始终维持标准饮食。
在味觉暴露后的几周后，研究人员以小鼠舔食蔗糖溶液和水的次数比值，来量化小鼠对于不同浓度蔗糖溶液的偏好程度，并绘制偏好曲线。
结果表明：
01
生命早期的味觉暴露增强了对蔗糖的偏好，这种偏好由味觉、嗅觉和消化后效应共同整合形成
对于naïve组小鼠，不论是35日龄、56日龄还是91日龄小鼠，其对蔗糖溶液的偏好曲线基本一致，即该曲线不存在发育变化。35日龄、56日龄、70日龄的EE组小鼠的蔗糖偏好相对于naïve组增强。蔗糖偏好不受LE影响，表明食物经验对于蔗糖偏好的影响在发育上存在限制。
图2 EE组和naïve组56日龄小鼠的蔗糖偏好曲线显著不同。左图横轴为蔗糖浓度，纵轴为蔗糖/水舔食比。（图源：[1]）
味觉暴露的8天内仅接触蔗糖溶液或盐水均不会影响偏好曲线，但安素溶液引发了相当的转变，这表明Ensure-EE组小鼠比naïve组小鼠认为蔗糖更可口。这种对蔗糖的偏好变化可以延伸到其他甜味剂，但并不会影响对盐的偏好。
将EE过程中的溶液改为保留口腔味觉感觉（甜、酸、盐和鲜味）的无卡路里版本，相对于naïve组，该无卡路里的暴露未能改变蔗糖偏好曲线。管饲8天安素，即保留卡路里但取消口腔味觉的情况下，蔗糖偏好曲线也未被改变。在Ensure-EE期间诱发暂时性嗅觉丧失，与完整的Ensure-EE小鼠相比，蔗糖偏好曲线降低。这些都表明，蔗糖偏好的调节取决于味觉、嗅觉和消化后效应的综合影响。
02
味觉暴露使得大脑味觉调节相关回路的抑制性发生变化，其可塑性受到PNN积累的限制
研究人员记录了小鼠味觉皮层神经元的活动。结果表明，EE使得该区域PYR神经元（一种兴奋性神经元）的自发活动减少，PV+神经元（一种携带PV蛋白的抑制性神经元）的自发活动增加，更少的PYR神经元对蔗糖有所反应，但作出反应的那些对蔗糖浓度更加敏感。
发生以上变化存在三种可能：1）PYR神经元的兴奋性降低；2）PV+神经元的兴奋性增加；3）神经元之间的“交流沟通”发生变化（突触传递发生变化）。研究人员在排除了EE调节PYR/ PV+神经元内在兴奋性的可能后，确认了突触传递的变化是上述变化的原因。
PNN（perineuronal nets，神经元周围网络）是一种围绕在神经元周围的由蛋白质、聚糖等构成的细胞外基质结构。对PV蛋白进行荧光染色并关注PNN的积累状况发现，naïve组小鼠的 PV荧光强度和PNN积累情况在时间上都是稳定的。而EE会使得缺乏PNN的PV+神经元PV免疫荧光增强，但一旦PNN发生累积，PV强度就会稳定下来。EE还会增强PNN的聚集，使得具有PNN的PV+神经元的比例上升。这表明，PNN的积累如同给PV+神经元带上“枷锁”，使其的PV表达不再受味觉体验的影响。
而在针对性地去除了成年小鼠味觉皮层的PNN后，食物经验对于小鼠蔗糖偏好曲线的调节又出现了，这说明抑制性突触的可塑性得到了恢复。这就解释了为什么小鼠的蔗糖偏好只在出生后的几周内受到食物经验的影响，是因为PV+神经元周围的PNN积累关闭了生命早期的那个对味觉体验敏感的时间窗。
图3 去除味觉皮层PNN后，LE也使得蔗糖偏好曲线发生显著变化。（图源：[1]）
研究的主要作者Hillary Schiff表示：“味觉偏好的发展也存在一个‘关键窗口期’是一个独特而令人兴奋的发现。此前普遍的观点是，味觉并不像视觉、听觉和触觉等其他感觉系统，对体验有一个明确的高敏感窗口期。”
研究的资深作者、神经生物学和行为学系教授Arianna Maffei表示：“我们的研究旨在评估味觉体验和饮食是否以及如何影响大脑发育。这项研究表明，味觉体验对大脑有根本性的影响。下一步，我们将确定不同的饮食，如高脂肪、高糖或高盐，如何影响口味偏好和神经活动。”
参考资料：
[1]Schiff HC, Kogan JF, Isaac M, et al. Experience-dependent plasticity of gustatory insular cortex circuits and taste preferences. Sci Adv. 2023 Jan 13;9(2):eade6561. doi: 10.1126/sciadv.ade6561. Epub 2023 Jan 11.
