Нейрогастрономия. Почему мозг создает вкус еды и как этим управлять - Гордон Шеперд

За последние 20 лет ряд исследований позволил сузить сферу поиска сенсора аминокислот сначала до головного мозга, а затем, как это ни удивительно, до обонятельной коры. В статье 2007 года Дороти Гитзен из Калифорнийского университета в соавторстве с Дэйвис и ее коллегами Шудженом Хао и Трейси Энтони показала, что в пирамидальных клетках имеется особый молекулярный механизм, выявляющий отсутствие жизненно важных аминокислот за счет неспособности такой пищи «зарядить» молекулу транспортной рибонуклеиновой кислоты (тРНК) соответствующей аминокислотой. Исследования продолжаются, ведь пока что нам не удалось установить ни способ передачи информации об этом процессе на клеточную мембрану для изменения активности клетки, ни то, как клетки этой особой зоны уведомляют другие зоны мозга о результатах проведенного анализа на аминокислоты. Мы можем лишь предположить, что клетки этого участка обонятельной коры обладают особой чувствительностью к малейшим изменениям содержания аминокислот благодаря некоему балансу между возбуждением и ингибицией. Эта функция обонятельной системы млекопитающих стала для нас настоящей неожиданностью, особенно если учесть, что имеется она и у человека. Такой сенсорный механизм чрезвычайно важен для людей, живущих в условиях нищеты и голода. Не меньшую ценность он имеет и для придерживающихся вегетарианских диет, ведь такой рацион необходимо дополнять продуктами, содержащими все виды жизненно важных аминокислот. Возможно, этот механизм не воздействует непосредственно на наше вкусовое восприятие, но для всеядных существ, таких как человек, он может способствовать заучиванию вкусовых ощущений растительной пищи, содержащей необходимые виды аминокислот.

Теперь мы знаем, что процесс восприятия целостных «объектов запаха», обозначающих поглощаемую нами пищу, начинается в обонятельной коре головного мозга. Каков же следующий этап обработки этих объектов? В первую очередь нужно что-то, способное «прочитать» этот объект запаха так, чтобы он стал доступен для человеческого восприятия. Здесь в дело вступает неокортекс, также известный как новая кора головного мозга – с эволюционной точки зрения это самая молодая его часть, и именно она доминирует у млекопитающих.

Благодаря увеличению размера неокортекса в процессе эволюции человека и приматов возникло множество кортикальных зон, обычно подразделяемых на три группы: первичные, вторичные и третичные. Первая группа подсоединяется к сенсорным и моторным системам предыдущего уровня и называется первичными сенсорными и моторными зонами. У человека эти зоны достаточно крупные, ведь они необходимы как для первичной обработки входящего потока сенсорной информации, так и для управления моторикой на неокортикальном уровне. Вторая группа – ассоциативные зоны, они отвечают за распознавание тех или иных характеристик сенсорной информации и координацию движений. Например, в зрительных ассоциативных зонах есть участки, отвечающие за расшифровку сигналов о цвете, движении и лицах. К последней, третьей группе относятся высшие ассоциативные зоны, в которых происходят когнитивные и мыслительные процессы наивысшего порядка. К третичным структурам относятся и речевые центры, как распознающие речь, так и отвечающие за ее построение; они же отвечают за такие высшие когнитивные процессы, как планирование и аргументирование. В неокортикальных зонах происходит преумножение наших сенсорных впечатлений и моторных навыков. На порядок больше здесь и связей между разными зонами. Помимо выполнения своих основных функций, каждая из зон формирует и внутреннее восприятие, которое позволяет нам абстрагироваться от объективной сенсорной среды. Все типично «человеческие» особенности возникли исключительно благодаря значительному увеличению кортикальных зон в процессе эволюции нашего вида.

Образу запаха, сформированному в обонятельной коре, в разросшейся коре головного мозга отведено особое место.

НЕОКОРТИКАЛЬНОЕ ВОСПРИЯТИЕ ЗАПАХА

Чтобы достичь неокортекса, сенсорные тракты других органов восприятия – зрения, слуха, осязания и вкуса – должны сначала пройти через таламус, который часто называют вратами сознания на пути к новой коре[53]. Таламус и неокортекс работают сообща – таламус передает информацию в кортикальные зоны, а те дают обратную связь. Проходящие через него сенсорные тракты локализованы в центральном и заднем отделах мозга.

У обоняния все иначе. От обонятельной коры к таламусу идет совсем немного нервных волокон. На рис. 7.1 видно, что большая часть исходящей информации поступает в особую зону мозга – орбитофронтальную кору (ОФК); ее название связано с ее расположением, ведь находится она чуть выше орбит глаз (глазниц), в самой передней (префронтальной) части мозга. Ее расположение вы увидите на рис. 12.1.

Префронтальная кора считается наивысшим функциональным уровнем мозга человека и приматов, а ее нейронные цепи участвуют почти во всех ранее упомянутых когнитивных процессах высшего порядка. Невероятно, но именно обонятельная кора передает информацию напрямую на этот наивысший уровень.

Получается, что в сравнении с другими видами восприятия у обоняния есть ряд уникальных привилегий.

1. Прямой доступ к префронтальной коре.

2. Сокращенный сенсорный тракт, состоящий лишь из трех видов нейронов: обонятельных рецепторных клеток, митральных клеток обонятельной луковицы и пирамидальных клеток обонятельной коры.

3. Обонятельная зона располагается в самом сердце нашего мозга, в той части, что делает нас людьми.

С точки зрения нейрогастрономии, эта исключительность имеет крайне простое объяснение – волатильные одорированные молекулы, высвобождающиеся из всей употребляемой нами пищи, настолько важны в общей схеме вещей, что их обработка должна осуществляться мгновенно и на самом высшем уровне.

Рис. 12.1. Человеческая система обонятельного восприятия. ОР – обонятельные рецепторные клетки; ОЛ – обонятельная луковица; ОК – обонятельная кора; МОФК – медиальный отдел орбитофронтальной коры; ЛОФК – латеральный отдел орбитофронтальной коры

БОЛЬШОЙ ОБОНЯТЕЛЬНЫЙ МОЗГ ЧЕЛОВЕКА

Будь восприятие запаха менее важным для человека, нам наверняка не понадобился бы такой короткий и прямой обонятельный тракт. Давайте же раз и навсегда разберемся с распространенным заблуждением, что обонятельный мозг человека меньше, чем у других млекопитающих.