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我們習以為常的各種感觀，依托的是上億年進化而來的極其精妙復雜的神經(jīng)系統(tǒng) 。但是精密系統(tǒng)也有容易被突破的軟肋——一個人只要掌握了神經(jīng)系統(tǒng)工作的原理，想要騙過大腦也并不是一件很難的事情。視覺欺騙是比較常見的例子。當下流行的VR就是通過渲染出虛擬三維環(huán)境的投影，結(jié)合機械振動與環(huán)境聲音，瞞天過海，給人身臨其境的感受。那么視覺以外，人體的其它感覺能不能被欺騙呢？zui近《自然·神經(jīng)科學》的一項研究， 通過光遺傳學技術，成功欺騙了小鼠，讓小鼠把光線當成了水。
要理解哺乳動物如何感受“喝水”這一行為，我們要先從“品味”講起。
我們感知的食物的”味道”，是味覺和嗅覺的共同作用。 味覺來自于味覺感受細胞（Taste Receptor Cells, TRC），這些細胞聚集成簇，形成一團團被稱為”味蕾”（taste bud）的結(jié)構(gòu)。 每一個味蕾中，都有不同類型的味覺感受細胞，這些細胞具有不同的味覺受體，可以響應食物的不同味道。目前總共發(fā)現(xiàn)了5種不同的味覺，分別為酸、甜、苦、咸和鮮味（就是味精味）。 當食物中帶有不同味道的分子（或者離子）與相應的味覺受體結(jié)合時，這些味覺受體就會產(chǎn)生一個被稱為”動作電位”的電信號。這個信號會被傳導至與味覺感受細胞相連的感覺神經(jīng)元，經(jīng)過幾級神經(jīng)元的接力，zui終會激活大腦味覺感受皮層的神經(jīng)元，讓我們產(chǎn)生味覺。
小鼠舌的味蕾被染色成了藍色，圖中每一個小藍點對應一個味蕾。人的舌表面也有類似的味蕾分布。圖片來源：參考文獻[1]
在化學上，水是”無色無味無嗅”的液體，似乎不會觸發(fā)任何一種味覺感受細胞。但是，水是生存必需的成分之一，在干旱缺水環(huán)境中，“意識到自己喝到了水”這件事情對于生物的生存至關重要。為了理解哺乳動物是如何感受到水，加州理工學院的Yuki Oka實驗室就用小鼠做了一系列實驗，看看小鼠能不能分辨水和其他類似的液體。
實驗小組發(fā)現(xiàn)，小鼠喝水的時候，響應味覺的感覺神經(jīng)元被激活了；而如果給小鼠喝同樣是無色無味的硅油（常見的醫(yī)用潤滑劑），這些感覺神經(jīng)元就沒有什么響應——這就是說，小鼠似乎能夠分辨出水的味道！難道我們一直以來對于水“無味”的描述都是錯誤的嗎？進一步的實驗發(fā)現(xiàn)，小鼠其實并不能直接嘗出水的味道，它們只是感覺到了自己的唾液和水的差異——唾液中含有少量的碳酸氫鹽，呈弱堿性；而天然水因為溶解了微量二氧化碳的緣故，呈中性，或弱酸性。飲水后，口腔中的唾液被水替代，導致口腔酸堿度（pH）下降，進而激活感受酸味的味覺受體，讓小鼠得知自己喝到了水。
味蕾中的味覺感受細胞激活感覺神經(jīng)元，經(jīng)過面神經(jīng)（前2/3舌）、舌咽神經(jīng)（后1/3舌）或者迷走神經(jīng)（軟腭和會厭）傳入延髓，再幾經(jīng)輾轉(zhuǎn)到達大腦味覺中樞產(chǎn)生味覺。圖片來源：參考文獻[2]
既然飲水激活了小鼠味蕾里面的酸味感受細胞，那么小鼠對于“水”的感覺，就是”酸味”的感覺了。但是，這個結(jié)論*背離了我們的生活經(jīng)驗——我們喝水的時候，似乎從來不會感覺到嘴里有酸味；而我們喝有酸味的飲料，比如橙汁和酸奶的時候，也從來不會把這些東西誤認為是水。
實驗小組發(fā)現(xiàn)，對“水”的感覺雖然使用的是酸味受體，但是和平時的酸味有所不同——小鼠對于“水”的判定是相對的。只有當口腔呈弱堿性，即pH高于7的時候，小鼠才會對水有味覺響應；當小鼠的口腔為弱酸性pH為6.5時，對水就失去了響應。如果給小鼠喝弱堿性的水，味覺的感覺神經(jīng)元也沒有響應。我們喝的有酸味的飲品，pH大都是低于6的，口腔被迅速酸化，因此感覺和飲水*不同。值得一提的是，現(xiàn)在流行的弱堿性水也不會激活這些味覺感受細胞，所以弱堿性水沒有”水”味，不過我們依然可以根據(jù)水的溫度、觸感等其他感覺來感受到”喝水”。
既然飲水的感覺是大腦對口腔pH變化的感知，那么給大腦傳遞口腔pH變酸的信號，不就可以直接模擬出飲水的感覺了嗎？Yuki Oka實驗室利用光遺傳學技術（optogenetics）操控小鼠的味覺，驗證了這個猜想。
在對照組正常小鼠的眼里，藍光就是藍光，并沒什么特別的。來源：參考文獻[3]
在這個實驗中，小鼠口腔中的酸味感受細胞被轉(zhuǎn)基因表達了光敏通道。光敏通道是一類表達在細胞表面的光控離子通道，在被特定波長的光線照射后，通道開放，引發(fā)細胞內(nèi)外離子濃度的變化，從而激活所在的細胞產(chǎn)生一個電信號。漫長的神經(jīng)通路并不能夠區(qū)分這個電信號是來自特定分子對味覺受體的刺激，還是來自光對光敏通道的刺激。經(jīng)過神經(jīng)元之間的層層傳導，光線照射所引發(fā)的“李鬼”信號zui終會激活大腦味覺感受皮層的神經(jīng)元，讓小鼠產(chǎn)生味覺。 由于這個轉(zhuǎn)基因光敏通道僅在酸味細胞中表達，通過特定光線激活產(chǎn)生的“味覺”信號就會被小鼠的大腦翻譯為“酸味”了。
這批轉(zhuǎn)基因小鼠的悲慘命運就不難想象了——“光控”小鼠在口渴的時候，如果不小心走入了藍光（即激活光敏通道所需波長的光線）照射的區(qū)域，就會把藍光當做水流，對著光線忘情而投入地舔起來，好像在藍光里喝到了瓊漿玉露；而作為對照的非轉(zhuǎn)基因鼠則能夠“保持理智”，并不對藍光有更多的好奇，口渴時也不會在藍光里多做逗留。
轉(zhuǎn)基因小鼠會誤把藍光當作水。來源：參考文獻[3]
欺騙大腦就是這么簡單。如果以后的虛擬現(xiàn)實不僅僅能模擬視覺和觸覺，還能模擬嗅覺和味覺，讓人自虛空之中也能如臨其境地朵頤與暢飲——你期待嗎？(編輯：明天）
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