Ми сприймаємо оточення за допомогою органів чуття та сенсорних систем. Сприйняття починається з того, що спеціалізовані утвори – рецептори – перетворюють якісь стимули (світло, хімічні речовини, механічні впливи) на електричні імпульси. Саме в їхній структурі і закодована інформація.

Одним із способів кодування є принцип “міченої лінії”. Найкраще він простежується в роботі соматосенсорної системи: збудження від різних ділянок шкіри прямує різними нейронами. Так формується своєрідна карта тіла – усі ж бачили гомункулюса Пенфілда? Ця властивість називається соматотопічністю.

Просторові карти є і в інших системах. У зоровій сусідні нейрони передають збудження від сусідніх ділянок сітківки, а отже – про предмети, які знаходяться в полі зору поруч (ретинотопічність). У слуховій просторовий розподіл нервових імпульсів кодує частоти звуків (тонотопічність).

Проте, такий принцип працює не всюди. Наприклад, інформація про запахи закодована у патерні збудження. Нюхових рецепторів в людини є близько 800. Різні хімічні сполуки активують різні їх набори. Вважається, що саме комбінація активованих рецепторів і відповідає окремому запаху.

Тривалий час було незрозумілим, який із цих принципів працює в смаковій системі. Окремих смаків, як ми знаємо, набагато менше, ніж запахів – всього п’ять (кислий, солоний, солодкий, гіркий та умамі). Ми знаємо, що різні ділянки язика мають переважну чутливість до одного зі смаків. Тож, логічним видавався саме принцип міченої лінії: кожен смак передається від “своїх” рецепторів виокремленими нервовими шляхами, а в смаковій корі мають бути зони для різних смаків. Проте, експерименти показали, що кіркові зони індивідуальних смаків сильно перекриваються, особливо за високих концентрацій. Більше того – нейрони смакових ділянок мозку переважно є мультимодальними, тобто збуджуються не лише у відповідь на активацію смакових рецепторів язика, а й на механо- та терморецептори ротової порожнини, запахи, звуки, зорові стимули тощо.

На відміну від інших типів чуття, смакова інформація потрібна нам одразу – по мірі її надходженя. В зоровій системі, наприклад, картинка на сітківці спочатку розбирається на окремі елементи, які потім незалежно аналізуються у зоровій корі. Одні її елементи оцінюють розміри об’єктів, інші – форми, рух або колір. На основі цього вищі ділянки ідентифікують змістові образи, на які ми можемо реагувати залежно від їхнього значення, – посміхнутися приятелеві чи почати втікати від скаженого собаки.

На основі смаку ми приймаємо рішення щодо корисності чи небезпечності їжі, і це одразу впливає на нашу поведінку – жувати, ковтати, виплюнути тощо. Споживання їжі супроводжується активацією системи оцінки смаку, а вона впливає на споживання їжі – формується коло зворотного зв’язку. Тому збудження, яким обмінюються смакові структури мозку, містить інформацію як сенсорну (про якість їжі), так і моторну (котра регулює роботу ротової порожнини та глотки). І в такій соматомоторній інформації важливе значення має її часова структура – смакові структури ніби переходять з одного мікростану до іншого. Моторна команда на споживання їжі переводить сенсорні ділянки у режим аналізу, ідентифікації смаку та його якості. На основі результату такого аналізу коригується моторна програма. При цьому, ймовірність переключення між різними станами залежить від ряду інших чинників – голоду-насиченості, доступності їжі та ін.

Тож саме такі, динамічні мікростани, пов’язані із різними патернами активації сенсорних та моторних ділянок і можна вважати центральною репрезентацією смаку.

До речі, соматотопічність моторного гомункулюса нещодавно була переглянута та розширена. А ще дослідники лише у 2021 році розробили жіночий гомункулюс.

Джерело: Avery JA. Against gustotopic representation in the human brain: There is no Cartesian Restaurant. Curr Opin Physiol. 2021 Apr;20:23-28. doi: 10.1016/j.cophys.2021.01.005