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我們習(xí)以為常的各種感觀，依托的是上億年進(jìn)化而來的極其精妙復(fù)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(gè)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(dāng)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(jī)械振動(dòng)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(xué)》的一項(xiàng)研究， 通過光遺傳學(xué)技術(shù)，成功欺騙了小鼠，讓小鼠把光線當(dāng)成了水。
要理解哺乳動(dòng)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(xì)胞（Taste Receptor Cells, TRC），這些細(xì)胞聚集成簇，形成一團(tuán)團(tuán)被稱為”味蕾”（taste bud）的結(jié)構(gòu)。 每一個(gè)味蕾中，都有不同類型的味覺感受細(xì)胞，這些細(xì)胞具有不同的味覺受體，可以響應(yīng)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(dāng)食物中帶有不同味道的分子（或者離子）與相應(yīng)的味覺受體結(jié)合時(shí)，這些味覺受體就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)被稱為”動(dòng)作電位”的電信號(hào)。這個(gè)信號(hào)會(huì)被傳導(dǎo)至與味覺感受細(xì)胞相連的感覺神經(jīng)元，經(jīng)過幾級(jí)神經(jīng)元的接力，zui終會(huì)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(lán)色，圖中每一個(gè)小藍(lán)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)味蕾。人的舌表面也有類似的味蕾分布。圖片來源：參考文獻(xiàn)[1]
在化學(xué)上，水是”無色無味無嗅”的液體，似乎不會(huì)觸發(fā)任何一種味覺感受細(xì)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(shí)到自己喝到了水”這件事情對(duì)于生物的生存至關(guān)重要。為了理解哺乳動(dòng)物是如何感受到水，加州理工學(xué)院的Yuki Oka實(shí)驗(yàn)室就用小鼠做了一系列實(shí)驗(yàn)，看看小鼠能不能分辨水和其他類似的液體。
實(shí)驗(yàn)小組發(fā)現(xiàn)，小鼠喝水的時(shí)候，響應(yīng)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(rùn)滑劑），這些感覺神經(jīng)元就沒有什么響應(yīng)——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(duì)于水“無味”的描述都是錯(cuò)誤的嗎？進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，小鼠其實(shí)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?yàn)槿芙饬宋⒘慷趸嫉木壒剩手行裕蛉跛嵝浴ｏ嬎螅谇恢械耐僖罕凰娲瑢?dǎo)致口腔酸堿度（pH）下降，進(jìn)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(xì)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(huì)厭）傳入延髓，再幾經(jīng)輾轉(zhuǎn)到達(dá)大腦味覺中樞產(chǎn)生味覺。圖片來源：參考文獻(xiàn)[2]
既然飲水激活了小鼠味蕾里面的酸味感受細(xì)胞，那么小鼠對(duì)于“水”的感覺，就是”酸味”的感覺了。但是，這個(gè)結(jié)論*背離了我們的生活經(jīng)驗(yàn)——我們喝水的時(shí)候，似乎從來不會(huì)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(shí)候，也從來不會(huì)把這些東西誤認(rèn)為是水。
實(shí)驗(yàn)小組發(fā)現(xiàn)，對(duì)“水”的感覺雖然使用的是酸味受體，但是和平時(shí)的酸味有所不同——小鼠對(duì)于“水”的判定是相對(duì)的。只有當(dāng)口腔呈弱堿性，即pH高于7的時(shí)候，小鼠才會(huì)對(duì)水有味覺響應(yīng)；當(dāng)小鼠的口腔為弱酸性pH為6.5時(shí)，對(duì)水就失去了響應(yīng)。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(yīng)。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(huì)激活這些味覺感受細(xì)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(duì)口腔pH變化的感知，那么給大腦傳遞口腔pH變酸的信號(hào)，不就可以直接模擬出飲水的感覺了嗎？Yuki Oka實(shí)驗(yàn)室利用光遺傳學(xué)技術(shù)（optogenetics）操控小鼠的味覺，驗(yàn)證了這個(gè)猜想。
在對(duì)照組正常小鼠的眼里，藍(lán)光就是藍(lán)光，并沒什么特別的。來源：參考文獻(xiàn)[3]
在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，小鼠口腔中的酸味感受細(xì)胞被轉(zhuǎn)基因表達(dá)了光敏通道。光敏通道是一類表達(dá)在細(xì)胞表面的光控離子通道，在被特定波長(zhǎng)的光線照射后，通道開放，引發(fā)細(xì)胞內(nèi)外離子濃度的變化，從而激活所在的細(xì)胞產(chǎn)生一個(gè)電信號(hào)。漫長(zhǎng)的神經(jīng)通路并不能夠區(qū)分這個(gè)電信號(hào)是來自特定分子對(duì)味覺受體的刺激，還是來自光對(duì)光敏通道的刺激。經(jīng)過神經(jīng)元之間的層層傳導(dǎo)，光線照射所引發(fā)的“李鬼”信號(hào)zui終會(huì)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(gè)轉(zhuǎn)基因光敏通道僅在酸味細(xì)胞中表達(dá)，通過特定光線激活產(chǎn)生的“味覺”信號(hào)就會(huì)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(yùn)就不難想象了——“光控”小鼠在口渴的時(shí)候，如果不小心走入了藍(lán)光（即激活光敏通道所需波長(zhǎng)的光線）照射的區(qū)域，就會(huì)把藍(lán)光當(dāng)做水流，對(duì)著光線忘情而投入地舔起來，好像在藍(lán)光里喝到了瓊漿玉露；而作為對(duì)照的非轉(zhuǎn)基因鼠則能夠“保持理智”，并不對(duì)藍(lán)光有更多的好奇，口渴時(shí)也不會(huì)在藍(lán)光里多做逗留。
轉(zhuǎn)基因小鼠會(huì)誤把藍(lán)光當(dāng)作水。來源：參考文獻(xiàn)[3]
欺騙大腦就是這么簡(jiǎn)單。如果以后的虛擬現(xiàn)實(shí)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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