Neuroenologija – od biomehanike do okusa vina

Neuroenologija – od biomehanike do okusa vina. Ovo je peti i poslednji dio u kojem govorimo o Neuroenologiji. Nadovezujući se na prije razmotrene principe, poslužimo se degustacijom vina kao specifičan primjer.

Stotine knjiga je napisano o degustaciji vina (28,29). Većina se fokusira na grožđe, berbe i tehnike degustacije. Većina uključuje komentare o ulogama koje imaju različita čula, ali malo njih o nedavnim studijama njihovih puteva i mehanizama u mozgu.

Ovdje želimo doprinijeti izgradnji nauke o degustaciji vina, približavajući se vinu iz perspektive mozga. U tu svrhu moramo objediniti biomehaniku kretanja vina kroz usta i kretanja vazduha kroz oro- i nazofarinks u nosnu šupljinu, uz aktiviranje i kontrolu multimodalnih moždanih sistema. Nedavno sam na simpozijumu o vinu spojio ove aspekte kako bih probao vino kao primjer neurogastronomije i ovdje ću ga upotrijebiti da predložim neke principe koji se mogu nazvati neuroenologija. Počinjemo sa ključnom ulogom predloženom za retronazalni miris.

Šta je dokaz da je retronazalni put otvoren tokom degustacije vina? Fluoroskopsko je posmatrana glava i vrat tokom gutanja tečnosti; primjer je dostupan na You Tube-u: (https://www.youtube.com/watch?v=umnnA50IDIY29).

Kao što se može vidjeti, nazofarinks je jasno otvoren sa tečnošću u ustima i zatvara se prilikom gutanja. To se može lako potvrditi ličnim iskustvom; sa vinom u ustima dolazi do disanja (udisanja i izdisanja) dok se javlja osjet okusa vina koji se isključuje prilikom gutanja.

Trenutno provodimo kvantitativnu analizu ovog procesa, koja uključuje biomehaniku vina u ustima i dinamiku fluida isparljivih sastojaka u dišnom putu, što je još uvijek u ranoj fazi.

^{_{Neuroenologija – Glavni koraci}}

Međutim, u ovom trenutku moguće je predložiti glavne korake iz osnova iskustva degustacije vina. Na predavanju je prikazana animacija koja ilustruje ove događaje. Tabela 1 sažima najvažnije korake.

Tabela 1. Mozak i biomehaničke faze u degustaciji vina

MOŽDANI SISTEMI	BIOMEHANIKA
Cefalična faza (vid)
Preliminarna analiza (vid)	Ortonazalni miris
Uzimanje vina	Jezik, izdah, retronazalni miris
Početna analiza	Jezik, izdah, retronazalni miris
Formiranje perceptivne slike vina	Jezik, izdah, retronazalni miris
Formiranje objekta okusa vina	Jezik, izdah, retronazalni miris
Gutanje	Automatsko pokretanje motorike
Post-gutanje	Izdah, retronazalni miris

Prvi korak (cefalična faza) događa se u potpunosti u glavi, sastoji se od akumuliranog opšteg iskustva degustatora sa vinom i osjećanje vina ili degustacije vina.

Očekivani okus vina stoga je u potpunosti rezultat vizije i mašte. Zato se vino prelije u čašu i izvrši preliminarna analiza u čaši. Bliži vizuelni pregled snažno utiče na očekivani okus („Prvo pijemo očima“ (30). Aroma (buket) je prvi susret sa osjetljivim mirisom zbog ortonazalnog mirisa koji djeluje zajedno sa vidom.

Pijenjem, vino se pažljivo stavlja u usta radi maksimalne izloženosti osjetilima. Inicijalna analiza se odvija kod svakog od glavnih unutarnjih čula: dodira i osjećaja u ustima, okusa, retronazalnog mirisa i sluha.

Dodir je presudan za lociranje vina u ustima; kao i kod hrane, zavarava mozak pretpostavljajući da sav „okus“ vina dolazi iz usta. Aktiviraju se motorički sistemi za pljuvačku i mišićno kretanje jezika, obraza i vilice. Dakle, poput hrane, i okus vina je aktivna percepcija. Svako čulo u početku formira vlastitu čulnu sliku.

^{_{Vinska perceptivna slika}}

Istovremena aktivacija višestrukih senzornih sistema širi se od primarnog do okolnih područja udruživanja. Njihovo zajedničko djelovanje počinje formirati ono što se može nazvati vinskom perceptivnom slikom. Ova kombinovana slika je svjesna, osim što sadrži iluziju da njen njušni (olfaktorni) dio dolazi iz usta i dio je „okusa“. Iskusni degustatori pojačavaju okus udisanjem kako bi prozračili vino u ustima, iako učinak ne dopire do nosa dok se ne izdiše kroz nazofarinks. Okus se takođe pojačava savršenim pokretima jezika kako bi vino u potpunosti prekrilo sve okusne pupoljke jezika i ždrijela.

Kao što je spomenuto, ovi pokreti su složeniji od pokreta jezika u formiranju govora. Pokreti takođe miješaju vino sa pljuvačkom. Suprotstavljanje ovim mehanizmima za poboljšanje je senzorna adaptacija, koja se javlja na svim nivoima senzornih puteva, od receptora i njihovih drugih sistema glasnika do uzastopnih sinaptičkih releja na putu do korteksa.

Kako se obrada u osjetnim putevima nastavlja, slike koje su formirane da predstavljaju vanjske osjetne podražaje pretvaraju se u centrali prikaz cjelokupnog predmeta okusa, u ovom slučaju, objekat okusa vina. Odnosno, slike na jezicima čula pretvaraju se u objekte na jeziku mozga. Pored senzornih puteva za diskriminaciju, uključeni su i centralni sistemi ponašanja, takođe na jeziku mozga. Memorijski sistemi posreduju u prepoznavanju. Sistemi emocija posreduju u osjećajima. Dopaminski sistemi posreduju u nagrađivanju. Motivacijski sistemi izračunavaju kontinuitet pijenja.

I najvažnije za ljude, jezički sistemi omogućavaju kategorizaciju koju možemo sami formulisati i prenijeti drugima. Retronazalni miris i dalje preplavljuje mirisne receptore isparljivim sastojcima vina iz usta. Ova maksimalna aktivacija sistema okusa prikazana je na slici 1.

Senzorni putevi uključuju dodir, okus, njuh, vizuelni korteks. Motorni putevi uključuju usta: jezik, obraz, čeljust, žlijezde koje proizvode slinu; ždrijelo; pluća za udisanje i izdisanje. Elipse predstavljaju aktivaciju centralnih moždanih sistema za pamćenje, emocije, motivaciju, nagradu i jezik (31).

^{_{Neuroenologija i Degustacija vina}}

Za mnoge ljude ovo predstavlja vrhunac iskustva degustacije vina. Međutim, postoji još jedan korak. Prefrontalni korteks odlučuje kada su svi sistemi dostigli svoj vrhunac, a svjesna odluka donosi prekid gutanjem. Meko nepce se zatvara kako bi spriječilo usisavanje vina u nazofarinks, epiglotis se zatvara kako bi spriječio ulazak u dušnik, a složeni sistemi mišića jezika, ždrijela, vrata i pluća automatski provode gutanje. To je jedno od najsloženijih ponašanja u životu sisara.

Ali senzorna stimulacija degustacije vina još nije gotova. U fazi nakon gutanja-pijenja, vinska prevlaka ždrijela još se prenosi do receptora mirisa u nosu retronazalnim mirisom, pružajući „longueur on bouche“ („dužina u ustima“). Zajedno sa dugotrajnom aktivnošću u sistemima za pamćenje, osjećaje i motivaciju, doprinosi konačnom svjesnom ocjenjivanju vina. Pored toga, post-ingestivni (gutajni) period karakterišu metabolički učinci vina u crijevima (32).

U slučaju studija ovog perioda tokom konzumacije hrane, sve je veće zanimanje za ove akcije na izolovane okusne pupoljke i za metaboličke efekte ugljenih hidrata koji doprinose gojaznosti. U slučaju vina, sadržaj alkohola djeluje na centralne sisteme za žudnjom što dovodi do opijenosti (33), podsjećajući nas da je, kao i sa toliko stvari u životu koje nam pružaju zadovoljstvo, u višku, vino je takođe potencijalna droga zloupotrebe.

Ukratko, faze degustacije vina tradicionalno karakterišu degustatori. Sve veće znanje o moždanim mehanizmima i s tim povezana biomehanika vina u ustima i isparljivih sastojaka u disajnim putevima daje novi prošireni pogled za dublje razumijevanje ovog najsloženijeg iskustva okusa među svim ljudskim namirnicama.

Pogledati i: https://ovinu.info/mehanizmi-za-slike-okusa-i-biomehaniku-okusa/ i https://ovinu.info/culo-okusa-kako-funkcionise/

Izvor: https://www.researchgate.net/. Naslov orginala: Neuroenology-from biomechanics to the taste of wine (dio iz: Neuroenology: how the brain creates the taste of wine (Neuroenologija: kako mozak stvara okus vina). Objavljeno: 02.03.2015. by Gordon M. Shepherd. Prevod: Dragutin Mijatović

^{_{References 1 dio}}

• 1. Shepherd GM. Neurogastronomy. How the brain creates flavor, and why it matters. New York: Columbia University Press; 2012.
• 2. Small DM. Flavor is in the brain. Physiol Behav. 2012;107(4):540–52.
• 3. Daw ND. How vision works: the physiological mechanisms behind what we see. New York: Oxford University Press; 2012.
• 4. Lenz FA, Casey KL, Jones EG, Wlilis WD. The human pain system: experimental and clinical perspectives. Cambridge, UK: Cambridge University Press; 2010.
• 5. Spence C. Multisensory flavour perception. Curr Biol. 2013;23(9):R365–369.
• 6. Amat J-M, Vincent J-D. L’art de parler la bouche pleine. Paris: La Presqu’ile; 1997.
• 7. Lieberman DE. Evolution of the human head. Cambridge MA: Harvard University Press; 2011.
• 8. Rozin P. “Taste–smell confusions” and the duality of the olfactory sense. Percep Psychophys. 1982;31(4):397–401.
• 9. Pierce J, Halpern BP. Orthonasal and retronasal odorant identification based upon vapor phase input from common substances. Chem Senses. 1996;21(5):529–43.
• 10. Bojanowski V, Hummel T. Retronasal perception of odors. Physiol Behav.2012;107:484–7.
• 11. Gautam SH, Verhagen JV. Retronasal odor representations in the dorsal olfactory bulb of rats. J Neurosci. 2012;32(23):7949–59.
• 12. Negus V. Comparative anatomy and physiology of the nose and paranasal sinuses. London: E & S Livingstone; 1958.
• 13. Moss M. Salt sugar fat: how the food giants hooked us. New York: Random House; 2014.
• 14. Dobzhansky T. Biology, molecular and organismic. Am Zool. 1964;4:443–52.
• 15. Wrangham R. Catching fire: how cooking made us human. New York: Basic Books; 2009.
• 16. Shepherd GM. A new vision for the science of human flavor perception. Front. Integr. Neurosci. Conference Abstract: Science of Human Flavor Perception.2015; doi: 10.3389/conf.fnint.2015.03.00010.
• 17. Suga N. Specialization of the auditory system for reception and processing of species-specific sounds. Fed Proc. 1978;37:2342–54.
• 18. Stewart WB, Kauer JS, Shepherd GM. Functional organization of rat olfactory bulb analysed by the 2-deoxyglucose method. J Comp Neurol. 1979;185(4):715–34.

^{_{References 2 dio}}

• 19. Xu F, Liu N, Kida I, Rothman DL, Hyder F, Shepherd GM. Odor maps of aldehydes and esters revealed by functional MRI in the glomerular layer of the mouse olfactory bulb. Proc Natl Acad Sci U S A. 2003;100(19):11029–34.
• 20. Laska M, Joshi D, Shepherd GM. Olfactory sensitivity for aliphatic aldehydes in CD-1 mice. Behav Brain Res. 2006;167(2):349–54.
• 21. Buck L, Axel R. A novel multigene family may encode odorant receptors: a molecular basis for odor recognition. Cell. 1991;65(1):175–87.
• 22. Migliore M, Cavarretta F, Hines ML, Shepherd GM. Distributed organization of a brain microcircuit analyzed by three-dimensional modeling: the olfactory bulb. Front Com Neurosci. 2014;8:50.
• 23. Wilson DA, Stevenson RJ. Learning to smell: olfactory perception from neurobiology to behavior. Baltimore, MD: The Johns Hopkins University Press; 2006.
• 24. Yang GC, Scherer PW, Mozell MM. Modeling inspiratory and expiratory steady-state velocity fields in the Sprague–Dawley rat nasal cavity. Chem Senses. 2007;32(3):215–23.
• 25. Lawson MJ, Craven BA, Paterson EG, Settles GS. A computational study of odorant transport and deposition in the canine nasal cavity: implications for olfaction. Chem Senses. 2012;37(6):553–66.
• 26. Settles GS. Sniffers: fluid-dynamic sampling for olfactory trace detection in nature and homeland security – the 2004 freeman scholar lecture. J Fluids Engin. 2005;127:189–218.
• 27. Jackson RS. Wine tasting: a professional handbook. 2nd ed. Amsterdam: Elsevier; 2009.
• 28. Baldy MW. The university wine course. San Francisco CA: The Wine Appreciation Guild; 2009.
• 29. Delwiche JF. You eat with your eyes first. Physiol Behav. 2012;107(4):502–4.
• 30. Sclafani A. Gut-brain nutrient signaling. Appetition vs. Satiation. Appetite. 2013;71:454–8.
• 31. Aleejandro G. Animation. http://medicine.yale.edu/lab/shepherd/projects/neuroenology.aspx
• 32. Volkow ND, Wang GJ, Baler RD. Reward, dopamine and the control of food intake: implications for obesity. Trends Cogn Sci. 2011;15(1):37–46.
• 33. Shepherd GM. Smell images and the flavour system in the human brain. Nature. 2006;444(7117):316–21.