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东京大学发明电颚刺激GJS技术,更好地改变味觉,控制味道

2018-08-28 14:07:14|来源: 映维网

  电流舌刺激(GTS)是一种通过电刺激来改变和诱导味觉的技术。根据先前的研究,负电流刺激能引起两种类型的影响:第一种是味觉抑制,刺激期间由电解材料诱导的味道将变弱;第二种是味道增强,在刺激结束后不久将能令味道更强。这种效果更有可能影响模仿味道的能力,并最终实现自由控制味道的强度。一系列的行业已经考虑了味觉仿真技术,比如说虚拟现实。

  然而,传统的GTS存在移动的问题。例如,味道增强的持续时间太短,而且需要在口中附着电极。另外,传统的GTS不能在喉咙诱导味道,只能支持口腔。东京大学与大阪大学研究团队的研究与相关演示介绍了解决相关问题的方法。他们的技术能够实现自动改变味道,并且效果可以持续很长一段时间。

 

  1. 介绍

  电流舌刺激(GTS)这种技术主要是通过向舌头施加电流来诱导,抑制和增强味觉。电刺激通常用于医学和研究目的的味觉测试。由于GTS可以诱导和增强味道,以前的研究曾使用这种技术来模拟味道。Nakamura等人提出过一种方法,通过特殊的刺激装置来控制咸味的感知强度。关于GTS中抑制和增强的能力,Aoyama等人证明了GTS能够抑制五种基本味道,并暗示GTS同时能增强这五种基本味道。

  GTS可以模仿味觉,从而控制味道。相应地,它存在一系列的潜在应用。我们应该考虑它可能对食欲有用。具体而言,减少盐的摄入对人体健康非常重要,因为过量摄入会导致像高血压这样的疾病。为了解决相关问题,我们需要通过改变饮食习惯来抑制盐分的摄入。但是,无味的无盐饮食不能提供足够的美食满足感,这对于维持减少盐分摄入量的饮食习惯构成了障碍。所以,我们可以选择通过电刺激增强,抑制和诱导味道的方法。

  这种方法面临两个问题:其中之一是电极需要连接在嘴里。在将GTS作为饮食支持界面方面,电极不应该附着在口中,因为这会扰乱进食;另一个问题是它们无法在喉咙处诱导味道。口腔和喉咙中的味细胞能够检测摄入的食物,从而允许人们在喉咙感知味道。

 
 
图1:研究团队的新方法。(A)电流下颌刺激,(B)连续方波电流刺激,以及刺激下巴下部的味觉位置。

  因此,我们可以合理地认为喉咙的味道是进食体验的关键感觉之一。

  2. 连续方波电流刺激和GTS

  根据先前的研究,电刺激引起的味觉抑制机制可以描述如下:由味觉感受器检测到的离子化物质将因电刺激而从舌头表面移开,舌头上的离子减少能够抑制味道。但是,目前仍不完全清楚味道增强的机制。然而,这似乎与电泳有关。味道增强面临着严重问题。增强效果的持续时间太短(约2秒)。到目前为止,仍然没有一种方法可以持续提高味觉。为解决这些问题,研究团队建议使用连续方波电流刺激。

  他们之前的研究表明,这种刺激方案能够引起了味道增强。因此,他们能在长时间内实现味道增强。在以前的研究中,他们将铅作为负极附着在吸管上来施加刺激。他们同时使用凝胶电极来将正极附着在颈部的前面或后面。由于这引发了电泳,可以假设负极不需要附着在口中。当正电极附着在口中并诱导强烈的电流味觉时,能够实现正极刺激。相反,负极附着在口中的负极刺激不会引起电流味觉。这种现象表明,味觉神经对电流方向具有选择性。

  如上所述,研究团队的推断如下:如果舌头的电位低于食物或溶液的电位,则引起味道抑制和味道增强。根据这个假设,他们在下巴安装了一个负电极。结果是,他们证实了其有效性类似于使用吸管的方法。这一事实表明,电流刺激了远离电极的感觉神经或器官。因此,为了刺激味觉感觉神经和器官,在下巴的下部附着额外的电极。之前的研究表明,电极排列会在喉咙诱导味觉。因此,他们发明了一种名为电颚刺激(GJS)的新方法:将电极附着在下巴上方,下巴下方和颈部背面。这项研究的目标是证明GJS能够控制味道,并改变饮食体验。

 
 
图2:连续方波电流刺激,以及味觉增强的持续时间与频率

  3. 演示
 

  出于安全考虑,演示根据日本大阪大学当地伦理研究委员会批准的安全标准进行了调整。因此,研究人员需要请求被试的同意。被试将使用自己的嘴巴来品尝不同口味的水,如咸,甜,酸和苦。然后,他们可以选择体验四种刺激模式:无刺激,对下巴的电刺激,对下巴下部的电刺激,以及GJS。

  关于刺激频率,论文作者建议被试尝试20Hz和1Hz刺激。20Hz的连续方波电流刺激仅仅引起了味道增强。相反,1Hz的连续方波电流刺激以交替的方式实现了味道抑制和味道增强。当然,被试可以自愿地调节刺激的强度,频率,电极的类型和位置,以及刺激模式。
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