甜味觉及咸味觉在大脑皮质投射区的功能性磁共振成像研究

摘要

味觉是口腔特有的生理功能之一，口腔内味觉感受器所获得的味觉信息，不但投射到大脑的皮层下中枢对摄食进行调节，而且在大脑皮质形成味的感知和识别，并进而影响人类的情感和精神活动。因此味觉功能与脑功能的联系十分密切。 虽然传统的神经生理学及神经解剖学，通过动物实验、微电极生理刺激、研究脑损伤病人等研究方法，已经积累了关于味觉器官的构造、味觉通路的解剖学构筑、味觉信号的转导、基本味觉的分类等多方面大量的知识和理论，但是关于味觉的中枢调控机制，至今仍不明了。造成这种情况的重要原因之一是以往的脑研究手段大多具有创伤性。近年来随着无损伤脑功能成像技术的发展，人们对人脑的基本感觉功能已经取得了许多新的认识。但与视觉、听觉、嗅觉等其他感觉相比，味觉脑功能方面的研究受到的重视相对较少，尤其国内该领域的研究更是相对较少。 作为无损伤脑功能成像技术之一，功能性磁共振成像技术(fMRI)的出现及迅速发展是近年来认知神经科学研究的一个里程碑事件。与其他脑功能成像技术相比，fMRI-BOLD的优点是非侵害性、全脑可视性、一次成像可同时获得解剖与功能影像，时间分辨率较高，空间分辨率也可以达到0.5-2mm。目前该技术已广泛应用于感觉、运动及高级认知活动的脑研究之中。国外已有一些学者将fMRI-BOLD技术应用于味觉研究，以解决味觉的大脑中枢定位等问题，但所得到的结果不尽一致，还有待于进一步的研究；2004年国内已有研究者采用PET进行甜味觉的大脑皮质定位，但至今未见味觉相关的功能性磁共振成像研究报道。此外，近年来，功能性磁共振成像研究在方法学上的一个突出进展就是事件相关设计(ERD)的不断发展及其广泛运用。同传统的区块设计相比，事件相关设计在灵活安排实验刺激等方面具有很明显的方法学优势，从而在fMRI的研究中得到了日益广泛的运用，并产生了很多具有重要意义的发现。然而目前国外应用fMRI技术对味觉脑功能所进行的相关实验研究多采用组块设计，其结果往往受策略性、注意定势、练习效应等的干扰。 本课题应用功能性磁共振成像技术(fMRI)，并采用先进的事件相关设计，对甜及咸等基本味觉刺激时的脑功能状态进行研究。为方便理解及阐述，将实验分为三部分： 实验第一部分甜味觉大脑皮层投射的功能性磁共振成像目的：研究甜味觉刺激时的脑激活区的部位及特点，以揭示甜味觉在大脑的中枢定位及味觉功能与脑功能状态、脑激活模式的关系。材料与方法：应用fMRI技术，依照事件相关(event-related)设计，对11名健康志愿者在甜味觉及无味对照刺激下的脑功能活动的情况进行检测。采集全脑血氧水平依赖(BOLD)的fMRI扫描数据，用SPM99软件包进行t检验统计分析，以获取甜味刺激与无味对照刺激对比的脑功能图像。结果：甜味觉的脑激活区包括双侧脑岛及岛盖、右侧前额皮质、双侧扣带回、双侧顶叶上部、双侧顶叶Wernic区、左侧颞上回及左侧中央前回运动前区等。其中激活最强的脑区在右侧脑岛及岛盖，激活范围最大的区域在扣带回。结论：1.甜味觉的皮层激活区除包括脑岛及岛盖、前额皮质等初级及二级味觉中枢外，还包括传统理论认为的非味觉中枢的脑区。2.甜味觉在脑岛及岛盖、前额皮质等初级及二级味觉中枢的激活表现为右侧较强的偏侧优势。 实验第二部分咸味觉大脑皮层投射的功能磁共振成像目的：研究咸味觉刺激时的脑激活区的部位及特点，以揭示咸味觉在大脑的中枢定位及味觉功能与脑功能状态、脑激活模式的关系。材料与方法：应用fMRI技术，依照事件相关(event-related)设计，对11名健康志愿者在咸味觉及无味对照刺激下的脑功能活动的情况进行检测。采集全脑血氧水平依赖(BOLD)的fMRI扫描数据，用SPM99软件包进行t检验统计分析，以获取咸味刺激与无味对照刺激对比的脑功能图像。结果：咸味觉的脑激活区域包括双侧脑岛及岛盖、双侧扣带回、屏状核及左侧中央前回运动前区等。其中激活最强的脑区在右侧脑岛及岛盖部(BA44)，激活范围最大的区域在扣带回。结论：1.咸味觉的皮层激活区包括脑岛及岛盖的初级味觉中枢，但不包括前额皮质的二级味觉中枢。2.咸味觉引第3丽起传统理论认为的非味觉中枢的脑区的激活。3.咸味觉在脑岛及岛盖的初级味觉中枢的激活表现为右侧略强的偏侧优势。 实验第三部分甜味觉与咸味觉大脑皮层投射区比较的功能磁共振成像研究目的：对比甜味觉及咸味觉刺激时的脑激活区的部位及特点，以期进一步揭示两种基本味觉在大脑的中枢定位及味觉功能与脑功能状态、脑激活模式的关系。材料与方法：应用fMRI技术，依照事件相关(event-related)设计，对11名健康志愿者在甜、咸味觉及无味对照刺激下的脑功能活动的情况进行检测。采集全脑血氧水平依赖(BOLD)的fMRI扫描数据，用SPM99软件包进行t检验统计分析，以获取甜味觉咸味觉的脑功能图像，并对两者进行对比。结果：两种味觉均在双侧脑岛及岛盖、双侧扣带回及左侧中央前回运动前区等区引起激活。左侧前额皮质仅被甜味觉激活，此外，双侧顶叶上部、双侧顶叶Wernic区、左侧颞上回等也仅在甜味觉中激活。屏状核仅被咸味觉激活。两者激活最强的脑区均在右侧脑岛及岛盖，激活范围最大的区域均在扣带回.结论：1.基本味觉中的甜味觉及咸味觉的脑功能状态存在差异，甜味觉时大脑总体激活的范围大于咸味觉。2.在初级味觉中枢脑岛及岛盖甜味觉及咸味觉均有激活，但激活区域位置不同。并且甜味觉激活程度更3.二级味觉中枢的前额皮质，甜味觉有激活区，咸味觉则没有。4.甜味觉及咸味觉激活范围最大的脑区均出现在扣带回，两者在该区的相关脑区位置不同，提示该区与味觉的中枢机制关系密切。5.甜味觉及咸味觉均发现了一些传统理论认为的味觉中枢以外的区域的激活，此类激活区方面两者之间也存在一定差别。 味觉障碍是临床常见的主诉症状，其原因很多，其中甚至包括修复体的影响。据统计，近年来随着社会的高龄化及饮食结构的变化，味觉障碍的患者有所增加。尽管味觉障碍不直接危及生命，但却影响生活质量。本实验也可以为味觉相关疾病的基础和临床研究提供一定的参考。

目录

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英文缩略词表

摘要

前 言

实验第一部分甜味觉大脑皮层投射区的功能性磁共振成像

一、材料与方法

二、结 果

三、讨 论

实验第二部分咸味觉大脑皮层投射的功能性磁共振成像

一、材料与方法

二、结 果

三、讨 论

实验第三部分甜及咸味觉大脑皮层投射区比较的功能性磁共振成像研究

一、材料与方法

二、结 果

三、讨 论

1甜味觉激活区（T-D）与咸味觉激活区（Y-D）的对比

2两种基本味觉相互对比结果

3本研究对两种味觉刺激物的浓度的确定

附图

附表

参考文献

文献回顾1味觉的脑功能研究

文献回顾2味觉脑功能成像的实验设计

个人简历

致 谢