吃花椒會(huì)嘴麻，其實(shí)是大腦又又又被騙了？

? 你以為是舌頭嘗出來(lái)的食物味道中，約80%–90%實(shí)際上來(lái)自鼻后嗅覺(jué)。食物在嘴里咀嚼時(shí)，揮發(fā)性分子從口咽部反向上升進(jìn)入鼻腔抵達(dá)嗅上皮。

科學(xué)課本告訴我們，舌頭管嘗，鼻子管聞，各干各的。但事實(shí)上，你以為是舌頭嘗出來(lái)的紅燒肉香、咖啡香、巧克力香、榴蓮香，八九成的功勞歸鼻子。

更準(zhǔn)確地說(shuō)：食物在嘴里被咀嚼時(shí)，揮發(fā)性分子從口咽部反向上升進(jìn)入鼻腔抵達(dá)嗅上皮——這條逆向的氣流路徑，叫鼻后嗅覺(jué)。

下面咱們一節(jié)一節(jié)說(shuō)明白這件事。

圖 1：鼻前嗅覺(jué) vs 鼻后嗅覺(jué)解剖示意圖

一、舌頭能嘗的，主要是五種味

以前中學(xué)課本里那張"舌頭味覺(jué)分區(qū)圖"——舌尖管甜，兩側(cè)管咸和酸，舌根管苦，其實(shí)是錯(cuò)的。

圖2：錯(cuò)誤的“舌頭味覺(jué)分區(qū)圖”概念

它的源頭是 1901 年德國(guó)學(xué)者 D.P. H?nig 的博士論文，原文只是說(shuō)舌頭不同區(qū)域?qū)λ姆N基本味的敏感閾值"略有差異"。1942 年美國(guó)心理學(xué)家 Edwin Boring 把它抄進(jìn)教科書(shū)時(shí)，"略有差異"被簡(jiǎn)化成了"專司分工"。

1974 年賓夕法尼亞大學(xué)的 Virginia Collings 做了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?duì)照實(shí)驗(yàn)，把不同濃度的味覺(jué)溶液點(diǎn)在舌面各處，結(jié)論是：

? 舌頭每一塊區(qū)域都能感知五種基本味，只是敏感度略有差別。

至于舌頭到底能嘗什么，分子生物學(xué)已經(jīng)給出清楚的答案：甜、咸、酸、苦、鮮，五種。

每種都有專屬受體：

• 甜 由 T1R2/T1R3 這一對(duì) GPCR 蛋白組成的復(fù)合體識(shí)別糖；

• 鮮 由 T1R1/T1R3 識(shí)別 L-谷氨酸（再加上 IMP、GMP 等核苷酸協(xié)同增強(qiáng)）；

• 苦 由 25 種 T2R 受體共同把關(guān)——身體對(duì)苦極其敏感，這是億萬(wàn)年進(jìn)化下來(lái)的"防毒"系統(tǒng)；

• 咸 由 ENaC 鈉通道感應(yīng)低濃度 Na?；

• 酸 味受體最難找，化學(xué)家苦等幾十年， 2018 年 加州大學(xué)舊金山分校 Yu-Hsiang Tu 的團(tuán)隊(duì)在 Science 上確認(rèn)了一個(gè)名叫 OTOP1 的質(zhì)子通道，酸的分子機(jī)制才最終落定。

第六種基本味的候選名單上排著脂肪、金屬、鈣、水、CO?。其中最受認(rèn)可的是脂肪——2015 年普渡大學(xué)Richard D. Mattes團(tuán)隊(duì)在 Chemical Senses 上正式提出 oleogustus 這個(gè)名字，受體是 CD36 和 GPR120，識(shí)別的是中長(zhǎng)鏈的游離脂肪酸（不是甘油三酯）。

圖 3：味蕾結(jié)構(gòu)示意圖

所以舌頭能品出來(lái)的味道其實(shí)屈指可數(shù)。我們?nèi)粘Ｕf(shuō)的美味，如焦糖布丁的焦香、東北酸菜的酸爽、湖南剁椒的煙火氣，舌頭幾乎感受不到。

二、那些被叫做"味道"的，其實(shí)是氣味

主角是鼻子。

人類鼻腔頂部覆蓋著一片大約 5 平方厘米的嗅上皮，兩側(cè)合計(jì)約兩枚硬幣大小。這塊小膜上鋪著大約 400 種不同的嗅覺(jué)受體。每種受體并不專管某一種氣味，而是只對(duì)帶特定結(jié)構(gòu)特征的分子開(kāi)門。一杯咖啡里上千種分子同時(shí)進(jìn)入，鼻子收到的是一張極其復(fù)雜的激活組合圖；大腦根據(jù)經(jīng)驗(yàn)匹配出結(jié)論，"這是咖啡"。

這套系統(tǒng)的分辨能力有多強(qiáng)？2014 年 Bushdid 團(tuán)隊(duì)在 Science 上估算，人類至少能分辨 1012 種氣味組合。這個(gè)數(shù)字后來(lái)被理論生物學(xué)家 Markus Meister 在 eLife 上從統(tǒng)計(jì)學(xué)角度質(zhì)疑過(guò)，但即便保守估計(jì)，也遠(yuǎn)超 1920 年代教科書(shū)上寫(xiě)的1 萬(wàn)種上限。

1991 年 Linda Buck 和 Richard Axel 鑒定出哺乳動(dòng)物嗅覺(jué)受體基因家族，這是人類基因組里最大的基因家族之一。兩人因此獲 2004 年諾貝爾生理學(xué)醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。

接下來(lái)是關(guān)鍵：鼻子接收氣味，有兩條路徑。

外界飄來(lái)的氣味（路過(guò)咖啡館、桂花、剛出鍋的油條），從鼻孔吸入向上抵達(dá)嗅上皮，這叫 鼻前嗅覺(jué)。

而當(dāng)食物已經(jīng)在嘴里，咀嚼會(huì)釋放揮發(fā)性分子，這些分子從口咽部反向上升進(jìn)入鼻咽，再抵達(dá)同一片嗅上皮，這條路徑就是 鼻后嗅覺(jué)。

? 同一組受體，兩個(gè)方向相反的氣流，大腦解讀成兩件事。

2005 年耶魯大學(xué) Dana Small 團(tuán)隊(duì)用 fMRI 做了關(guān)鍵證明：

• 鼻前嗅覺(jué) 主要激活杏仁核、海馬、外側(cè)眶額皮層，這些是處理外部世界識(shí)別和警覺(jué)的腦區(qū)；

• 鼻后嗅覺(jué) 主要激活中央溝基部的"口區(qū)"和內(nèi)側(cè)眶額、膝前扣帶，這些是與口腔位置感和食物獎(jiǎng)賞評(píng)估相關(guān)的腦區(qū)。

2019 年 Maier 實(shí)驗(yàn)室在 Current Biology 上更進(jìn)一步：把大鼠的味覺(jué)皮層人為失活后，鼻前嗅覺(jué)完好無(wú)損，但鼻后嗅覺(jué)產(chǎn)生的"風(fēng)味感"完全消失。

也就是說(shuō)，鼻后嗅覺(jué)本質(zhì)上不是單純的嗅覺(jué)，它是嗅覺(jué)、味覺(jué)、口腔觸覺(jué)一起送進(jìn)味覺(jué)皮層、整合后形成的綜合體驗(yàn)。神經(jīng)科學(xué)家給這種綜合體驗(yàn)起了個(gè)專門的名字：flavor，風(fēng)味。

這條后門通道到底貢獻(xiàn)多少？耶魯?shù)?Gordon Shepherd 估算，日常你以為是嘗到的風(fēng)味體驗(yàn)，大約 80%–90% 來(lái)自鼻后嗅覺(jué)。這是工程估算不是實(shí)驗(yàn)定值，但臨床觀察完全吻合——慢性鼻竇炎患者最常見(jiàn)的主訴之一就是"吃什么都沒(méi)味"。2022 年 Frontiers in Allergy 那篇綜述把它形容為"被低估的生活質(zhì)量損害"。

所以，鼻塞的時(shí)候吃飯味同嚼蠟，問(wèn)題不在舌頭，而是鼻后通路被堵了。

三、生活中的幾個(gè)案例

理論夠了，看幾個(gè)具體的例子。

榴蓮

捏住鼻子吃一口榴蓮，是奶油布丁，甜、滑、帶點(diǎn)蛋黃味。德國(guó) Steinhaus 實(shí)驗(yàn)室的研究顯示，那股標(biāo)志性的臭來(lái)自一組揮發(fā)性硫化合物，其中 乙硫醇（ethanethiol）的氣味活性值 OAV 高達(dá) 25 萬(wàn)到 48 萬(wàn)（即其濃度是嗅覺(jué)閾值的 25–48 萬(wàn)倍）。其他還有 1,1-乙烷二硫醇、3,5-二甲基-1,2,4-三噻烷等一長(zhǎng)串硫家族成員。它們全部走鼻后嗅覺(jué)通路，舌頭一概不認(rèn)。

咖啡

舌頭能嘗到的咖啡只有"苦"加少許"酸"。但化學(xué)家已經(jīng)從咖啡里鑒定出 超過(guò) 1000 種揮發(fā)性化合物——furaneol（焦糖甜）、guaiacol（煙熏木）、β-damascenone（果香蜜糖）、2-甲氧基-3-異丙基吡嗪（土壤氣息）等等。

香菜

這個(gè)例子值得多講兩句。香菜特殊的揮發(fā)性氣味源于葉片破碎后釋放的脂肪族長(zhǎng)鏈醛類分子，如(E)-2-癸烯醛。絕大多數(shù)人的大腦將這些醛類混合物解碼為“清新的綠葉植物香氣”。

然而，人類第11號(hào)染色體上編碼的嗅覺(jué)受體基因 OR6A2 專門負(fù)責(zé)識(shí)別此類化合物。23andMe等大型基因組研究服務(wù)商的全基因組關(guān)聯(lián)分析數(shù)據(jù)顯示，攜帶特定錯(cuò)義突變的OR6A2等位基因的人群，對(duì)這些醛類的敏感度產(chǎn)生了極度偏移，以至于大腦產(chǎn)生了極其厭惡的保護(hù)性錯(cuò)覺(jué)，將其與洗滌劑或臭蟲(chóng)分泌的防御性液體聯(lián)系在一起。

? 換句話說(shuō)，對(duì)一部分人來(lái)說(shuō)，他們聞到的香菜真的就是"肥皂"，是由嗅覺(jué)受體的基因型決定的。

圖 4：香菜葉 + 香菜風(fēng)味分子結(jié)構(gòu)

香椿

2020 年 Zhai 和 Granvogl 在 Journal of Agricultural and Food Chemistry 上用 HS-AEDA 方法鑒定出香椿里 50 多種氣味活性物質(zhì)，主角是 (E,E)-、(E,Z)-、(Z,Z)-二-1-丙烯基二硫醚和(順/反)-2-巰基-3,4-二甲基-2,3-二氫噻吩，一組含硫的環(huán)狀和鏈狀有機(jī)分子。香椿入口的口感是清爽偏苦，那股標(biāo)志性的"香"全靠鼻后嗅覺(jué)送達(dá)。

皮蛋

蛋白質(zhì)遇 NaOH 發(fā)生 β-消除反應(yīng)，含硫氨基酸釋放 H?S 和 NH?。H?S 與蛋黃中的 Fe2?、Cu2? 反應(yīng)生成黑綠色金屬硫化物（這就是蛋黃發(fā)青綠的原因），NH? 透過(guò)蛋殼氣孔向外擴(kuò)散。

舌頭只能嘗到鮮和咸，讓外國(guó)人驚呼 "thousand-year egg" 的所有戲劇效果，都是 NH? + H?S 通過(guò)鼻后嗅覺(jué)播報(bào)的。

四、舌頭根本沒(méi)投票的幾個(gè)"味"

下面進(jìn)入更反常識(shí)的領(lǐng)域：有幾種我們習(xí)慣稱為"味道"的體驗(yàn)，舌頭沒(méi)貢獻(xiàn)，鼻子也沒(méi)貢獻(xiàn)，它們走的是完全不同的神經(jīng)通路。

辣 = 痛覺(jué)

嚴(yán)格來(lái)說(shuō)不是味覺(jué)，是 痛覺(jué)。

1997 年 David Julius 實(shí)驗(yàn)室在 Nature 上鑒定出 TRPV1 通道，它分布在皮膚、口腔、內(nèi)臟的感覺(jué)神經(jīng)末梢，能被高于 43℃ 的溫度激活，也能被酸激活，還能被辣椒素（capsaicin）這個(gè)小分子直接打開(kāi)。

辣椒激活的本來(lái)是身體報(bào)告灼燒的報(bào)警系統(tǒng)，大腦收到信號(hào)判斷"這里著火了"，分不清是真燙還是辣椒，于是命令身體出汗降溫——這就是吃辣會(huì)出汗的原因。

Julius 憑這個(gè)工作拿了 2021 年的諾貝爾生理學(xué)醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。

涼 = 冷錯(cuò)覺(jué)

同樣不是真正的溫度感，是另一套誤報(bào)。2002 年 McKemy 實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn) TRPM8 通道：溫度低于 26℃ 時(shí)會(huì)激活，告訴大腦冷。薄荷醇（menthol）這個(gè)分子恰好能在常溫下打開(kāi)它。

所以你含薄荷糖時(shí)，嘴里溫度并沒(méi)下降，但大腦收到了冷信號(hào)——這是一個(gè)分子層面的冷錯(cuò)覺(jué)。

芥末 = 共價(jià)反應(yīng)

第三把鎖。芥末、山葵、辣根那種竄上腦門的沖鼻感，活性分子是異硫氰酸烯丙酯（AITC），靶點(diǎn)是 TRP 家族的另一個(gè)成員 TRPA1。

2006 年 Hinman 團(tuán)隊(duì)在 PNAS 上發(fā)現(xiàn)，AITC 作為親電試劑，會(huì)和TRPA1通道蛋白胞內(nèi) N 端的半胱氨酸殘基發(fā)生可逆的硫醇-邁克爾加成反應(yīng)。該反應(yīng)在生理緩沖液和細(xì)胞內(nèi)環(huán)境中是高度動(dòng)態(tài)且完全可逆的。在去除這些刺激后，加成物會(huì)解離，通道能夠順利閉合。

這也正是為什么芥末的沖感雖然上頭快，但只要停止咀嚼，刺激感會(huì)在短時(shí)間內(nèi)隨唾液沖刷和呼吸氣流消散的原因 。

圖 5：辣椒素、異硫氰酸烯丙酯等分子結(jié)構(gòu)對(duì)照

麻 = 觸覺(jué)錯(cuò)覺(jué)

最特別的一種。花椒不辣、不痛、不涼，它"麻"。麻是一種像嘴里有微小電流或振動(dòng)的感覺(jué)。

2008 年 David Julius 實(shí)驗(yàn)室在 Nature Neuroscience 上解開(kāi)了它：花椒里的活性分子 羥基-α-山椒素（hydroxy-α-sanshool），靶點(diǎn)不是 TRP 家族，而是一類叫 KCNK 雙孔鉀通道的蛋白質(zhì)（具體是 TASK-1、TASK-3、TRESK 三種）。

這類通道平時(shí)讓神經(jīng)元中的鉀離子持續(xù)向外流出，維持膜電位穩(wěn)定。山椒素一來(lái)，把這些鉀通道阻斷，失去鉀外流通路的神經(jīng)元開(kāi)始持續(xù)去極化、自發(fā)放電。

更精彩的是 2013 年倫敦大學(xué)學(xué)院 Hagura 團(tuán)隊(duì)的一個(gè)實(shí)驗(yàn)：他們把花椒提取物涂在受試者下唇，讓被試調(diào)節(jié)一個(gè)外部振動(dòng)器的頻率直到匹配嘴里"麻"的感覺(jué)。12 個(gè)被試給出的頻率驚人地一致，約 50 赫茲。這恰好是 RA1 型（快速適應(yīng)低閾值機(jī)械感受）神經(jīng)纖維最敏感的振動(dòng)頻段。

? 50 Hz 不是花椒分子的振動(dòng)頻率，而是大腦被山椒素誘導(dǎo)出來(lái)的知覺(jué)頻率。山椒素阻斷了感覺(jué)神經(jīng)元上的鉀通道，使本來(lái)負(fù)責(zé)傳遞振動(dòng)信號(hào)的 RA1 觸覺(jué)纖維自發(fā)放電；大腦收到這些放電信號(hào)后，按字面意思解讀為"嘴里有 50 Hz 的振動(dòng)"。

辣是痛、麻是觸覺(jué)誤報(bào)、涼是冷錯(cuò)覺(jué)、芥末沖是共價(jià)反應(yīng)，這四種"味"，舌頭上的五種味覺(jué)受體一個(gè)都沒(méi)參與。它們走的是三叉神經(jīng)的體感通路，和舌頭嘗到的味根本不在同一個(gè)系統(tǒng)。

配圖 6：花椒

五、結(jié)語(yǔ)

吃飯這件事，從來(lái)不是嘴一個(gè)人的事。是舌頭上的五種基本味、鼻后嗅上皮上千種氣味分子的組合、加上痛溫觸三套體感系統(tǒng)，由大腦共同整合出來(lái)的綜合體驗(yàn)。

主要參考文獻(xiàn)

1. Tu, Y. H. et al. (2018). Science 359(6379), 1047–1050.

2. Caterina, M. J. et al. (1997). Nature 389, 816–824.

3. McKemy, D. D. et al. (2002). Nature 416, 52–58.

4. Jordt, S. E. et al. (2004). Nature 427, 260–265.

5. Hinman, A. et al. (2006). PNAS 103(51), 19564–19568.

6. Bautista, D. M. et al. (2008). Nature Neuroscience 11, 772–779.

7. Hagura, N. et al. (2013). Proc. R. Soc. B 280, 20131680.

8. Small, D. M. et al. (2005). Neuron 47, 593–605.

9. Eriksson, N. et al. (2012). Flavour 1, 22.

10. Running, C. A. et al. (2015). Chemical Senses 40, 507–516.

11. Buck, L. & Axel, R. (1991). Cell 65, 175–187.