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Leben 30. März 2015

Computer sieht, was Mensch schmeckt

Mittels EEG gemessene Gehirnströme lassen erkennen, welchen Geschmacksreizen eine Person gerade ausgesetzt ist.

Wissenschaftlern ist es erstmals gelungen, anhand von neuronalen Aktivitätsmustern des Gehirns vorherzusagen, ob eine Person etwas Süßes, Salziges, Saures oder Bitteres schmeckt. Zudem konnte gezeigt werden, dass die über die Zunge wahrgenommenen Geschmackssignale sehr viel schneller das Gehirn erreichen als angenommen. Sie zählen somit zu den ersten neuronalen Informationen, die zum Gesamtgeschmackseindruck beitragen, der auch durch andere Sinne wie etwa den Geruchssinn geprägt ist.

Das Repertoire der menschlichen Wahrnehmung umfasst mindestens fünf Geschmacksqualitäten: salzig, süß, umami, sauer und bitter. Sobald ein Geschmacksstoff an einen Geschmacksrezeptor im Mund bindet und diesen aktiviert, leitet er ein Signal über Nervenbahnen an das Gehirn weiter. Dabei ist jedem Rezeptor jeweils eine der fünf Geschmacksqualitäten zugeordnet. Bislang war weitgehend unbekannt, wie das menschliche zentrale Nervensystem diese Signale aus der Peripherie verarbeitet und wie es die Grundgeschmacksarten kodiert.

Um diese Frage zu beantworten, haben Forscher des Deutschen Instituts für Ernährungsforschung (DIfE) und der Charité Berlin mittels Elektroenzephalografie (EEG) Hirnströme gemessen. Die Hypothese war, dass die verschiedenen Geschmacksrichtungen im Gehirn durch unverwechselbare neuronale Aktivitätsmuster mit einer charakteristischen räumlichen Verteilung repräsentiert werden. Es zeigte sich, dass die Geschmacksqualitäten bereits etwa 175 Millisekunden nach einem entsprechenden Geschmacksreiz, geschmacksspezifische Aktivitätsmuster erzeugen. Demnach lösen Geschmacksreize im Gehirn sehr viel schneller eine Antwort aus, als ursprünglich angenommen. Zudem konnten die Forscher ein Computerprogramm darauf trainieren, diese Muster zu erkennen und vorherzusagen, welche Geschmackslösung ein Studienteilnehmer gerade verkostet.

Zuverlässige Vorhersage

Diese Form des „Gedankenlesens“ funktionierte so zuverlässig, dass die Forscher sogar die subjektive Wahrnehmung der Probanden vorhersagen konnten: Geschmacksrichtungen, die von den Probanden häufig verwechselt wurden (z. B . salzig und sauer) waren auch für das Computerprogramm schwierig zu differenzieren. Dieses Ergebnis legt nahe, dass die Forscher in dieser Analyse tatsächlich den Code dechiffrieren konnten, in dem das menschliche Großhirn subjektives Geschmacksempfinden speichert.

Die Wissenschaftler wollen zukünftig untersuchen, inwieweit Aktivierungsmuster Aussagen darüber erlauben, wie appetitlich Probanden einen Geschmacksreiz finden. Die Ergebnisse könnten in der Folge helfen, individuelle Geschmacksvorlieben zu entschlüsseln, die damit auch für klinische Anwendungen relevant sein könnten.

Originalpublikation: Crouzet S. M. et al. Current Biology 2015

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