تحلیل واکنش متفاوت مغز به شیرین کننده مصنوعی و قند

تحقیقات جدید نشان می دهند که مغز انسان واکنشی متمایز و شدیدتر به شیرین کننده های مصنوعی نسبت به شکر طبیعی دارد و واکنش متفاوت مغز به شیرین کننده را در نواحی پیشانی و آهیانه ثبت می کند.

مغز شما ممکنه بتونه تفاوت بین یه نوشابه رژیمی و یه نوشیدنی شکری معمولی رو تشخیص بده، حتی اگه طعمشون برای شما دقیقا یکی باشه. تحقیقات جدید نشون می ده که شیرین کننده های مصنوعی در مقایسه با شکر طبیعی، فعالیت الکتریکی متمایز و شدیدتری رو در مغز ایجاد می کنن، حتی وقتی که سطح شیرینی شون کاملا یکسانه. این یافته ها اخیرا در مجله Foods منتشر شده و نشان دهنده یک واکنش متفاوت مغز به شیرین کننده است.

تمایل آدما به غذاهای شیرین، ذاتی و خیلی قویه. این میل تکاملی باعث شده یه بحران سلامتی مدرن به وجود بیاد که با مصرف بیش از حد شکر شناخته می شه. در پاسخ به این مشکل، صنعت غذا شیرین کننده های جایگزین زیادی رو تولید کرده. این افزودنی ها لذت حسی شیرینی رو بدون کالری اضافی وعده می دن.

در حالی که این محصولات خیلی پرطرفدار هستن، دانشمندان هنوز دارن تلاش می کنن بفهمن بدن و مغز انسان دقیقا چه واکنشی بهشون نشون میده. بیشتر تحقیقات روی این موضوع تمرکز دارن که این شیرین کننده ها چطوری روی متابولیسم یا هورمون های اشتها تاثیر می ذارن. اما در مورد اینکه مغز چطوری حس واقعی چشیدن اون ها رو پردازش می کنه، اطلاعات کمتری داریم. این تحقیق به دنبال کشف همین واکنش متفاوت مغز به شیرین کننده است.

بررسی چگونگی واکنش متفاوت مغز به شیرین کننده

ادراک حسی معمولا به دو روش اندازه گیری می شه. روش اول اندازه گیری مستقیمه که شامل این می شه که از فرد بخوایم چیزی رو که می چشه توصیف کنه. این روش به توانایی شرکت کننده در بیان تجربه اش بستگی داره. این روش می تونه غیرقابل اعتماد باشه چون آدما دایره لغات متفاوتی دارن و معیارهای ذهنیشون برای شیرینی با هم فرق می کنه.

روش دوم اندازه گیری غیرمستقیمه. این رویکرد به داده های فیزیولوژیکی نگاه می کنه که شرکت کننده نمی تونه کنترلشون کنه. این روش دریچه ای رو به سمت واکنش های خودکار بدن باز می کنه.

«شیائولی وانگ» و تیمی از محققان دانشگاه ژجیانگ چین، تصمیم گرفتن از اندازه گیری غیرمستقیم برای این تحقیق استفاده کنن. اون ها از الکتروانسفالوگرافی یا همون EEG استفاده کردن. EEG یه تست غیرتهاجمیه که الگوهای الکتریکی مغز رو ثبت می کنه. در این روش، کلاهی که دیسک های فلزی کوچیکی به نام الکترود داره روی پوست سر قرار می گیره. این الکترودها بارهای الکتریکی ناچیزی رو که از فعالیت سلول های مغزی ناشی می شن، تشخیص می دن. این تکنولوژی به دانشمندان اجازه می ده فعالیت مغز رو با دقت میلی ثانیه ای مشاهده کنن.

در ادامه، تصویری مرتبط با تحلیل داده های مغزی و فعالیت های عصبی در پاسخ به محرک های چشایی آورده شده است که تفاوت های عملکردی را به خوبی نشان می دهد.

این تصویر نشان دهنده ابزارهای مدرنی است که دانشمندان برای نقشه برداری از پاسخ های فیزیولوژیک بدن به مواد غذایی مختلف و جایگزین های قندی استفاده می کنند.

محققان 30 دانشجوی سالم رو برای این آزمایش استخدام کردن. همه شرکت کننده ها راست دست و بین 18 تا 30 سال بودن. اون ها سابقه مصرف سیگار یا الکل نداشتن که ممکنه حس چشایی شون رو ضعیف کنه. بعدا دو نفر از شرکت کننده ها به خاطر تحرک زیاد یا پلک زدن، که باعث ایجاد نویز در سیگنال EEG می شه، از داده ها کنار گذاشته شدن. در نهایت یه گروه 28 نفره باقی موند.

این مطالعه قصد داشت به دو سوال خاص در مورد شیرینی جواب بده. اول اینکه تیم می خواست ببینه مغز به مقدارهای مختلف از یک شیرین کننده چه واکنشی نشون میده. دوم اینکه می خواستن بفهمن آیا مغز به شیرین کننده های شیمیایی مختلف که طعم شیرینی شون یکسان شده، واکنش متفاوتی نشون میده یا نه. به این حالت «هم شیرین» (iso-sweet) گفته می شه. این دقیقا همان مفهوم واکنش متفاوت مغز به شیرین کننده را شامل می شود.

برای تست سوال اول، محققان محلول هایی از ساکارز (همون شکر معمولی) درست کردن. اون ها چهار غلظت مختلف ایجاد کردن: 1٪، 3٪، 5٪ و 7٪. ساکارز به عنوان معیار پایه برای شیرینی طبیعی استفاده شد.

برای تست سوال دوم، محققان سه شیرین کننده غیرمغذی محبوب رو انتخاب کردن. شیرین کننده های غیرمغذی موادی هستن که شیرینی ایجاد می کنن اما کالری کمی دارن یا اصلا کالری ندارن. تیم از اریتریتول، سوکرالوز و استویوزید استفاده کرد. اون ها با دقت غلظت این سه محلول رو طوری تنظیم کردن که چشنده ها حس کنن شدت شیرینی شون با محلول ساکارز 7٪ یکسانه.

آزمایش در یه آزمایشگاه آروم با دمای کنترل شده انجام شد. شرکت کننده ها با کلاه های EEG نشستن و پروتکل سخت گیرانه «بچش و نگه دار» رو اجرا کردن. برای هر مرحله، شرکت کننده دهنش رو با آب شست. بعد یه نمونه 5 میلی لیتری از محلول شیرین بهشون داده شد. اون ها مایع رو بدون قورت دادن به مدت 5 ثانیه توی دهنشون نگه داشتن. بعد از این مدت، نمونه رو بیرون ریختن و دوباره دهنشون رو شستن. بین هر تست چشایی 60 ثانیه استراحت وجود داشت تا سیگنال های مغزی به حالت پایه برگردن.

نتایج کلیدی در واکنش متفاوت مغز به شیرین کننده

نتایج مربوط به غلظت شکر غیرمنتظره بود. ممکنه تصور بشه که غلظت بیشتر شکر، سیگنال الکتریکی قوی تری در مغز تولید می کنه. اما داده ها اثر معکوسی رو نشون دادن. محلول ساکارز 1٪ سیگنال EEG قوی تری نسبت به محلول های 5٪ یا 7٪ ایجاد کرد.

محققان حدس می زنن که این کاهش قدرت سیگنال ممکنه به خاطر «سازگاری عصبی» باشه. وقتی یه محرک خیلی قوی می شه، مغز گاهی اوقات واکنشش رو کم می کنه تا غافلگیر نشه. این پدیده ایه که اغلب در پردازش حسی دیده می شه، جایی که سیستم به اشباع می رسه. در واقع مغز صدای سیگنال چشایی «بلند» ورودی رو کم می کنه.

نتایج مربوط به انواع مختلف شیرین کننده ها هم به همون اندازه جالب بود. هر سه شیرین کننده غیرمغذی پاسخ های مغزی قوی تری نسبت به محلول ساکارز 7٪ ایجاد کردن که قرار بود شبیهش باشن. با وجود اینکه ممکنه یه نفر بگه محلول استویوزید دقیقا هم اندازه شکر شیرینه، اما فعالیت مغزش داستان دیگه ای رو می گفت.

استویوزید قوی ترین پاسخ عصبی رو بین تمام مواد تست شده ایجاد کرد. اریتریتول دومین واکنش قوی رو داشت. سوکرالوز هم واکنشی ایجاد کرد که از نظر آماری با شکر متفاوت بود. این نشون می ده که مغز می تونه بین ماهیت شیمیایی شیرین کننده ها تفاوت قائل بشه. این همان واکنش متفاوت مغز به شیرین کننده است که محققان به دنبال آن بودند. مغز اون ها رو به عنوان محرک های متفاوت درک می کنه، حتی اگه ذهن خودآگاه سطح شیرینی یکسانی رو حس کنه.

محققان همچنین انواع خاصی از امواج مغزی رو تحلیل کردن. اون ها به امواج آلفا نگاه کردن که معمولا با آرامش در حالت بیداری مرتبطه. اون ها همچنین امواج دلتا رو تحلیل کردن. شیرین کننده های غیرمغذی باعث افزایش قدرت در هر دوی این باندهای فرکانسی شدن. این نشون می ده که شیرین کننده های مصنوعی ممکنه منابع عصبی بیشتری رو نسبت به شکر طبیعی درگیر کنن.

این مطالعه همچنین نقشه برداری کرد که این فعالیت در کجای مغز اتفاق می افته. فعال ترین مناطق، نواحی پیشانی (فرونتال) و آهیانه-پس سری (پریتال-اکسی پیتال) بودن. ناحیه پیشانی اغلب در تنظیم احساسات و تصمیم گیری نقش داره. ناحیه آهیانه-پس سری که در قسمت عقب سر قرار داره، به شدت در پردازش اطلاعات حسی درگیره. مناطق فعال نشان دهنده یک واکنش متفاوت مغز به شیرین کننده بودند.

زمان واکنش مغز هم بسته به نوع شیرین کننده متفاوت بود. پاسخ به استویوزید زود شروع شد و در تمام مدت چشیدن قوی موند. در مقابل، پاسخ ها به اریتریتول و سوکرالوز به اوج رسید و بعد نسبتا سریع فروکش کرد. پاسخ به شکر طبیعی دیرتر شروع شد و در کل ضعیف تر بود.

این یافته ها نشون می ده که شیرین کننده های مصنوعی مغز رو به شکلی تحریک می کنن که اساسا با شکر متفاوته. افزایش فعالیت الکتریکی ممکنه نشون دهنده تلاش مغز برای پردازش یه ساختار شیمیایی باشه که کاملا با انتظار بیولوژیکی «انرژی شیرین» مطابقت نداره. ناهماهنگی بین طعم شیرین و کمبود کالری، یکی از موضوعات مورد علاقه در علم تغذیه است. این نشان از واکنش متفاوت مغز به شیرین کننده است.

محدودیت هایی در این مطالعه وجود داره که روی نحوه تفسیر نتایج تاثیر می ذاره. اندازه نمونه نسبتا کوچیک بود. شرکت کننده ها همگی دانشجویان جوان بودن، بنابراین نتایج ممکنه برای افراد مسن یا کودکان صدق نکنه. علاوه بر این، شرکت کننده ها محلول ها رو قورت ندادن. قورت دادن باعث درگیر شدن گیرنده های حسی اضافی در گلو و سیستم گوارشی می شه که در تجربه کلی غذا خوردن نقش دارن.

محققان خاطرنشان کردن که این تکنولوژی می تونه کاربردهای عملی داشته باشه. دانشمندان علوم غذایی می تونن از EEG برای اندازه گیری عینی واکنش مصرف کنندگان به محصولات جدید استفاده کنن. این کار تکیه بر تست های چشایی ذهنی رو کاهش می ده. درک «اثر انگشت» عصبی شیرین کننده های مختلف می تونه به شرکت ها کمک کنه تا غذاهای کم شکری طراحی کنن که واکنش مغزی شبیه به شکر واقعی رو بهتر بازسازی کنه.

تحقیقات آینده احتمالا این تفاوت ها رو بیشتر بررسی می کنن. دانشمندان ممکنه ببینن که این پاسخ های مغزی چطوری با احساس رضایت یا کاهش هوس غذایی با آجیل مرتبط هستن. اون ها همچنین ممکنه تحقیق کنن که آیا مغز با گذشت زمان و مصرف منظم، یاد می گیره این شیرین کننده ها رو متفاوت پردازش کنه یا نه. در حال حاضر، این مطالعه شواهدی رو ارائه می ده که برای مغز انسان، شکر فقط یه طعم نیست؛ بلکه یه سیگنال شیمیایی خاصه که جایگزین ها هنوز نتونستن دقیقا اون رو شبیه سازی کنن، و این خود گواهی بر واکنش متفاوت مغز به شیرین کننده است.

این مطالعه با عنوان «تحلیل پاسخ های عصبی به شیرین کننده ها بر اساس EEG: اثرات نوع و غلظت» توسط شیائولی وانگ، گوانگ نان وانگ و دونگ هونگ لیو نوشته شده.

در نهایت، این یافته ها به ما کمک می کنند تا درک بهتری از چرایی تفاوت های حسی میان مواد طبیعی و مصنوعی داشته باشیم. اگرچه شیرین کننده های جایگزین می توانند در مدیریت رژیم غذایی به ما کمک کنند، اما مغز به وضوح میان کالری واقعی و محرک های شیمیایی تفاوت قائل می شود و پاسخی منحصربه فرد را تجربه می کند که بر انتخاب های غذایی ما در طولانی مدت اثرگذار است.

Artificial sweeteners spark more intense brain activity than real sugar