味覺作為哺乳動(dòng)物感受外界環(huán)境中化學(xué)物質(zhì)的基礎(chǔ),為生存、覓食、繁殖等活動(dòng)提供了重要的保障。經(jīng)過長期的進(jìn)化,味覺感受系統(tǒng)能夠快速、靈敏、特異地識別和檢測復(fù)雜的液體環(huán)境中大量不同的物質(zhì),是迄今為止性能最佳的化學(xué)檢測系統(tǒng)之一。受哺乳味覺感受系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和信息編碼方式的啟發(fā),研究者們提出了電子舌的概念。目前國際上的電子舌系統(tǒng)通常采用離子選擇電極等電化學(xué)傳感器或味覺仿生材料作為敏感元件,在檢測的靈敏度和特異性上存在問題。與電子舌相比,生物味覺感受系統(tǒng)具有與生俱來的優(yōu)勢,其核心功能部件如感受細(xì)胞、受體等,適合作為電子舌中的敏感元件,以實(shí)現(xiàn)高特異性和靈敏度的檢測與識別。本文提出了一種新型在體生物電子舌系統(tǒng):以哺乳動(dòng)物味蕾中的味覺細(xì)胞作為初級感受器,味覺信息經(jīng)傳入神經(jīng)及孤束核等腦區(qū)的整合處理后,在味覺皮層中匯集,該區(qū)域的神經(jīng)元因此具有交叉敏感的味覺響應(yīng)特性。微電極陣列實(shí)時(shí)記錄味覺刺激前后相關(guān)神經(jīng)元的胞外電位信號,通過降維、模式識別等技術(shù)建立味覺種類的分類模型和味覺強(qiáng)度的定量檢測模型。同時(shí),本文驗(yàn)證了在體生物電子舌系統(tǒng)對苦味和甜味物質(zhì)的檢測性能,包括特異性、靈敏度、長時(shí)穩(wěn)定性等。另外,本文還提出了一種基于永... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：157 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１各種味覺物質(zhì)及其對應(yīng)受體結(jié)構(gòu)使用意圖ｍ??１??

盡管味蕾所處的位置小Ｎ，但每個(gè)味蕾結(jié)構(gòu)類似，均含有約１００個(gè)細(xì)胞［１］。??這些細(xì)胞根據(jù)外形特征及其蛋白表達(dá)和味覺響應(yīng)的特異性，可以進(jìn)一步分為４個(gè)??類型（圖１．２ａ－ｃ）：??（１）１型細(xì)胞：Ｉ型細(xì)胞具有電子致密的細(xì)胞質(zhì)，以及伸長多形的細(xì)胞核。??其功能與神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞類似［ｌＧ］，可以合成一種胞外三磷酸腺苷酶（ｅｃｔｏ－ＡＴＰａｓｅ）??并沉積在細(xì)胞膜表面，用于降解其他細(xì)胞分泌的神經(jīng)遞質(zhì)。另外，包裹其它味覺??細(xì)胞的片狀伸展過程（ｅｘｔｅｎｓｉｖｅ?ｌａｍｅｌｌａｒ?ｐｒｏｃｅｓｓ）是Ｉ型細(xì)胞的另一特征。這種??２??

種主要的理論，即標(biāo)記線（ｌａｂｅ丨ｅｄ?ｌｉｎｅ，ＬＬ）和跨神經(jīng)纖維模式（ａｃｒｏｓｓ－ｆｉｂｅｒｐａｔｔｅｍ，??ＡＦＰ），兩種理論的核心區(qū)別是味覺受體和味蕾中受體細(xì)胞的特異性是否保留到??了味覺傳入神經(jīng)（主要為軸突）中（圖１．４）?ＬＬ理論認(rèn)為，單個(gè)味覺傳入神??經(jīng)元只對單獨(dú)一種味覺刺激產(chǎn)生響應(yīng)，或產(chǎn)生的響應(yīng)顯著大于其他味覺刺激，味??覺信息通過彼此隔離的途徑傳輸至中樞神經(jīng)系統(tǒng)（ｃｅｎｔｒａｌ?ｎｅｒｖｏｕｓ?ｓｙｓｔｅｍ，ＣＮＳ?），??味覺刺激的強(qiáng)度由神經(jīng)元的活動(dòng)程度表征。ＡＦＰ理論則認(rèn)為，味覺感受細(xì)胞或味??覺傳入神經(jīng)元具有廣譜響應(yīng)特性（ｂｒｏａｄｌｙ?ｔｕｎｅｄ?ｎｅｕｒｏｎ），不同類別、不同強(qiáng)度的??味覺刺激都會(huì)引起多個(gè)廣譜神經(jīng)元的響應(yīng)，味覺信息的編碼也需要大量廣譜神經(jīng)??元的參與。??圖１．４?（ａ）?ＬＬ理論，（ｂ）基于味覺感受細(xì)胞廣譜響應(yīng)的ＡＦＰ理論，以及（ｃ）基于味覺??傳入神經(jīng)的ＡＦＰ理論示意圖［４Ｇ］??兩種理論均有實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以佐證。使用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的研宄結(jié)果均偏向ＬＬ理??論：特異性地將甜、鮮、苦、酸、咸味受體敲除后，小鼠的鼓鎖神經(jīng)無法對相應(yīng)??的味覺刺激產(chǎn)生響應(yīng)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3313041