鼻后嗅觉和味道的新时代
从我的学生时代开始，我和我的妻子格蕾特都会在一起烹饪并共享晚餐，而这本书就来源于桌上的那些美食。
我的妻子对美食（作为一名厨师）、书籍（作为一名咨询馆员和热心的读者）、园艺（在我们美国和丹麦的家中）、旅行、交友、戏剧以及我们的家庭都充满热情。而我的生活则一直在实验室里度过，研究负责嗅觉的那部分大脑。自学生时代起到我们组成家庭从英国到华盛顿，从斯德哥尔摩到纽黑文，从费城到巴黎，从我们康涅狄格州的家到我们在丹麦的避暑别墅共享美食一直是我们之间的纽带。通常我们的菜单里有肉类、蔬菜沙拉、红酒、甜点、水果、茶（或是早餐的咖啡），还有餐前的一小口雪利酒或果汁，每天都不同。而这些菜单来自格蕾特的丹麦朋友那儿或是我们曾经生活或旅游过的地方，当然我们也从世界各地的报纸和杂志中剪下了成堆的食谱。一边品尝美食，一边聊天，回顾一天中所发生的事，我们十分珍惜这样的时光。
平淡的生活日复一日，直到1986年，此时《国家地理》杂志正在着手准备一篇名为《亲密的嗅觉》的文章，这将是第一篇公开发表的对嗅觉进行全面概述的文章，而在这之前，嗅觉一直是被公众所忽略的。作为一名嗅觉科学家，我接受了文章作者的采访。你也许见过这篇文章里的照片：一排有严重狐臭的年轻人赤裸上身，高举双手，身旁则是一排身穿白大褂的中年女人将鼻子紧贴到他们的腋下，来检验新款除臭剂的效果。
文章以这样一个看似常识性的观点开头，即当人类的祖先依靠视觉开始直立行走之后，嗅觉的重要性似乎降低了：而对于耶鲁大学的神经科学家戈登谢泼德（Gordon Shepherd）来说，大众显然低估了嗅觉。我们认为生活依赖于视觉，他说，但是当我们来到餐桌前才意识到，原来生活中真正的幸福是与嗅觉息息相关的。它影响我们的情绪，决定我们的行为方式，使我们获得快乐或产生厌恶，也使我们获得营养。
当文章的作者将这段欲引用的话念给我听时，我表示,当时我一定是以一种更为简洁的方式表达的，但他坚持那就是我的原话，所以文章中就那么写了。无论如何，我想表明的是，对于嗅觉已经变得无足轻重（除非你是一名香料商）这一观点，我是坚决反对的，只要想一想每天晚餐的香味就足以证明了。
后来我意识到，我的努力方向应该是研究嗅觉的生理机制，而不是试着去理解它是如何让我享受晚餐的。作为一名神经科学家，我应该思考的是，口中食物的气味如何到达深藏在鼻中的感觉细胞，以及这些气味如何与其他感觉联合起来产生味道。
为了寻找这些问题的答案，我踏上了一段精彩纷呈的旅途。这让我结识了许多互不相识的、来自不同研究领域的研究者，让我进入了主流神经科学家的行列，也将我带进了公众的视野。从中我了解到，食品学家研究人如何咀嚼和吞咽食物；生理学家研究呼（当我们咀嚼和吞咽食物时）吸（当我们闻咖啡的香味时）时气味如何到达鼻中的感觉细胞；心理学家研究嗅觉如何与味觉及其他感觉结合起来产生味道（通常被称为味觉，实际上是味道）这可是人类最为复杂的感觉之一；认知神经学家利用脑成像技术，在大脑最高级的认知层面来展现脑活动如何产生味道；神经药理学家研究食欲所激活的脑区与烟瘾、酒瘾、毒瘾所涉及脑区之间的关系；生化学家在血液中寻找决定我们饮食行为的荷尔蒙；人类学家推测加工后的食物是人类进化的主要驱动力之一；分子生物学家发现，嗅觉的感觉受体形成了基因组中最大的基因家族，并且他们正在研究分子如何产生对不同气味的知觉；行为心理学家发现，其实我们很擅长闻，因为猴子和人类的嗅觉都比我们想象的要灵敏。
所有这些不同领域的研究者正在建立新的味道科学。除此之外，美食评论家们也把我们带入了品鉴美食的新时代。其中包括哈罗德麦基（Harold McGee），他的书《食物和烹饪：厨房的科学与学问》（On Food and Cooking： The Science and Lore of the Kitchen）通过味道寓教于乐。尼古拉斯柯蒂（Nicholas Kurti）和赫维蒂斯（Herve This）也为此做出了重要的贡献。他们着迷于烹饪中的物理和化学，并凭借他们的热情创办了研讨会。他们的工作促进了一个新领域的诞生，在赫维的《分子美食学：探索味道科学》（Molecular Gastronomy： Exploring the Science of Flavor）一书中，这个领域被定义为研究与饮食相关的烹饪中的转化和感觉现象的科学。
在这些工作中，有几点引起了我的关注：
1我们通常将吸气与闻某种气味联系起来，但是当我们感受口中食物的味道时并非是通过吸气，而是通过呼气实现的，当我们咀嚼吞咽时，来自食物和饮料的气味从口腔后部反向向上到达鼻腔。这种反向的方式被称作鼻后嗅觉（鼻后=反向），也可以被称为口腔嗅觉，它与鼻前嗅觉（鼻前=正向）是相对的，鼻前嗅觉也被称为一般吸气嗅觉。
2通过鼻前通路，气味决定了味道。我们经常用尝起来怎么样，也就是用味觉来形容食物，但严格意义上的味觉仅包括甜、咸、酸、苦、鲜五种。我们这里所说的味觉其实是远比这些要复杂的味道，而味道正是由鼻后嗅觉产生的。鼻后嗅觉是嗅觉和味道研究领域的新前沿，也是建立研究大脑如何产生味道感觉这一新领域的决定性因素。味觉是我们生来固有的，而鼻后嗅觉是受后天因素影响的，并因此具有个体差异性。正是这种差异产生了世界上各式各样的食谱这也解释了为什么当我们走进麦当劳时，每个人都会选择不同的食物组合。差异万岁！
3我们的研究表明，当我们吸进气味时，大脑的活动会形成一定的模式。这种模式就如同嗅觉图像，不同的气味有不同的图像，就像在视觉系统中一样，不同的面孔形成不同的图像。人类大脑十分擅长面孔识别，这可以被认为是模式识别的一种高度发达的形式。通过研究我们认为，嗅觉具有同样的模式识别能力，即识别代表不同气味的不同模式的能力。
4人类具有很大的大脑。尽管我们的感觉器官并不像其他哺乳动物一样拥有那么多受体分子或感受细胞，但这并不影响我们拥有灵敏的嗅觉。我们同样也没有它们那么灵敏的听觉和视觉，但这也并没有阻止我们的祖先进化出像语言这样的高级能力，因为我们有足够大的大脑可以进行复杂的加工，而这对于体积较小的大脑是不可能的。我在2004年写了一篇文章，文中提出了我的新假设：人类具有很强的嗅觉能力。我给这篇文章取名人类的嗅觉：我们比我们想象的更强吗？。我的同事艾弗里吉尔伯特（Avery Gilbert）（他写了一本关于嗅觉的好书：《鼻子知道什么：日常生活中的气味科学》（What the Nose Knows： The Science of Scent in Everyday Life））给我发邮件，认为文章的题目不是那么准确。他认为改成人类的嗅觉：因为思考，所以更好更为合适。大体积的大脑对味道尤为重要。本书关键的假设是：人类之所以拥有高度发达的味道感觉是由于其大体积的大脑可以进行复杂的加工。正是这种高级的加工涉及记忆系统、情绪系统、高级认知加工系统，以及尤为重要的语言系统使我们拥有了独特的人类大脑味道系统。
总之，目前来讲，食品科学的焦点在于将食品的成分和对味道的知觉联系起来。一些解释已经深入到了大脑机制的层面。现在要以大脑为出发点，不仅要弄明白大脑如何接收感觉刺激，还要清楚在这个过程中，大脑如何产生了味道感觉。我们需要意识到，如同颜色并不存在于多彩的物体中一样，味道也不存在于风味多样的食物之中，这一点十分重要。物体之所以有不同的颜色，是因为物体发出了不同波长的光，我们的大脑将这些不同波长的光转换为颜色来赋予其意义。类似的，决定味道感觉的气味是由不同的分子产生的，大脑把这些不同的分子表征为不同的模式，并结合味觉和其他感觉来产生对我们感知食物具有意义的嗅觉和味道感觉。
在探索大脑究竟如何完成这一功能的过程中，我们促成了味道科学的产生。2006年，《自然》杂志出版了一期名为《领悟自然》的特刊，其中来自不同领域的研究都有助于重新理解大脑和味道，我对这些文章进行了评审。此时，我需要一个术语来综合描述这些不同领域的味道研究，神经美食学neurogastronomy跳入了我的脑海，因此我决定使用这个词。它的词根是美食学gastronomy最早被古希腊人用来描述吃得好、住得好，并于19世纪初在法国流行开来加上神经neuro一词来代表大脑。对于其他领域来说，食物是出发点，研究食物如何刺激感觉。神经美食学则以大脑为出发点，探讨大脑如何产生食物的味道。
这一新领域的出现是及时的。在过去几年里，嗅觉对于味道的作用，以及嗅觉从口腔后部产生这一发现引起了越来越多的关注。然而这些知识对于大众来说还是陌生的。我常常和科学界的同行说起我对于鼻后嗅觉研究的热情，告诉他们鼻后嗅觉在味道感觉中所起的重要作用。当他们听说人的味道感觉并不全是由味觉，而是由呼气引起时，他们都表现出了惊讶，对此我倒是颇感震惊。如果我们没有认识到嗅觉的重要性，没有理解它在味觉中所起的主导作用，没有认识到味道在我们生活中的主导地位，没有意识到引起毒瘾与食欲的是同一脑区，我们又如何说我们对均衡饮食、美食、快餐和肥胖有足够的了解呢？21世纪，是时候重新审视大脑如何产生嗅觉和味道了。
本书列出了这门新科学的几个关键要素。
嗅觉在产生味道感觉的过程中发挥的关键作用，使我们开始重新审视嗅觉，第一章介绍了这一事实的背景。第二章介绍了狗的嗅觉是如何通过吸气来完美地进行追踪的，而人的嗅觉又是如何通过呼气来完美地感受味道的。第三章说明了口腔是如何愚弄我们的大脑让其误认为是口腔产生味道感觉的，这一点你自己也可以通过简单的实验进行验证。第四章介绍了存在于食物中的气味分子，它让大脑赋予食物味道。
第五章到第十一章对味道系统中最重要的嗅觉通路进行了介绍，重点包括：通过鼻后嗅觉，气味分子中所包含的信息以嗅觉图像的方式在大脑中进行表征，以及嗅觉通过侧抑制这一基本的神经活动来增强分辨率。为了理解嗅觉图像，我们迂回至视觉，基于对视觉系统的了解，如人脸识别，来理解嗅觉图像的形成。第十二章到第十六章说明了其他感觉包括味觉、触觉、视觉和听觉如何对味道感觉产生影响。第十七章介绍了肌肉及其运动如何让我们感知口中吃的是什么以及肌肉的运动如何形成了鼻后嗅觉。
第十八章对以上这些复杂的机制进行了总结，形成了神经美食学的核心人类大脑味道系统。这一系统和负责产生情绪（通过形成欲望图像）的大脑区域之间存在紧密的联系，这将在第十九章中进行讨论。第二十章通过普鲁斯特（Proust）和他的玛德琳饼干这一具有代表性的故事，强调了味道对于记忆的作用。第二十一章解释了快餐如何通过过度刺激来吸引人类大脑味道系统，并因此导致了营养不良和肥胖。我们为什么对自己喜爱的食物情有独钟？第二十二章向读者介绍了神经经济学这一新的领域。在脑研究中，神经经济学探索的是味道系统如何做出决策来决定我们吃健康或不健康的食物。不断有证据表明，暴饮暴食和毒瘾涉及相同的大脑区域。大脑微电路中的活动都具有可塑性，换句话说，大脑可以被自己的活动所改变，这一点在第二十三章进行了说明。第二十四章强调了嗅觉和语言之间存在的复杂关系，表明嗅觉同视觉和听觉一样，都难以用文字对复杂的图像进行描述。第二十五章解释了嗅觉和味道感觉如何让我们对意识的神经基础有了新的见解。鼻后嗅觉在日常饮食行为中的主导作用或许表明其在人类大脑进化过程中扮演了重要的角色，这一新的假设将在第二十六章进行讨论。
第二十七章讨论了嗅觉为何对公共政策的制定如此重要，其中强调了以下几个关键问题：大脑如何在人出生前就形成了得以持续终生的味道偏好；婴儿和儿童如何同时被健康和不健康的味道所吸引；味道和营养之间存在什么关系；味道对于如肥胖、高血压等疾病的作用；以及如何利用味道来提高患者和老年人的生活质量。
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