技术打开感知世界:当感官数字化,会发生什么?

那么在饮食领域,技术能不能发挥所长,让我们可以将美食与健康兼得呢?

文|脑极体

在佛教理论中,人有六根,分别为:眼、耳、鼻、舌、身、意。这六根也是我们红尘人士对整个世界感知的通道。

舌是其中支持我们肉身得以存续的关键,饮食带给我们的安慰也是所有人辛勤劳动后的犒赏。

不过现实告诉我们的道理似乎是:美味的食物与健康的身体之间的平衡太难把控,享用美食的结果总是会面临舍弃掉一部分健康的选择。

那么在饮食领域,技术能不能发挥所长,让我们可以将美食与健康兼得呢?近日,日本的一项研究,将这个困扰我们的难题解开了。

控盐神筷

来自日本明治大学的教授宫下芳明(Homei Miyashita)研发了一种发电筷子,在用餐时,通过使用这个筷子装置,可以不用额外增加食盐的前提下,尝到咸味。

我们可能通过电视、网络了解过,日本的饮食素以清淡为主,但事实上据日本厚生劳动省发布的《国民健康营养调查报告(2020年)》显示,日本成年人每天的盐摄入量是世界卫生组织推荐量的两倍,世界卫生组织推荐每人每日最多摄入5克食盐。想要改变饮食中盐的摄入量,就需要改变生活习惯,这也意味着,控盐很大概率会成为口号存在。这也是日本科学家致力于用技术改变味觉感知的重要原因。

这个研究是教授宫下芳明和饮料制造商麒麟控股Kirin Holdings Co.共同研究的成果。其原理是通过使用非常微弱的电流来刺激味觉系统,在不影响人体正常功能的前提下改变人类对食物的味觉感知。

实验选取了36名年龄在40-65岁的男性和女性,并让受试者使用电子筷品尝模仿普通食物的样品(含0.80%盐)和模拟低盐食品的样品(含0.56%盐),以及品尝减钠味增汤。当施加电刺激时,受试者对模仿低钠食物样品的咸味感知强度与模仿普通食物的样品相同。在减钠味噌汤的实验中,受试者反馈使用电刺激后,味增汤浓郁度和整体味道都得到了改善。

这表明,受试者使用电子筷品尝含盐量减少30%的食物,对咸味的感知与普通食物相当。也就是说,当食用含盐量减少30%的食物时,配备该技术的筷子可以对咸味觉的感知提高1.5倍。

很多人会比较关心,这种带电流的筷子对人体是否有健康影响呢?研究技术人员表示电子筷上的微弱电流是由微型电脑控制,不会损伤味觉功能。

食盐是饮食中最重要的作料之一,如果不注意过量的摄入会容易引发高血压等疾病。而通过微弱电流的技术来降低传统饮食的摄盐量,让我们可以遵守健康倡导的低钠低盐饮食而不影响正常的饮食口味习惯。对于喜欢汤汤水水的亚洲人饮食结构,也是巨大的福音。

无论是对于身体健康的正常人群还是高血压人群来说,电子筷都是好的餐饮伴侣,让我们远离疾病的同时正常享用美食。关于这个筷子啥时候售卖,教授宫下芳明和麒麟社表示正在改进筷子原型,争取最快明年尽量将其商业化。

对于味觉感知的技术,科学家的探索一直在都在路上,脑机接口相关的研究也将难以量化的味觉正在逐步数字化。

识别味觉感知

在一些需要味觉的测试实验中,传统的方式一直是通过调查问卷或者是感官面板分析的形式,但是这种测试的方式都是经过我们每个个体大脑神经再处理后的在输出,这样结果的输出对于一些要求比较严苛的实验来说结果可能并不那么精准。科学家们更想找出的是我们在这些味觉测试中的第一反应的味觉感知。

脑机接口的技术正在试图准确识别各类味觉的大脑信号,而研究的原理前提正是因为味觉的感知会以神经信号的形式反映在我们的大脑中。

当我们的舌头感受到味觉刺激时,通过丘脑将味觉信号传递到脑岛区味觉皮层,同时,大脑的奖励系统从额叶皮层接收到想吃东西的信号。这些信号传递的过程以特定电脉冲的形式与其他神经元进行通信,该过程产生的信号能够以脑血管血流、血氧和EEG的形式被检测到。

而现在生物计算技术快速的发展,使得神经活动检测技术收集大脑活动区域的精确时空信息成为可能。脑电图(EEG)、脑磁图(MEG)、静息态成像(fMRI)等技术都可以检测到大脑中的神经活动。而特定食物刺激(酸、甜、苦、咸、鲜)的大脑责任区是稳定不变的,因此使用脑机接口系统可以从神经信号中解码出味觉信息。

研究人员通过将各类电极按照特定的位置放在受试人员的头部,耳朵等位置,实时收集不同频段的各类信号,利用机器学习等技术将这些不同味觉刺激下的信号特征识别出来。

在识别过程中,大多数脑电图研究所获得的信号强度都呈现出从咸到甜的递减规律(咸>酸>苦>甜)。因此,这些强度差异可以用于对特定味觉辨别的研究。

研究发现可以通过大脑信号的变化去预测消费者的口味和选择偏好,研究人员认为,在食物偏好中的情感成分也会影响味觉体验,味觉体验最好的食品诱发的EEG信号意味着高水平的幸福感。

我们可以发现在不同的科学研究中,味觉变得比以前离我们更近,无论是用微电流技术为健康欺骗大脑,还是用脑机接口一一识别不同的味觉电信号,味觉已经从模糊的体验一点点成为清晰的信息。对这个感官工具的深度研究也会指导我们在饮食、医疗、制造等领域的应用。

当感官开始数字化

当我们在品尝食物时,对味觉的感知会在体内引起一系列的生理变化,这些变化可以被脑电信号识别,我们的面部表情、心率可能也会发生变化,通过对这些识别结果进行分类分析就可以获得潜在反应,可以作为一种工具来了解人们对新食品口味的接受程度。对于新食物的研发、创新以及销售宣传都可以起到增益效果。

对于一些特殊人群来说,比如婴儿和失语人群,通过脑机接口的味觉识别,也可以测试出适合这些人群的特定食物,提高这类人群的生活质量。

当然味觉的数字化,也可以应用在医疗健康领域。一些失去味觉的患者会因为味觉改变变得紧张、痛苦和烦恼,从而导致食欲下降,甚至可能出现神经性厌食,严重影响生活质量。新冠后遗症、癌症的化疗患者等都会面临这些痛苦的时刻。不过味觉的丧失,未来都可以通过技术的手段,准确刺激相关的脑区域来获得食物的味道,减轻病患的心理压力和健康负担,味觉刺激治疗在临床的应用未来也会扩展。

在数字娱乐领域,感官的数字化也可以让虚拟世界的体验更加丰富多彩。味觉的数字化应用在元宇宙领域也十分有前景。此前有新加坡国立大学的研究人员,开发了可以控制味觉的传感器装置,通过配置不同的刺激:电流、频率和温度的大小,可以模拟酸、咸、苦、辣的口味感觉,甚至也可以用热刺激的方式模拟薄荷味。

如果把这些刺激结合起来,就可以欺骗味觉,让大脑以为正在体验和食物的交融。在元宇宙的数字世界中,感官的体验也会越来越丰富,一片简单的味觉传感器就可以让我们在虚拟的世界中,品尝各种来自不同文化和地区的美味。

味觉是我们感官中最不可或缺的感受之一,在五种基本的味道中,甜和咸味让人感觉食物含有营养,而盐味中的钠则能引起欲望和食欲,酸味和苦味让人感觉食物含有酸性和毒性,从而引起一种轻视、厌恶的味觉反应。正是这些丰富的味觉让我们感受到食物与营养的美好,大自然给予我们的馈赠。

不过一些不幸的人群,会因为各种原因丧失味觉,我们在网络中,也看到过一些因为新冠疫情,暂时失去味觉的患者在社交媒体的分享,失灵的味觉让他们痛苦与抑郁。所有的食物都没有了味道,尝起来甚至有奇怪的臭味,这让他们甚至想要自杀,生活丝毫没有乐趣可言。对于这种个体的感官感受,在此前没有可以解决的方案。但现在有关味觉的各类深度研究,让技术可以深入与放大个体的感官感受,解决一些痛苦人群的烦恼。

我们的感官一直是被眼、耳、鼻、舌、身、意等各种器官支配,技术的飞跃,让眼耳鼻舌身等感受,可以被干预、被治愈、被丰富,数字世界和物理世界的各种体验交织重合。可能未来,虚拟世界虽然没有实感,但是从感官层面的体验被充实和丰富,真真假假充斥,趣味横生。哲学领域也可能会因为这些感官的改变,有关真实与虚幻的命题与讨论会更加精彩纷呈。那一天,或许也是现实世界与虚拟世界边界模糊的历史时刻。

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