Was ist die biochemische Erklärung für Kribbeln und Brennen im Gehirn aufgrund bestimmter Nahrungsmittel?

Sie haben Recht, die Verbindungen, die dieses Brennen/Kribbeln hervorrufen, heißen Allylisothiocyanat.

Wir (Menschen) nehmen diese Verbindungen bei der Einnahme auf zwei verschiedene Arten wahr, nämlich über das gustatorische und olfaktorische System. Die molekularen Rezeptor-Sensing-Isothiocyanate werden als transienter Rezeptorkanal A1 (TRPA1) bezeichnet [ref] .

Hier eine vereinfachte Ansicht, wie Zutaten wahrgenommen werden:

Geschmacksempfindung

Zuerst bekommen wir ein brennendes Gefühl in der Mundhöhle aufgrund von TRPA1-Rezeptoren, die auf der Oberfläche der sensorischen Neuronen des Trigeminusnervs vorhanden sind . Im Wesentlichen werden im Speichel gelöste Isothiocyanate diese Neuronen über TRPA1 aktivieren, wodurch elektrische Impulse im Trigeminusnerv provoziert werden, was zu einem brennenden Gefühl führt.

Retronasale Geruchsempfindung

Bei einigen Lebensmittelzutaten haben wir auch ein Aroma wahrgenommen (Geschmack = Geschmack, Aroma = Geruch, Geschmack + Aroma = Geschmack). Das Aroma eines Inhaltsstoffs wird von olfaktorischen sensorischen Neuronen in der Nasenhöhle wahrgenommen, und weil ein Teil des aufgenommenen Inhaltsstoffs in der Mundhöhle verdampft und durch die Nasenhöhle wandert, wo sie wahrgenommen werden (retronasale Wahrnehmung).

Wenig überraschend werden Isothiocyanate wieder von Sinneszellen des Geruchssystems über TRPA1 wahrgenommen, daher ein brennendes Gefühl in der Nase.

Wie die Rezeptoraktivierung zu einem neuronalen Reiz führt

Dies ist ein sehr weites Thema, und ich werde nur einen Überblick über das geben, was geschieht. Wir beginnen zunächst mit der Aktivierung eines Rezeptors durch einen Agonisten (in Ihrer Frage binden und aktivieren Isothiocyanate TRPA1). Nach der Bindung des Agonisten ändert sich die Konformation des Rezeptors von einem inaktiven in einen aktiven Zustand. Die Art und Weise, wie das Signal übertragen wird, variiert je nach Art des Rezeptors, aber für den TRPA1-Kanal passiert, dass sich der Kanal öffnet, was zu einem Einstrom von Calciumionen führt ($Ca^{2+}$) in den Zellen, die ihren elektrischen Zustand ändern (da Calciumionen positiv geladen sind), ein Phänomen, das als Depolarisation bezeichnet wird . Die Depolarisation bestimmter Sinneszellen (hier diejenige, die TRPA1 exprimiert) löst ein elektrisches Signal im Nerv aus, das zum Gehirn wandert, wo es dann entschlüsselt wird. Die genaue Art und Weise, wie das Gehirn sensorische Signale dekodiert, wird noch diskutiert, aber eine wahrscheinliche Erklärung ist, dass nur einige Neuronen innerhalb des Nervs aktiviert werden, was es dem Gehirn ermöglicht, das sensorische Signal basierend auf dem Nervenaktivierungsmuster zu dekodieren. Als Analogie wäre es dasselbe, als ob nur bestimmte Drähte (Neuronen) in einem Bündel von Drähten (Nerv) eingeschaltet wären.

Weiterlesen

Wenn Sie Ihr Wissen über die Geschmackswahrnehmung auf molekularer Ebene weiter ausbauen möchten, lesen Sie diese ausgezeichnete Rezension Chandrashekar, 2006 . Für einen ausführlichen Überblick über den Geruchssinn lesen Sie bitte dieses Buch . Für ein Buch über Signaltransduktion lesen Sie hier weiter, während dies für die Aktivierung von TRP-Kanälen eine gute Lektüre ist.

Das Feld ist recht breit und es gibt viele gute Referenzen. Die sensorische Wahrnehmung umfasst zwei unterschiedliche und breite Bereiche, nämlich Neurowissenschaften und Zellsignalisierung.