Summary
Психофизические инструменты измеряют функциональность вкусовой системы как для исследований, так и для оценки здоровья. В этой статье описывается метод измерения пороговых значений обнаружения вкуса, которые могут определить самую низкую концентрацию сахарозы, хлорида натрия или глутамата натрия, которую могут попробовать люди в возрасте 6 лет.
Abstract
В этой статье описывается двухальтернативная процедура отслеживания с принудительным выбором лестницы, называемая тестом Taste Detection Threshold (TDT), которая обеспечивает надежную меру порогов обнаружения сладкого, соленого и умами вкуса от детства до взрослой жизни. К преимуществам метода можно отнести процедуры, идентичные для детей и взрослых, что позволяет определить возрастные и индивидуальные различия во вкусовом восприятии, если таковые имеются, и задачи, которые могут быть выполнены в относительно короткие сроки, не полагаются на постоянное внимание или требуют запоминания, контроля субъективных предубеждений реакции и минимизации влияния языкового развития. После 1 часового голодания участникам предлагаются пары решений; в каждой паре один раствор представляет собой воду, а другой раствор содержит различные концентрации вкусности.
Используя метод дегустации всего рта, участники пробуют на вкус каждый раствор (без проглатывания и с полосканием между дегустациями), а затем указывают на раствор со вкусом или вкусом, отличным от воды. Концентрация стимула в последующей паре увеличивается после однократного неправильного ответа и уменьшается после двух последовательных правильных ответов. Разворот происходит, когда последовательность концентрации меняет направление. Задача считается выполненной после возникновения четырех разворотов, при условии, что между двумя последовательными разворотами есть максимум два шага разбавления, и серия разворотов не образует восходящую модель. Эти дополнительные критерии обеспечивают большую надежность результатов. Затем TDT вычисляется как среднее геометрическое концентраций четырех разворотов. Этот метод имеет реальное значение, поскольку он предоставляет информацию об измерении вкусового восприятия, которое не зависит от гедоники и которое может меняться со старением и определенными болезненными состояниями, что делает его ценным психофизическим тестом.
Introduction
Чувство вкуса функционирует как привратник, частично определяя, отвергает ли человек пищу или жидкость или принимает ее в ротовую полость. Вкусовая психофизика- изучение взаимосвязей между различными химическими стимулами и ощущениями и восприятиями, которые они производят, - дает важную информацию о функционировании вкусовой системы1. Мало того, что существует несколько основных вкусов (сладкий, соленый, горький, кислый, умами), но каждое вкусовое качество может характеризоваться различными перцептивными измерениями, в том числе тем, насколько чувствительны люди к обнаружению химического стимула или распознаванию его вкуса, и насколько им нравится или не нравится вкусовое ощущение.
В этой статье описывается психофизический метод, который может быть использован для надежного измерения порогов обнаружения вкуса (то есть самой низкой концентрации вкусового вещества, которое может быть обнаружено) у людей в возрасте 6 лет. С детства до взрослой жизни пороги обнаружения использовались в клинических оценках последствий травмы или болезненных состояний2,3 и в приложениях фундаментальных исследований для изучения влияния диеты, старения, развития, ожирения и курения на вкусовую систему, а также генотип-вкусовые фенотипные отношения4,5,6,7,8,9,10, 11г.
Этот тест на порог обнаружения вкуса (TDT), который обычно занимает в среднем 15 минут на стимул (диапазон: 4-35 мин; медиана: 13 мин) для завершения, состоит из двух альтернативных, принудительных, лестничных, отслеживающих процедур, которые использовались для измерения самой низкой концентрации сахарозы, хлорида натрия (NaCl) или глутамата натрия (MSG) в растворе, который может быть обнаружен как вкус. Как указано в настоящем документе, участникам предлагаются пары решений; в каждой паре один раствор представляет собой воду, а другой раствор содержит различные концентрации вкусности. Используя метод дегустации всего рта, участники пробуют на вкус каждый раствор (не глотая), а затем указывают на раствор со вкусом или вкусом, отличным от воды. Концентрация стимула в последующей паре увеличивается после однократного неправильного ответа и уменьшается после двух последовательных правильных ответов. Разворот происходит, когда последовательность концентрации меняет направление.
Задача считается выполненной после возникновения четырех разворотов, при условии, что между двумя последовательными разворотами есть максимум два шага разбавления, и серия разворотов не образует восходящую модель. Эти дополнительные критерии, которые были установлены в клинической практике доктором Коуартом и его коллегами из Центра хемосенсорных клинических исследований Монелла-Джефферсона2,обеспечивают большую надежность результатов и повышают уверенность в достоверности отдельных показателей функционирования вкуса. Исследования использовали этот метод для определения порогов обнаружения вкуса сахарозы, соли или глутамата натрия у сотен здоровых детей в возрасте 6 лет, подростков и взрослых4,5,6,7,8,9,10,11 и продемонстрировали, что большинство (> ~ 80%) детей могут выполнить психофизическую задачу4,6, 7,8,подчеркивая целесообразность метода для педиатрических популяций.
Protocol
1. Общие соображения
ПРИМЕЧАНИЕ: Этот протокол для теста TDT описывает процедуры приготовления вкусовых растворов и определения порогов обнаружения вкуса для сахарозы, NaCl или MSG, используя сахарозу в качестве примера. Этот метод был одобрен Управлением по вопросам регулирования в Университете Пенсильвании. Для исследований, описанных в настоящем документе, информированное согласие было получено от каждого взрослого участника или родителя/законного опекуна педиатрических участников. Информированное согласие было получено от каждого ребенка в возрасте семи лет и старше до начала участия.
- Как показано в таблице 1,готовят 17 растворов, в диапазоне от 1 М до 0,00010 М, которые представляют собой четвертьлогарифмические ступени друг от друга. В идеале, используйте сверхчистую воду, такую как дистиллированная вода (dH2O) в качестве разбавителя, а не водопроводную воду из-за проблем со вкусом12. Хранить растворы в холодильнике не более 2 недель, но только в том случае, если соблюдается протокол, описанный ниже.
- После получения информированного согласия от взрослых участников или родителей / законных опекунов и, когда это применимо, согласия от педиатрических участников, проведите тесты в удобной, отдельной комнате, в которой в идеале есть раковина для отхаркивания. Убедитесь, что растворы не проглатываются, а скорее проглатываются в ротовой полости и выплевываются. Если раковина недоступна, предоставьте большую чашку для плевков.
- Убедитесь, что тестирующий персонал не носит сильно пахнущие продукты и ограничьте разговор инструктажем или объяснением методов. Проинструктируйте взрослых участников и родителей / законных опекунов детей-участников, что участник должен воздерживаться от еды или питья чего-либо, кроме воды, или использования табачных изделий (только для взрослых) в течение 1 часа до тестирования.
2. Материалы и рецепты для приготовления вкусовых стимулов
ПРИМЕЧАНИЕ: Здесь приведены подробные инструкции по приготовлению запасного раствора (1000 ммоль/л; далее именуемого запасом)и 16 последовательных разведений запасного раствора (в четвертьлоганных шагах) для сахарозы, NaCl или глутамата натрия. В таблице 1 перечислены концентрации на каждой стадии разбавления. На фиг.1 показаны этапы получения исходного раствора посредством этапов разбавления 1-16. Объем принятого решения будет достаточным для определения пороговых значений как минимум для четырех участников.
| Шаг | Коренной зуб | Сахароза (г/л) | NaCl (г/л) | ГЛУТАМАТ НАТРИЯ (г/л) |
| (1/4 бревенчатых единиц друг от друга) | ||||
| 0 | 1 М | 342.3 | 58.44 | 187.13 |
| 1 | 0.562 млн | 192.37 | 32.84 | 105.17 |
| 2 | 0.316 млн | 108.17 | 18.47 | 59.13 |
| 3 | 0.178 млн | 60.93 | 10.4 | 33.31 |
| 4 | 0.100 млн | 34.23 | 5.84 | 18.71 |
| 5 | 0.056 млн | 19.17 | 3.27 | 10.48 |
| 6 | 0.032 млн | 10.95 | 1.87 | 5.99 |
| 7 | 0.018 млн | 6.16 | 1.05 | 3.37 |
| 8 | 0.010 млн | 3.42 | 0.58 | 1.87 |
| 9 | 0.0056 млн | 1.92 | 0.33 | 1.05 |
| 10 | 0.0032 млн | 1.09 | 0.19 | 0.6 |
| 11 | 0.0018 млн | 0.62 | 0.11 | 0.337 |
| 12 | 0.0010 млн | 0.34 | 0.058 | 0.187 |
| 13 | 0.00056 млн | 0.19 | 0.033 | 0.105 |
| 14 | 0.00032 млн | 0.11 | 0.019 | 0.059 |
| 15 | 0.00018 млн | 0.06 | 0.0105 | 0.034 |
| 16 | 0.00010 млн | 0.03 | 0.0058 | 0.019 |
Таблица 1: Стадии концентрации и соответствующая молярность растворов сахарозы, хлорида натрия (NaCl) и глутамата натрия (MSG), необходимые для тестирования порога обнаружения вкуса (TDT).
- Подготовьте тестовые материалы.
- Получите пищевой источник сахарозы, NaCl или глутамата натрия.
- Очистите и стерилизуйте всю необходимую стеклянную посуду (см. Таблицу материалов).
Рисунок 1:Пошаговые инструкции по изготовлению стоковых растворов с помощью этапов разбавления #1-16. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
- Сделайте стоковое решение, как показано на рисунке 1A-C.
- Пометьте всю стеклянную посуду с указанием даты, типа вкусанта и запаса.
- Взвесьте вкус в одноразовую весовую лодку на весах весом до 0,01 г и переложите на стакан емкостью 2000 мл.
ПРИМЕЧАНИЕ: Количества, необходимые для подготовки запасов, составляют 684,60 г для сахарозы, 374,26 г для глутамата натрия и 116,88 г для NaCl. - Промойте dH2O любой вкус, оставшийся в весовой лодке, и вылейте в стакан. Добавьте 1500 мл dH2Oдля растворения образца.
- Перенесите содержимое стакана в объемную колбу объемом 2000 мл с помощью воронки и промойте стакан и воронку с большим количеством dH2O, налив промывную воду в колбу. Наполните колбу dH2O до отметки 2000 мл и прикрепите пробку к колбе. Инвертировать, чтобы перемешать до тех пор, пока вкусант не растворится.
- Сделайте решения #1-4, как показано на рисунке 1D-F.
- Этикетка объемных колб объемом 1000 мл с номерами от 1 до 4 и соответствующие стеклянные бутылки объемом 1000 мл с указанием даты, типа вкусанта и запаса к шагу 4.
- Переложите 560 мл, 320 мл, 180 мл и 100 мл запаса в колбы 1, 2, 3и 4соответственно. Наполните колбы 1-4 с dH2Oдо отметки 1000 мл, прикрепите пробкой и перемешайте до растворения вкуса. Перелейте содержимое каждой колбы в соответствующую стеклянную бутылку объемом 1000 мл (с маркировкой От 1 до Шага 4),используя воронку, если это необходимо.
- Вылейте оставшийся бульон раствора во флакон с маркировкой Stock; плотно закрыть крышку и поместить в холодильник при температуре 4 °C.
- Сделайте решения #5-16, как показано на рисунке 1G-I.
- Нанесите двенадцать бутылок по 1000 мл с указанием даты, типа вкуса и шага с 5 по шаг 16.
- Выровняйте бутылки в сетку 4 x 4 с бутылками, содержащими растворы шагов 1 - 4 в первом ряду (как показано на рисунке 1G-I).
ПРИМЕЧАНИЕ: Такое позиционирование позволяет создать простую серию разбавления, так что она начинается с наиболее разбавленной стадии встроке (например, стадия 4)и заканчивается наиболее концентрированной стадией(например, стадия 1). - Пипетка 50 мл шагов 1, 2, 3и 4 в бутылки 5, 6, 7и 8соответственно. Добавьте 450 мл dH2O к бутылкам 5-8, прикрепите пробки и переверните для смешивания(рисунок 1 H).
- Повторите процесс, начиная со второй строки. Пипетка 50 мл шагов 5, 6, 7и 8 в бутылки 9, 10, 11и 12соответственно. Добавьте 450 мл dH2Oво флаконы 9-12,прикрепите пробки и переверните, чтобы перемешать.
- Повторите процесс, начиная с третьей строки(рисунок 1 I). Пипетка 50 мл шагов 9, 10, 11и 12 в бутылки 13, 14, 15и 16соответственно. Добавьте 450 мл dH2Oво флаконы 13 - 16,прикрепите пробки и переверните, чтобы перемешать. Поместите крышки на бутылки 1 - 16,плотно закройте крышки и храните в холодильнике при температуре 4 °C.
- Наполните несколько стерилизованных стеклянных бутылок с маркировкой120мл dH 2 O, плотно закройте крышки и храните в холодильнике при 4 °C.
3. Психофизический метод: ТДТ
- Подарите участникам чашки с лекарствами, содержащие пары растворов, один из которых представляет собой заданную концентрацию вкусностителя, а другой dH2O.
ПРИМЕЧАНИЕ: Для первой пары тастантом, сопряженным с dH2O, является стадия концентрации 10 при определении пороговых значений сахарозы и стадия 12 при определении пороговых значений NaCl или MSG. Концентрации вкусности на первом этапе были выбраны, потому что каждая из них на несколько шагов ниже среднего порога обнаружения для этого конкретного вкуса. Тем не менее, TDT является надежным инструментом для измерения пороговых значений, независимо от того, выше или ниже среднего. - Попросите участников попробовать оба раствора без проглатывания и прополоскать рот dH2O между дегустациями. Попросите их указать на чашку с лекарством, которая, по их мнению, имеет вкус или вкус которого отличается от вкуса воды.
ПРИМЕЧАНИЕ: Концентрация вкусности, представленной во время последующих пар, зависит от того, был ли ответ участника правильным(т.е.участник указал на вкусант). Метод представляет собой процедуру принудительного выбора, что означает, что участники не могут ответить, сказав «ни то, ни другое» или «я не знаю»; скорее, они должны выбрать одно из двух решений. Метод представляет собой лестничную процедуру, поскольку вкусовые стимулы представлены в восходящем (более высокие концентрации вкуса) или нисходящем (более низкие концентрации вкуса) порядке, в зависимости от ответа участника13. Для удобства описания были приведены инструкции по составлению ряда сахарозы и определению порогов обнаружения сахарозы. Методы для MSG и NaCl идентичны с двумя исключениями: (a) концентрация вкуса, необходимого для приготовления исходного раствора, различается(таблица 1),и (b) как отмечалось выше, концентрация, с которой начинается тестирование, составляет стадию 12 для NaCl или MSG, а не стадию 10 для сахарозы. - При оценке порогов обнаружения в педиатрической популяции ограничьте тестирование одним вкусом за сеанс.
ПРИМЕЧАНИЕ: Взрослые могут пройти все три порога за один сеанс.
Рисунок 2:Сетка отслеживания пороговых значений. (A) Регистрация порогов обнаружения вкуса. (B) Установка одного лотка. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
4. Подготовка материалов перед испытаниями
- Сгенерируйте рандомизированную последовательность для порядка представления стимулов в парах и заполните верхнюю строку сетки отслеживания(рисунок 2A)для каждой пары, поместив W в коробку, если вода идет первой, или T, если вкуснят идет первым.
- Извлеките флаконы, содержащие растворы(этапы 0 - 16)и dH2Oиз холодильника, и переложите ~120 мл раствора для каждой стадии в соответствующим образом маркированные 120 мл стерилизованные стеклянные бутылки за 2 ч до испытания.
- Верните шаг 0 - 16 бутылок в холодильник и дайте перенесенным растворам уравновеситься до комнатной температуры.
- Пометьте две, 12-стаканные сковороды для маффинов с номером пары и отметьте позиции, которые будут удерживать dH2O лекарственные чашки с W (рисунок 2B).
ПРИМЕЧАНИЕ: Хотя неизвестно, сколько пар потребуется, заполните чашки лекарств, которые находятся в позициях W, 10 мл dH2O для первых 6 пар.
5. Подготовка участников к тестированию
- Проинструктируйте взрослых воздерживаться от еды, питья или употребления табачных изделий и проинструктируйте родителей не давать своему ребенку-участнику ничего есть или пить в течение как минимум 1 часа перед тестированием.
- Посадите одного участника за стол перед листом бумаги, помеченным цифрами 1 и 2 (рисунок 3).
ПРИМЕЧАНИЕ: Участники не должны видеть вкусовые стимулы до тех пор, пока они не будут помещены перед ними; это может быть достигнуто путем наличия непрозрачного раздела, отделяющего участника от исследователя. - Позвольте участникам акклиматизироваться в комнате тестирования и тестировщике не менее 10 минут.
- Используйте секундомер, чтобы рассчитать межстимулюсные интервалы 10 с (время от отхаркивания первого стимула до потягивания второго стимула).
Рисунок 3:Ребенок, участвующий в тесте на определение вкусового порога. Пара растворов размещается на столе спереди на участнике в том порядке, в котором она должна быть продегустирована. Участницу просят попробовать раствор в положении 1 в течение 5 с, отхаркнуть, прополоскать рот dH2Oи повторить для раствора в положении 2. После дегустации обоих растворов участника просят указать на раствор, который имеет вкус или вкус, отличный от воды. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
6. Устные инструкции участникам
- Педиатрические участники
- Покажите чашки участнику и скажите: «Мы собираемся сыграть в игру с вещами по вкусу. Вот две чашки. Вы попробуете то, что находится внутри первой чашки, разбрызгивайте это вокруг рта, но не глотайте, и я скажу вам, когда выплюнуть это в раковину (или чашку). Затем вы смоете водой и попробуете то, что находится внутри второй чашки. Я скажу вам, когда его выплюнуть. Затем я хочу, чтобы вы указали на тот, который на вкус отличается от воды. Если вы не уверены, просто угадайте. Затем вы два раза прополощите рот водой, и мы сделаем это снова. Нет правильного или неправильного ответа; мы хотим знать, какой из них, по вашему мнению, имеет вкус».
- После каждого ответа вознаграждайте участника, говоря: «Спасибо. Ты делаешь хорошую работу!»
- Подростки и взрослые
- Покажите чашки участнику и скажите: «Мы дадим вам решения по вкусу. Вот две чашки. Вы попробуете на вкус то, что находится внутри первой чашки, разбрызгайте это вокруг рта, но не глотайте, и я скажу вам, когда выплюнуть это в раковину (или чашку). Затем вы смоете водой и попробуете то, что находится внутри второй чашки. Я скажу вам, когда его выплюнуть. Затем я хочу, чтобы вы указали на тот, который на вкус отличается от воды. Если вы не уверены, просто угадайте. Затем вы два раза прополощите рот водой, и мы сделаем это снова. Нет правильных или неправильных ответов; мы хотим знать, какой из них, по вашему мнению, имеет вкус».
- После каждого ответа вознаграждайте участника, говоря: «Спасибо. Ты делаешь хорошую работу!»
7. Инструкция исследователя: Пороги обнаружения вкуса
- Как указано в сетке отслеживания, начните с шага 10 для сахарозы (или шага 12 для NaCl или MSG). Поместите две чашки лекарства, одна из которых содержит 10 мл шага 10, а другая, содержащая dH2O, на лист бумаги с 1 и 2 перед участником(рисунок 3).
ПРИМЕЧАНИЕ: Количество, на которое помещается вода или вкусовой раствор, определяется сгенерированным рандомизированным порядком представления стимулов. Например, на рисунке 2рандомизированный порядок для пары 1 равен W (сначала вода), поэтому чашка, содержащая воду, находится в положении 1,а чашка, содержащая шаг 10, находится в положении 2. - Предложите участнику попробовать раствор в положении 1 путем провисания; через 5 секунд попросите участника отхаркивать, полоскать рот водой и снова отхаркивать.
- Попросите участника попробовать раствор в положении 2, обжарив его, и отхаркнуть через 5 с.
- Попросите участника указать на раствор, который имеет вкус или вкус, отличный от воды. Если участник не говорит ни того, ни другого, попросите участника выбрать один из них.
ПРИМЕЧАНИЕ: Участники не могут вернуться и перевыполнить любое решение и должны выбрать одно из двух. - После того, как они сделают свой выбор, проинструктируйте их прополоскать рот водой и поместите знак плюса (+) на сетку, если участник выбрал чашку с вкусантом(правильный ответ),или знак минуса (-), если они выбрали чашку с водой(неправильный ответ).
- Переходите ко второй паре, отмечая, что концентрация вкусности зависит от реакции участника на первую пару. Если участник оказался некорректным для первой пары (участник выбрал W),то переходите вверх по сетке, отмечая, что тастантом во второй паре будет следующая более высокая концентрация(шаг 9). Если участник был прав (выбрал T),то обратите внимание, что вкусантом во второй паре будет тот же шаг 10. Обратитесь к сетке для обозначения порядка представления(W или T в первую очередь).
- Повторите этот процесс, описанный в шагах 7.2–7.5. Если участник прав два раза подряд на шаге 10 (выбирает T оба раза), то помните, что следующая пара будет содержать следующую более низкуюконцентрацию (шаг 11). Если участник некорректен для пары 2 (выбирает W),переходите по сетке к следующей более высокой концентрации(шаг 9).
- Продолжайте этот процесс, перемещаясь вверх по сетке к следующей более высокой концентрации с каждым неправильным ответом, или вниз по сетке к следующей более низкой концентрации после двух правильных ответов подряд.
- Обведите ступени на сетке, где происходит разворот— изменение направления точности ответа участника, то есть когда участник становится либо более или менее успешным в определении вкуса при дегустации следующих шагов по лестнице.
ПРИМЕЧАНИЕ: В частности, участник переходит от неспособности идентифицировать T на одном шаге (-) к успешной идентификации T на следующем более концентрированном шаге два раза подряд (++),или участник переходит от успешной идентификации T дважды на одном и том жешаге( ++ ) к неспособности идентифицировать T при задании следующего менее концентрированного шага; этот сбой может произойти во время первого или второго представления менее концентрированного шага (- или +-). - Продолжайте тестирование вкуса до тех пор, пока не будут достигнуты четыре разворота, и перечислите номера шагов этих четырех разворотов.
- Определить, что четыре разворота соответствовали желаемым критериям; т.е.последовательные развороты находятся не более чем на два шага друг от друга, и есть два набора пар, в которых участник правильно определил Т дважды на одном шаге. STOP и перейдите к 7.13, чтобы рассчитать порог обнаружения.
- В качестве альтернативы определить, что четыре разворота не соответствовали критериям; т.е.последовательные развороты находятся более чем на 2 шага друг от друга, или, по крайней мере, 2 набора пар не присутствуют, в которых участник правильно идентифицировал Т дважды на одном и том же шаге. ПРОДОЛЖАЙТЕ тестирование до тех пор, пока четыре разворота не будут соответствовать критериям, или участник не достигнет вершины сетки (порог составляет 1 М(запас))или не продолжит давать правильные ответы и не достигнет нижней части сетки, дважды давая правильные ответы на шаге 16 (порог 0,00010М (шаг 16)).
- Определите порог обнаружения участника, вычислив среднее арифметическое значений логарифмической молярности этих четырех разворотов:
среднее арифметическое = (шаг логарифмической концентрации разворота 1 + логарифмический шаг концентрации разворота 2 + логарифмический шаг концентрации разворота 4) / 4.
ПРИМЕЧАНИЕ: Это эквивалентно вычислению среднего геометрического значения концентраций последних четырех разворотов:
- Выбросьте неиспользованные вкусовые растворы, которые были перенесены в бутылки по 120 мл во время подготовки материалов к испытаниям.
Representative Results
На рисунке 4 показаны результаты сетки отслеживания четырех репрезентативных участников (A-D). Развороты, которые представляют собой изменения в направлении ответов участника, обозначаются кругами и нумеруются в порядке возникновения, чтобы проиллюстрировать, когда критерии выполнены. Развороты имеют цветовую кодировку, чтобы проиллюстрировать, когда изменение направления переходит от неправильного к правильному (зеленый) или от правильного к неправильному (красный).
На рисунке 4A показана сетка отслеживания участника, чьи ответы соответствовали критериям в течение первых четырех разворотов. В порядке возникновения развороты для этого участника происходили на шагах 8, 9, 8и 10. Эта последовательность соответствовала критериям, потому что (а) между любыми двумя последовательными разворотами было не более двух шагов(шаг 8 против 9, 9 против 8, 8 против 10)и (б) было два набора пар, в которых участник правильно идентифицировал Т дважды на одном и том же шаге (8 ). Порог обнаружения для этого участника определяется средним геометрическим значением концентраций этих четырех разворотов:
Среднее геометрическое = 0,0065 М
На рисунке 4B показана сетка отслеживания участника с относительно высоким порогом обнаружения сахарозы (низкая чувствительность), чьи ответы в первых четырех разворотах не соответствовали критериям. В порядке возникновения первые четыре разворота происходили на шагах 9, 10, 8и 9. Хотя эти развороты были в пределах двух шагов друг от друга(9 против 10, 10 против 8, 8 против 9),не было двух наборов пар, в которых участник правильно идентифицировал Т дважды на одном шаге(8 против 9). Эти развороты сформировали восходящую модель; поэтому критерии не были соблюдены, и тестирование продолжалось. Развороты 6-9 соответствовали критериям, потому что между любыми двумя последовательными разворотами было не более двух шагов(шаг 8 против 6, 6 против 7, 7 против 6)и (б) на одном и том же шаге были получены два набора из двух правильных ответов подряд ( шаг6 ). Порог обнаружения для этого участника определяется средним геометрическим значением концентраций этих четырех разворотов:
Среднее геометрическое = 0,021 М
На рисунке 4C показана сетка отслеживания участника с относительно низким порогом обнаружения сахарозы (высокая чувствительность), чьи ответы в первых четырех разворотах не соответствовали критериям. Развороты происходили на шагах 9, 10, 9и 13. Хотя в двух парах (пары 3-4 и 7-8),участник правильно определил вкусант дважды на одном и том же шаге(шаг 9),между разворотами 3 и 4 (шаг 9 против 13)было более двух шагов. Таким образом, тестирование продолжилось. Последние четыре разворота(этапы 13, 12, 13, 12)соответствовали критериям, потому что (а) между любыми двумя последовательными разворотами было не более двух шагов(13 против 12),и (б) участник правильно определил ту жеконцентрацию (этап 12)при заданных парах 17-18 и 20-21 . Порог обнаружения для этого участника определяется средним геометрическим значением концентраций этих четырех разворотов:
Среднее геометрическое = 0,00075 М
На рисунке 4D показана сетка отслеживания участника с относительно высоким порогом обнаружения сахарозы (низкая чувствительность), чьи ответы соответствовали критериям в течение первых четырех разворотов(шаги 6, 7, 5, 8). Между любыми двумя последовательными разворотами(6 против 7, 7 против 5, 5 против 8)было не более двух шагов, и участник правильно определил ту жеконцентрацию (шаг 6),когда давал пары 7-8 и 13-14. Порог обнаружения для этого участника определяется средним геометрическим значением концентраций этих четырех разворотов:
Среднее геометрическое = 0.024 млн
Рисунок 4:Сетки отслеживания. (A-D) Репрезентативные данные от четырех субъектов. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Discussion
Тест TDT представляет собой двухальтернативную лестничную процедуру с принудительным выбором, которая использует строгие правила для соответствия критериям, чем предыдущие методы12,обеспечивая тем самым более стабильную оценку результата. Используя критерии, установленные в Хемосенсорном клиническом исследовательском центре Монелла-Джефферсона2,TDT является надежным методом свай-и-плевком, который измеряет самую низкую концентрацию сахарозы, NaCl или MSG в растворе, который может быть обнаружен по вкусу среди людей в возрасте от 6 лет. Если выполнено так, как описано, включая принуждение участников полоскать рот до и после каждой дегустации, результаты являются надежными и быстрыми и дают представление о важном измерении вкуса, которое не зависит от гедоники8.
Хотя применение психофизических инструментов для измерения этого измерения вкуса хорошо зарекомендовало себя в этой области, многие методы не были проверены для использования у детей14 лет. В протоколе есть несколько важных шагов, некоторые из которых применяются, в частности, к детям [см. также ссылку15]. Во-первых, критерии достижения порога не должны основываться исключительно на возникновении каких-либо четырех разворотов или варьироваться в зависимости от возраста участника. Скорее, между двумя последовательными разворотами должно быть максимум два шага разбавления, и серия разворотов не должна образовывать восходящую модель, что может иметь место, когда участник просто угадывает или не выполняет задачу. Эти дополнительные критерии, которые были установлены на основе клинического опыта2,позволяют оценить функционирование вкусовой системы индивида, отчасти потому, что они контролируют ложные срабатывания, особенно когда участник просто угадывает16.
Во-вторых, процедура является принудительным выбором, поэтому, если участники отвечают, что «ни одно» или «оба» решения не имеют вкуса, этот ответ не принимается. Скорее, им говорят «угадывать». Во время TDT участники часто чувствуют, что они догадываются, но это не следует воспринимать как доказательство того, что они совершенно не знают о вкусовых стимулах17. Кроме того, люди могут различаться в своих внутренних критериях того, что представляет собой вкусовое ощущение и, следовательно, их готовность сказать, что раствор имеет или не имеет вкуса. В-третьих, поскольку актуальность еды влияет на вкусовое восприятие18,стандартизация времени с тех пор, как участник в последний раз ел или пил что-либо, кроме воды, важна для уменьшения межпредметной изменчивости, вызванной сенсорной адаптацией или улучшением. В-четвертых, вкусные вещества, используемые в настоящем описании, являются вкусными и представлены в растворе, а не в пищевой матрице. Когда используется пищевая матрица, могут потребоваться более длительные интервалы между стимулами для пищевых продуктов, чтобы очистить небо. Хотя этот метод использовался для измерения пороговых значений обнаружения кислых или горьких вкусовых добавок среди взрослых2,11,его использование для измерения порогов обнаружения неприятных вкусовых добавок среди некоторых детей младшего возраста может быть проблематичным из-за их повышенной чувствительности к некоторым горьким вкусантам и их потенциального нежелания продолжать участие19.
Процедура принудительного выбора представления до четырех пар восходящих концентраций горьких на вкус растворов и dH2O была успешной для педиатрических популяций19,20. В-пятых, встроенный в контекст игры, метод чувствителен к когнитивным и языковым ограничениям детей и требует только, чтобы участник указывал на чашку, содержащую вкус. В недавнем исследовании 80% детей обеспечивали устойчивое внимание в среднем в течение 15 минут и достигли критерия8. Такая информация о выполнении задач должна сообщаться, особенно при изучении педиатрических популяций.
Настоящий метод имеет реальное значение и был использован для оценки пороговых значений обнаружения для других основных вкусов кислого (лимонная кислота) и горького (хинин)2 и у взрослых в разном возрасте8лет. Поскольку метод не требует вербальных ответов, инструкции должны быть легко переведены на другие языки21,что делает его ценным психофизическим инструментом для ученых во всем мире. Однако, как и любые другие психофизические методы, вероятно, будут ограничения в его использовании, особенно с детьми младшего возраста. Процедура может быть более трудной для достижения критериев для детей, чем для взрослых. В одном исследовании 20% детей не достигли критериев, по сравнению с 5% взрослых8лет. Причины незавершения включали несосредоточенное поведение, неспособность понять задачу или усталость и неспособность продолжать.
Результаты исследований, в которых использовался этот вкусовой TDT, внесли большой вклад в диагностику вкусовой агевзии в клинике и способствовали пониманию того, как вкусовая чувствительность изменяется с возрастом и состоянием здоровья. Клиническая оценка пациентов показала, что пороги обнаружения сахарозы ≥ 0,025 М для обоих полов и пороги обнаружения NaCl ≥ 0,012 М для мужчин или ≥ 0,010 М для женщин считаются аномальными2. Среди взрослых наблюдается постепенное снижение вкусовой чувствительности к сладкому, соленому, кислому и горькому вкусам, которое продолжается до восьмого десятилетия22. Молодые люди обычно имеют более низкие пороги обнаружения вкуса (более чувствительны), чем пожилые люди22,23,24,25. Тем не менее, дети и подростки имеют вкусовые пороги для сахарозы, которые выше(менее чувствительны) 8 и которые ниже (более чувствительны), чем у взрослых для горького вкуса пропилтиоурацила, причем взрослый рисунок появляется в подростковом возрасте19,26лет.
Было показано, что пороги обнаружения вкуса связаны с показателями здоровья. Например, пороги обнаружения вкуса соли положительно коррелировали с систолическим артериальным давлением среди детей с нормальным весом7,тогда как дети с центральным ожирением имели более низкие пороги обнаружения сахарозы (более чувствительные), чем дети без центрального ожирения4,с аналогичными результатами среди подростков27. Тем не менее, связь между порогами обнаружения ожирения и сахарозы не наблюдалась у взрослых женщин, а взрослые женщины с ожирением имели более высокие пороги обнаружения (были менее чувствительны) к пикантному вкусу глутаматанатрия 9.
Хотя исследования различий в порогах обнаружения между детьми и взрослыми ограничены, известно, что пороги обнаружения вкуса сахарозы не предсказывают сладкие вкусовые предпочтения или рейтинги интенсивности надпорогода от детства до взрослой жизни8, 28,29,предоставляя дополнительные доказательства того, что вкусовая чувствительность представляет собой особое измерение вкуса, которое не зависит от предпочтений и, таким образом, предполагает различные основные механизмы. Более глубокое понимание сложного взаимодействия между возрастом, диетическими привычками, состоянием здоровья и чувствительностью вкусовой системы, а также того, различаются ли такие взаимодействия между первичными вкусовыми добавками, является важной областью для будущих исследований.
Disclosures
Авторы заявляют, что у них нет конкурирующих финансовых интересов.
Acknowledgments
Д-р Джозеф поддерживается Национальным институтом злоупотребления алкоголем и алкоголизмом (Z01AA000135) и Национальным институтом исследований сестринского дела (NINR) (1ZNR0000035-01) и фондами NIH Distinguished Scholar; Доктор Меннелла поддерживается грантами Национального института глухоты и других коммуникационных расстройств (NIDCD) DC016616 и DC011287; Усилия д-ра Коуарта по совершенствованию теста TDT были поддержаны грантом NIDCD P50 DC000214; и д-р Пепино поддерживается грантом Американской диабетической ассоциации (ADA) 1-19-ICTS-092 и Проектом хэтча 698-921 Национального института продовольствия и сельского хозяйства Министерства сельского хозяйства США (NIFA). Содержание является исключительной ответственностью авторов и не обязательно отражает официальные взгляды NIH, NINR, NIDCD, ADA или USDA NIFA. Финансирующие учреждения не играли никакой роли в разработке и проведении исследования; в сборе, анализе и интерпретации данных; или в подготовке или содержании рукописи.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Digital stopwatch | Fisherbrand | 14-649-7 | |
| Funnel | Thermo Scientific | 10-348D | |
| Glass beaker, 2000 mL | Cole-Parmer | NC0821737 | |
| Glass bottles with lids, 120 mL (25) | Fisherbrand | FB02911904 | |
| Glass bottles with lids, 950 mL (17) | Fisherbrand | FB02911903 | |
| Graduated glass cylinders, 100 mL | PYREX | 08-552E | |
| Graduated glass cylinders, 1000 mL | PYREX | 08-566G | |
| Graduated glass cylinders, 50 mL | PYREX | 08-566C | |
| Graduated glass cylinders, 500 mL | PYREX | 08-566F | |
| Medicine cups | Medline | 22-666-470 | |
| Mini Cupcake, 48-cup Muffin pan (2) | Wilton | NA | |
| Monosodium glutamate (MSG) | Ajinomoto | NA | |
| Pipet Fillers | Thermo Scientific | 14-387-163 | |
| Pipets 50 mL | Fisherbrand | 13-676-10Q | |
| Sodium chloride (NaCl) | Morton | NA | |
| Sucrose, Crystal, NF | Spectrum Chemical MFG Corp | 57-50-1 | |
| Volumetric flask, 2000 mL, with stopper | PYREX | 10-210H | |
| Volumetric flasks, 1000 mL, with stoppers (4) | PYREX | 10-210G | |
| Weight boats | Sartorius | 13-735-744 |
References
- Bartoshuk, L. M. The psychophysics of taste. The American Journal of Clinical Nutrition. 31 (6), 1068-1077 (1978).
- Pribitkin, E., Rosenthal, M. D., Cowart, B. J. Prevalence and causes of severe taste loss in a chemosensory clinic population. Annals of Otology, Rhinology, and Laryngology. 112 (11), 971-978 (2003).
- Kouzuki, M., et al. Detection and recognition thresholds for five basic tastes in patients with mild cognitive impairment and Alzheimer's disease dementia. BMC Neurology. 20 (1), 110 (2020).
- Joseph, P. V., Reed, D. R., Mennella, J. A. Individual differences among children in sucrose detection thresholds: Relationship with age, gender, and bitter taste genotype. Nursing Research. 65 (1), 3-12 (2016).
- Nance, K., Acevedo, M. B., Pepino, M. Y. Changes in taste function and ingestive behavior following bariatric surgery. Appetite. 146, 104423 (2020).
- Bobowski, N., Mennella, J. A. Repeated exposure to low-sodium cereal affects acceptance but does not shift taste preferences or detection thresholds of children in a randomized clinical trial. Journal of Nutrition. 149 (5), 870-876 (2019).
- Bobowski, N. K., Mennella, J. A. Disruption in the relationship between blood pressure and salty taste thresholds among overweight and obese children. Journal of the Academy of Nutrition and Dietetics. 115 (8), 1272-1282 (2015).
- Petty, S., Salame, C., Mennella, J. A., Pepino, M. Y. Relationship between sucrose taste detection thresholds and preferences in children, adolescents, and adults. Nutrients. 12 (7), 1918 (2020).
- Pepino, M. Y., Finkbeiner, S., Beauchamp, G. K., Mennella, J. A. Obese women have lower monosodium glutamate taste sensitivity and prefer higher concentrations than do normal-weight women. Obesity (Silver Spring). 18 (5), 959-965 (2010).
- Pepino, M. Y., Mennella, J. A. Effects of cigarette smoking and family history of alcoholism on sweet taste perception and food cravings in women. Alcoholism: Clinical and Experimental Research. 31 (11), 1891-1899 (2007).
- Cowart, B. J., Yokomukai, Y., Beauchamp, G. K. Bitter taste in aging: compound-specific decline in sensitivity. Physiology & Behavior. 56 (6), 1237-1241 (1994).
- Hoehl, K., Schoenberger, G. U., Busch-Stockfisch, M. Water quality and taste sensitivity for basic tastes and metallic sensation. Food Quality and Preference. 21, 243-249 (2010).
- Wetherill, G. B., Levitt, H. Sequential estimation of points on a psychometric function. British Journal of Mathematical and Statistical Psychology. 18, 1-10 (1965).
- Chambers, E. Commentary: conducting sensory research in children. Journal of Sensory Studies. 20 (1), 90-92 (2005).
- Mennella, J. A., Bobowski, N. K. Psychophysical tracking method to measure taste preferences in children and adults. Journal of Visualized Experiments: JoVE. , e35416 (2016).
- Running, C. A. High false positive rates in common sensory threshold tests. Attention, Perception, & Psychophysics. 77 (2), 692-700 (2015).
- Kunimoto, C., Miller, J., Pashler, H. Confidence and accuracy of near-threshold discrimination responses. Consciousness and Cognition. 10 (3), 294-340 (2001).
- Puputti, S., Hoppu, U., Sandell, M. Taste sensitivity Is associated with food consumption behavior but not with recalled pleasantness. Foods. 8 (10), 444 (2019).
- Mennella, J. A., Pepino, M. Y., Reed, D. R. Genetic and environmental determinants of bitter perception and sweet preferences. Pediatrics. 115 (2), 216-222 (2005).
- Anliker, J. A., Bartoshuk, L., Ferris, A. M., Hooks, L. D. Children's food preferences and genetic sensitivity to the bitter taste of 6-n-propylthiouracil (PROP). American Journal of Nutrition. 54 (2), 316-320 (1991).
- Okronipa, H., et al. Exposure to a slightly sweet lipid-based nutrient supplement during early life does not increase the level of sweet taste most preferred among 4- to 6-year-old Ghanaian children: follow-up of a randomized controlled trial. The American Journal of Clinical Nutrition. 109 (4), 1224-1232 (2019).
- Murphy, C. The effect of age on taste sensitivity. Special senses in aging: A current biological assessment. Han, S. S., Coons, D. H. , Institute of Gerontology. Ann Arbor, MI. 21-33 (1979).
- Moore, L. M., Nielsen, C. R., Mistretta, C. M. Sucrose taste thresholds: age-related differences. Journal of Gerontology. 37 (1), 64-69 (1982).
- Richter, C. P., Campbell, K. H. Sucrose taste thresholds of rats and humans. American Journal of Physiology. 128, 291-297 (1940).
- Schiffman, S. S., Sattely-Miller, E. A., Zimmerman, I. A., Graham, B. G., Erickson, R. P. Taste perception of monosodium glutamate (MSG) in foods in young and elderly subjects. Physiology & Behavior. 56 (2), 265-275 (1994).
- Mennella, J. A., Pepino, M. Y., Duke, F. F., Reed, D. R. Age modifies the genotype-phenotype relationship for the bitter receptor TAS2R38. BMC Genetics. 11, 60 (2010).
- Pasquet, P., Frelut, M. L., Simmen, B., Hladik, C. M., Monneuse, M. O. Taste perception in massively obese and in non-obese adolescents. International Journal of Pediatric Obesity. 2 (4), 242-248 (2007).
- Snyder, D. J., Prescott, J., Bartoshuk, L. M. Modern psychophysics and the assessment of human oral sensation. Advances in Otorhinolaryngology. 63, 221-241 (2006).
- Webb, J., Bolhuis, D. P., Cicerale, S., Hayes, J. E., Keast, R. The relationships between common measurements of taste function. Chemosensory Perception. 8 (1), 11-18 (2015).
