Каково биохимическое объяснение ощущения покалывания и жжения в мозгу, вызванного определенной пищей?

Вы правы, соединения, вызывающие это ощущение жжения/покалывания, называются аллилизотиоцианатом.

Мы (человек) воспринимаем эти соединения двумя разными способами при проглатывании, а именно через вкусовую и обонятельную системы. Молекулярный рецептор, воспринимающий изотиоцианаты, называется переходным рецепторным каналом A1 (TRPA1) [ссылка] .

Вот упрощенный взгляд на то, как воспринимаются ингредиенты:

Вкусовые ощущения

Сначала возникает ощущение жжения в ротовой полости за счет рецепторов TRPA1, присутствующих на поверхности чувствительных нейронов тройничного нерва . По сути, изотиоцианаты, растворенные в слюне, активируют эти нейроны через TRPA1, провоцируя электрические импульсы в тройничном нерве, что приводит к ощущению жжения.

Ретроназальные обонятельные ощущения

Для некоторых пищевых ингредиентов мы также воспринимали аромат (вкус = вкус, аромат = обоняние, вкус + аромат = вкус). Аромат ингредиента воспринимается обонятельными сенсорными нейронами в носовой полости, а также потому, что часть проглоченного ингредиента испаряется внутри ротовой полости и проходит через носовую полость, где они воспринимаются (ретроназальное восприятие).

Неудивительно, что изотиоцианаты снова будут восприниматься сенсорными клетками обонятельной системы через TRPA1, отсюда и ощущение жжения в ноздрях.

Как активация рецептора приводит к нейронным стимулам

Это очень широкая тема, и я дам только обзор того, что происходит. Сначала мы начнем с активации рецептора агонистом (в вашем вопросе изотиоцианаты связываются и активируют TRPA1). При связывании агониста конформация рецептора изменится из неактивного состояния в активное. Способ передачи сигнала зависит от типа рецептора, но для канала TRPA1 происходит то, что канал открывается, что приводит к притоку ионов кальция.$Ca^{2+}$) в клетках, которые изменяют свое электрическое состояние (поскольку ионы кальция заряжаются положительно), явление, называемое деполяризацией . Деполяризация определенных сенсорных клеток (здесь экспрессирующих TRPA1) запускает электрический сигнал в нерве, который направляется в мозг, где затем декодируется. Точный способ декодирования сенсорных сигналов мозгом все еще обсуждается, но вероятное объяснение состоит в том, что активируются только некоторые нейроны внутри нерва, что позволяет мозгу декодировать сенсорный сигнал на основе схемы активации нерва. В качестве аналогии это было бы то же самое, что включать только определенные провода (нейроны) внутри пучка проводов (нерва).

дальнейшее чтение

Если вы хотите еще больше расширить свои знания о восприятии вкуса на молекулярном уровне, прочтите этот превосходный обзор Chandrashekar, 2006 . Подробный обзор обоняния можно найти в этой книге . Книгу по передаче сигналов см . здесь , а для активации каналов TRP это хорошее чтение.

Область довольно широка, и есть много хороших ссылок. Сенсорное восприятие включает две различные и широкие области, а именно нейронауки и клеточную сигнализацию.