Korte en middellange termijn produkt acceptatie: de neuronale basis van smaakverwerking als functie van tijd, onderzocht met fMRI

Smaak is waarschijnlijk de meest ongrijpbare en/of ondefinieerbare sensorische
informatie die de mens ervaart, en daarom lastig om te bestuderen. In vorige
functionele Magnetische Resonantie studies is vooral gekeken naar
hersenactiviteit die werd gegenereerd door *extreme* en *simpele* smaken. Dat
wil zeggen dat stimuli zijn gebruikt die ofwel als aangenaam (saccharose)
danwel onaangenaam (kinine) worden ervaren maar er is zelden of nooit gebruik
gemaakt van smaken/producten die men in het dagelijkse leven ervaart; de inname
van suikerwater geeft een hele andere waardering van smaak dan het eten van
appeltaart of het drinken van appelsap. Hoewel het gebruik van enkelvoudige
stimuli de meest zinvolle benadering is voor de verkenning van een nieuw
onderzoeksterrein, zijn meer ecologisch valide smaken, waarbij ook emotionele
waarderingsaspecten een rol spelen nog niet getest met functionele MRI. Inzicht
in de neurale substraten en mechanismen achter het ontstaan van langdurige
waardering van een bepaalde smaak cruciaal voor het formuleren van nieuwe
voedingsmiddelen of voedingssupplementen voor lagen van de bevolking zoals
kinderen, ouderen en kankerpatienten; groeperingen met een hoog risico op
ondervoeding. Wij zijn van plan om zowel *mainstream* als geavanceerde
wiskundig numerieke technieken in te zetten - zoals machine learning - om de
temporele evolutie van smaakverwerking op basis van
hersenactiviteitsveranderingen te beschrijven. Dezelfde technieken kunnen in
vervolgonderzoek worden toegepast om temporele evolutie van smaakverwerking bij
ouderen en kankerpatienten te bestuderen.

Belangrijk doel van het onderzoek is om meer inzicht en begrip te krijgen van
de werking van het menselijke brein met betrekking tot de temporele evolutie
van smaakverwerking en lange termijn waardering.
Om dit doel te kunnen bereiken, zullen we een wiskundigemodel ontwikkelen
waarin met een *voorproefje* de korte- en middellange termijn
consumentenwaardering van een product kan worden voorspeld op basis van
veranderingen van hersenactiviteit. Dit wiskundigemodel zal ons inzicht geven
in de lange termijn acceptatie van (nieuwe) voedingsproducten voor specifieke
groepen consumenten en in het bijzonder ouderen en kankerpatienten. De
realisatie van dit model, de bijhorende fMRI technieken, en validatie vormen
een tweede doelstelling van dit project. Een dergelijk wiskundigmodel kan
spinoff geven in verschillende onderzoeksgebieden waarin veranderingen in
hersenfunctie op de lange termijn belangrijk zijn, zoals emoties en pijn.

De deelnemers zullen worden onderworpen aan het volgende paradigma:

1) een intake gesprek waarbij het experiment in detail zal worden toegelicht
en vragen van de kandidaat proefpersonen worden beantwoord. De deelnemers
zullen deelnemen aan een trainingssessie in de dummy MR scanner (een lege
behuizing) die mede dient om het risico van claustrofobie in de scanner te
verkleinen.

2) twee MRI scansessies, waarin de proefpersonen in totaal 8 verschillende
voedingsproducten in vloeibare vorm krijgt toegediend. Per toediening wordt
ongeveer 2 ml vloeistof aangeboden in de mond die vervolgens door de
proefpersoon wordt gewaardeerd op smaak door het indrukken van een specifieke
knop op een MRI-compatible knoppenbalk.

3) De scansessies worden geprogrammeerd in de ochtend, voor het ontbijt en op
een lege maag.

4) De 2e scansessie vindt 1 week na de eerste sessie plaats.

5) De deelnemers zullen tussen sessie 1 en 2 dagelijks terugkomen om hun 8
producten te drinken, en deze vervolgens te waarderen op een discrete schaal
van -3 (max. afkeer) tot +3 (max. lekker).

6) Er wordt een keuze gemaakt uit de volgende productcategorieen; 4
melkproducten (ontbijtdranken) en 4 producten op waterbasis (juices), of 8
producten uit de groep van Oral Nutritional Supplements.

De gehele dataset wordt vervolgens combinatie van gedragsgegevens (gemeten
tijdens de MRI sessies, plus de waarderingsbeoordelingen gegeven tussen sessie
1 en 2) en hersenactiviteit. Bovendien wordt een anatomische scan gemaakt om
veranderingen in hersenactiviteit te kunnen localiseren.

De analyse is als volgt:

- Een standaard voorbewerking van de MR gegevens: herschikking, co-registratie
tussen functionele en anatomische gegevens, ruimtelijke smoothing en
normalisatie;

- Analyse van hersenactiviteit, op basis van verschillen tussen de producten
(smaken), en verschillen tussen smaakwaardering en basale hersenactiviteit
(kijken naar een fixatiekruis); de gegevens van de gedragsgegevens worden
gebruikt als co-variaten;

- Toepassing van *machine learning* technieken op de gecombineerde
hersenactiviteit en gedragsmatige reactie;

- Groepsanalyse van de output met parametrische en niet-parametrische
statistische technieken.

- Deelname aan functioneel hersenonderzoek met MRI wordt algemeen als *niet
schadelijk* geaccepteerd
- De deelnemers kunnen een claustrofobisch gevoel krijgen in de nauwe
scannerbuis wanneer zij niet eerder aan een dergelijke omgeving zijn
blootgesteld, en daarom wordt aan de proefpersonen bij het intake gesprek een
training aangeboden in een dummy MRI scanner. Tijdens de scansessies hebben de
proefpersonen de beschikking over een alarmknop waarmee zij direct de sessie
kunnen beeindigen wanneer claustrofobische gevoelens toch nog mochten ontstaan.
- Tijdens de scansessies worden kleine hoeveelheden vloeistoffen (ongeveer 2ml)
in de mond aangeboden waarin de proefpersoon zich zou kunnen verslikken wat
aanleiding is voor hoesten. De hoeveelheid aangeboden vloeistof is dusdanig
gering dat er geen risico is voor verstikking of andere levensbedreigende
aandoening.
- De vloeistoffen worden aangeboden middels een handmatig bediend apparaat. De
hoofdonderzoeker zal dit apparaat bedienen en is tijdens het experiment
aanwezig in de ruimte waarin ook de scanner staat en kan zo toezicht houden op
de proefpersoon. Hij kan ook, in geval van nood, de proefpersoon direct uit de
scanner halen.

Wij zijn van mening dat in dit project de verhouding van kennistoename en
mogelijke toepassing van de uitkomsten voor specifieke groepen in de
samenleving, zoals ouderen en kankerpatienten, en de relatief geringe belasting
van de proefpersoon de uitvoering van deze studie kan rechtvaardigen. Het is
algemeen geaccepteerd dat Magnetische Resonantie een risicovrije methode is
voor de bestudering van het functionerende brein.
Voor de proefpersonen zijn geen directe voordelen te verwachten, echter zij
kunnen eventueel baat hebben van een vroegtijdige herkenning van structurele
hersenafwijkingen (toevallige waarneming van pathologie) waardoor de kans op
behandeling en genezing wordt vergroot. Wanneer het onderzoeksteam mogelijke
afwijkingen waarneemt in de anatomische scans worden deze altijd ter
beoordeling voorgelegd aan een ervaren radioloog.