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Medicine

Psychophysische Tracking-Methode zur Beurteilung von Geschmackserkennungsschwellen bei Kindern, Jugendlichen und Erwachsenen: Der Taste Detection Threshold (TDT) Test

Published: April 21, 2021
doi:
10.3791/62384
, , ,
1National Institute of Alcohol Abuse and Alcoholism, Section of Sensory Science and Metabolism, 2Monell Chemical Senses Center, 3Department of Food Science and Human Nutrition, University of Illinois at Urbana Champaign

Summary

Psychophysische Werkzeuge messen die Funktionalität des Geschmackssystems sowohl für Forschungs- als auch für Gesundheitsbewertungszwecke. Diese Arbeit beschreibt eine Methode zur Messung von Geschmacksnachweisschwellen, die die niedrigste Konzentration von Saccharose, Natriumchlorid oder Mononatriumglutamat bestimmen können, die von Personen ab 6 Jahren geschmeckt werden kann.

Abstract

Dieses Papier beschreibt ein zwei-alternatives, erzwungenes Treppen-Tracking-Verfahren, das als Taste Detection Threshold (TDT) -Test bezeichnet wird und ein zuverlässiges Maß für süße, salzige und Umami-Geschmackserkennungsschwellen von der Kindheit bis zum Erwachsenenalter bietet. Zu den Vorteilen der Methode gehören Verfahren, die für Kinder und Erwachsene identisch sind und so die Bestimmung altersbedingter und individueller Unterschiede in der Geschmackswahrnehmung ermöglichen, falls vorhanden, und Aufgaben, die in einem relativ kurzen Zeitrahmen erledigt werden können, die nicht auf kontinuierliche Aufmerksamkeit angewiesen sind oder auswendig gelernt werden müssen, die Kontrolle auf subjektive Reaktionsverzerrungen und die Minimierung der Auswirkungen der Sprachentwicklung. Nach einem 1-stündigen Fasten werden den Teilnehmern Lösungspaare präsentiert. in jedem Paar ist eine Lösung Wasser, und die andere Lösung enthält unterschiedliche Konzentrationen des Tastanten.

Mit einer Ganzmund-Verkostungsmethode schmecken die Teilnehmer jede Lösung (ohne Schlucken und mit Spülung zwischen den Verkostungen) und zeigen dann auf die Lösung mit einem Geschmack oder der, der anders schmeckt als Wasser. Die Konzentration des Reizes im nachfolgenden Paar steigt nach einer einzigen falschen Reaktion an und nimmt nach zwei aufeinander folgenden korrekten Reaktionen ab. Eine Umkehrung tritt auf, wenn die Konzentrationssequenz die Richtung ändert. Die Aufgabe gilt nach dem Auftreten von vier Umkehrungen als abgeschlossen, sofern zwischen zwei aufeinanderfolgenden Umkehrungen maximal zwei Verdünnungsschritte liegen und die Reihe der Umkehrungen kein aufsteigendes Muster bildet. Diese zusätzlichen Kriterien sorgen für eine höhere Zuverlässigkeit der Ergebnisse. Der TDT wird dann als geometrisches Mittel der Konzentrationen der vier Umkehrungen berechnet. Diese Methode hat reale Relevanz, da sie Informationen über eine Dimension der Geschmackswahrnehmung liefert, die unabhängig von der Hedonik ist und sich mit zunehmendem Alter und bestimmten Krankheitszuständen ändern kann, was sie zu einem wertvollen psychophysischen Test macht.

Introduction

Der Geschmackssinn fungiert als Gatekeeper und bestimmt zum Teil, ob ein Individuum ein Nahrungsmittel oder eine Flüssigkeit ablehnt oder in die Mundhöhle aufnimmt. Die Geschmackspsychophysik– das Studium der Beziehungen zwischen verschiedenen chemischen Reizen und den Empfindungen und Wahrnehmungen, die sie hervorrufen – liefert wichtige Informationen über die Funktionsweise des Geschmackssystems1. Es gibt nicht nur mehrere Grundgeschmacksrichtungen (süß, salzig, bitter, sauer, Umami), sondern jede Geschmacksqualität kann durch unterschiedliche Wahrnehmungsdimensionen gekennzeichnet sein, einschließlich der Frage, wie empfindlich Personen den chemischen Reiz erkennen oder seinen Geschmack erkennen und wie sehr sie das Geschmacksempfinden mögen oder nicht mögen.

Dieser Artikel beschreibt eine psychophysische Methode, mit der Geschmacksnachweisschwellen (d.h. die niedrigste Konzentration eines Tastants, die nachgewiesen werden kann) bei Personen ab 6 Jahren zuverlässig gemessen werden können. Von der Kindheit bis zum Erwachsenenalter wurden Nachweisschwellen in klinischen Bewertungen der Auswirkungen von Trauma- oder Krankheitszuständen2,3 und in Anwendungen der Grundlagenforschung verwendet, um die Auswirkungen von Ernährung, Alterung, Entwicklung, Fettleibigkeit und Rauchen auf das Geschmackssystem sowie Genotyp-Geschmack-Phänotyp-Beziehungen4,5,6,7,8,9,10, 11.

Dieser TDT-Test (Taste Detection Threshold), der typischerweise durchschnittlich 15 Minuten pro Stimulus (Bereich: 4-35 min; Median: 13 min) in Anspruch nimmt, besteht aus einem Zwei-Alternativen-, Forced-Choice-, Treppen-Tracking-Verfahren, das verwendet wurde, um die niedrigste Konzentration von Saccharose, Natriumchlorid (NaCl) oder Mononatriumglutamat (MSG) in Lösung zu messen, die als Geschmack nachgewiesen werden kann. Wie hierin beschrieben, werden den Teilnehmern Lösungspaare präsentiert; in jedem Paar ist eine Lösung Wasser, und die andere Lösung enthält unterschiedliche Konzentrationen des Tastanten. Mit einer Ganzmundverkostungsmethode schmecken die Teilnehmer jede Lösung (ohne zu schlucken) und zeigen dann auf die Lösung mit einem Geschmack oder der anders schmeckt als Wasser. Die Konzentration des Reizes im nachfolgenden Paar steigt nach einer einzigen falschen Reaktion an und nimmt nach zwei aufeinander folgenden korrekten Reaktionen ab. Eine Umkehrung tritt auf, wenn die Konzentrationssequenz die Richtung ändert.

Die Aufgabe gilt nach dem Auftreten von vier Umkehrungen als abgeschlossen, sofern zwischen zwei aufeinanderfolgenden Umkehrungen maximal zwei Verdünnungsschritte liegen und die Reihe der Umkehrungen kein aufsteigendes Muster bildet. Diese zusätzlichen Kriterien, die in der klinischen Praxis von Dr. Cowart und Kollegen am Monell-Jefferson Chemosensory Clinical Research Center2festgelegt wurden, sorgen für eine höhere Zuverlässigkeit der Ergebnisse und stärken das Vertrauen in die Validität einzelner Messungen der Geschmacksfunktion. Forschungsstudien haben diese Methode verwendet, um Geschmacksnachweisschwellen für Saccharose, Salz oder MSG bei Hunderten von gesunden Kindern im Alter von 6 Jahren, Jugendlichen und Erwachsenen4, 5 ,6,7,8,9,10,11 zu bestimmen und haben gezeigt, dass die Mehrheit (> ~ 80%) der Kinder die psychophysische Aufgabe4,6, 7,8, hervorheben die Eignung der Methode für pädiatrische Populationen.

Protocol

1. Allgemeine Erwägungen HINWEIS: Dieses Protokoll für den TDT-Test beschreibt die Verfahren zur Herstellung der Geschmackslösungen und zur Bestimmung der Geschmacksnachweisschwellen für Saccharose, NaCl oder MSG am Beispiel von Saccharose. Diese Methode wurde vom Office of Regulatory Affairs an der University of Pennsylvania genehmigt. Für die hier beschriebenen Forschungsstudien wurde die Einwilligung nach Aufklärung von jedem erwachsenen Teilnehmer oder Elternteil / Erziehungsberechtigten von pädiatrischen Teilnehmern eingeholt. Jedes Kind im Alter von sieben Jahren oder älter wurde vor der Teilnahme informiert. Wie in Tabelle 1gezeigt, bereiten Sie 17 Lösungen im Bereich von 1 M bis 0,00010 M vor, die Viertelholzschritte voneinander entfernt sind. Verwenden Sie idealerweise Reinstwasser wie destilliertes Wasser (dH2O) als Verdünnungsmittel und aufgrund von Geschmacksproblemen12kein Leitungswasser. Kühlen Sie die Lösungen für maximal 2 Wochen, jedoch nur, wenn das unten beschriebene Protokoll eingehalten wird. Nachdem die ein informierte Zustimmung der erwachsenen Teilnehmer oder der Eltern / Erziehungsberechtigten und gegebenenfalls der Zustimmung der pädiatrischen Teilnehmer eingeholt wurde, führen Sie die Tests in einem komfortablen, privaten Raum durch, der idealerweise über ein Waschbecken für den Auswurf verfügt. Stellen Sie sicher, dass die Lösungen nicht geschluckt, sondern in die Mundhöhle geschwenkt und ausgespuckt werden. Wenn ein Waschbecken nicht verfügbar ist, stellen Sie eine große Tasse zum Spucken zur Verfügung. Stellen Sie sicher, dass das Testpersonal keine stark duftenden Produkte trägt und beschränken Sie das Gespräch auf Anweisungen oder Erklärungen der Methoden. Weisen Sie die erwachsenen Teilnehmer und die Eltern / Erziehungsberechtigten der kinderlichen Teilnehmer an, dass der Teilnehmer 1 Stunde vor dem Test nichts anderes als Wasser essen oder trinken oder Tabakprodukte (nur für Erwachsene) verwenden sollte. 2. Materialien und Rezepte zur Herstellung von Geschmacksstimulationslösungen HINWEIS: Detaillierte Anweisungen zur Herstellung der Stammlösung (1000 mmol/L; im Folgenden als Stammbezeichnet) und die 16 seriellen Verdünnungen der Stammlösung (in Viertelprotokollschritten) für Saccharose, NaCl oder MSG finden Sie hier. Tabelle 1 listet die Konzentrationen der einzelnen Verdünnungsschritte auf. Abbildung 1 zeigt die Schritte zur Herstellung der Stammlösung durch die Verdünnungsschritte 1-16. Das Volumen der gefundenen Lösung reicht aus, um Schwellenwerte für mindestens vier Teilnehmer festzulegen. Schritt Backenzahn Saccharose (g/L) NaCl (g/l) MSG (g/L) (1/4 Blockeinheiten auseinander) 0 1 Mio. 342.3 58.44 187.13 1 0,562 m 192.37 32.84 105.17 2 0,316 m 108.17 18.47 59.13 3 0,178 m 60.93 10.4 33.31 4 0,100 m 34.23 5.84 18.71 5 0,056 m 19.17 3.27 10.48 6 0,032 m 10.95 1.87 5.99 7 0,018 m 6.16 1.05 3.37 8 0,010 m 3.42 0.58 1.87 9 0,0056 m 1.92 0.33 1.05 10 0,0032 m 1.09 0.19 0.6 11 0,0018 m 0.62 0.11 0.337 12 0,0010 m 0.34 0.058 0.187 13 0,00056 m 0.19 0.033 0.105 14 0,00032 M 0.11 0.019 0.059 15 0,00018 M 0.06 0.0105 0.034 16 0,00010 M 0.03 0.0058 0.019 Tabelle 1: Konzentrationsschritte und entsprechende Molarität von Saccharose-, Natriumchlorid- (NaCl) und Mononatriumglutamatlösungen (MSG), die für die Prüfung auf geschmackliche Nachweisschwelle (TDT) erforderlich sind. Bereiten Sie Testmaterialien vor. Erhalten Sie eine lebensmittelechte Quelle für Saccharose, NaCl oder MSG. Reinigen und sterilisieren Sie alle benötigten Glaswaren (siehe Materialtabelle). Abbildung 1: Schritt-für-Schritt-Anleitung zur Herstellung von Stammlösungen durch die Verdünnungsschritte #1-16. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen. Stellen Sie eine Standardlösung her, wie in Abbildung 1A-Cdargestellt. Beschriften Sie alle Glaswaren mit dem Datum, der Art des Geschmacks und dem Lagerbestand. Wiegen Sie den Tastanten in ein Einweg-Wiegeboot auf einer Waage von 0,01 g und geben Sie es in den 2000 ml Becherbecher um.ANMERKUNG: Die zur Herstellung der Bestände erforderlichen Mengen betragen 684,60 g für Saccharose, 374,26 g für MSG und 116,88 g für NaCl. Spülen Sie mit dH2O alle im Wiegeboot verbliebenen Tastmittel ab und gießen Sie es in das Becherglas. 1500 mldH2O zugeben,um die Probe aufzulösen. Den Inhalt des Becherglases mit einem Trichter in den 2000-ml-Messkolben geben, bechern und mit mehr dH2O abspülen und das Spülwasser in den Kolben gießen. Füllen Sie den Kolben mit dH2O bis zur 2000-ml-Marke und befestigen Sie den Stopfen auf dem Kolben. Invertieren, um zu mischen, bis sich das Tastmittel aufgelöst hat. Erstellen Sie die Lösungen #1-4, wie in Abbildung 1D-Fdargestellt. Beschriften Sie 1000-ml-Messkolben mit den Nummern 1 bis 4 und entsprechenden 1000-ml-Glasflaschen mit Datum, Art des Tastants und Lager bis Schritt 4. 560 mL, 320 ml, 180 ml und 100 ml Des Materials in die Kolben 1, 2, 3bzw. 4geben. Kolben 1-4 mitdH2Obis zur 1000-ml-Marke füllen, mit Stopfen befestigen und mischen, bis sich das Tastmittel aufgelöst hat. Gießen Sie den Inhalt jedes Kolbens bei Bedarf mit einem Trichter in die entsprechende 1000 ml Glasflasche (gekennzeichnet mit Schritt 1 bis Schritt 4). Gießen Sie die restliche Brühenlösung in die Flasche mit dem Etikett Stock; Den Deckel fest verschließen und bei 4 °C in den Kühlschrank stellen. Erstellen Sie die Lösungen #5-16, wie in Abbildung 1G-Idargestellt. Beschriften Sie zwölf 1000 ml Flaschen mit Datum, Art des Tastants und Schritt 5 bis Schritt 16. Richten Sie die Flaschen in einem 4 x 4-Raster mit den Flaschen, die Lösungen der Schritte 1 – 4 enthalten, in der ersten Reihe aus (wie in Abbildung 1G-I gezeigt).HINWEIS: Diese Positionierung ermöglicht eine einfache Verdünnungsreihe, so dass sie mit dem am meisten verdünnten Schritt in der Reihe beginnt(z. B. Schritt 4)und mit dem konzentriertesten Schritt (z. B. Schritt 1) endet. Pipettieren Sie 50 ml der Schritte 1, 2, 3und 4 in die Flaschen 5, 6, 7bzw. 8. 450 ml dH2O in die Flaschen 5-8 geben, die Stopfen anbringen und zum Mischen invertieren (Abbildung 1 H). Wiederholen Sie den Vorgang, beginnend mit der zweiten Zeile. Pipettieren Sie 50 ml der Schritte 5, 6, 7und 8 in die Flaschen 9, 10, 11bzw. 12. 450 ml dH2O in die Flaschen 9-12 geben,die Stopfen anbringen und zum Mischen umkehren. Wiederholen Sie den Vorgang ab der dritten Zeile (Abbildung 1 I). Pipettieren Sie 50 ml der Schritte 9, 10, 11und 12 in die Flaschen 13, 14, 15bzw. 16. 450 ml dH2O in die Flaschen 13 – 16 geben,die Stopfen anbringen und zum Mischen umkehren. Deckel auf flaschen 1 – 16 legen,Deckel fest verschließen und im Kühlschrank bei 4 °C aufbewahren. Füllen Sie mehrere sterilisierte 120 ml beschriftete Glasflaschen mit dH2O, verschließen Sie die Deckel fest und lagern Sie sie bei 4 °C im Kühlschrank. 3. Die psychophysische Methode: TDT Präsentieren Sie den Teilnehmern Medikamentenbecher, die Lösungspaare enthalten, von denen eine eine bestimmte Konzentration eines Tastants und die anderedH2Oist.HINWEIS: Für das erste Paar ist der tastant gepaart mitdH2Odie Konzentrationsstufe 10 bei der Bestimmung der Saccharoseschwellen und die Stufe 12 bei der Bestimmung der NaCl- oder MSG-Schwellenwerte. Die Konzentrationen von Tastant im ersten Schritt wurden gewählt, weil jede ein paar Schritte unter der durchschnittlichen Nachweisschwelle für diesen bestimmten Tastanten liegt. Dennoch ist der TDT ein zuverlässiges Instrument zur Messung von Schwellenwerten, unabhängig davon, ob diese über oder unter dem Durchschnitt liegen. Bitten Sie die Teilnehmer, beide Lösungen zu probieren, ohne zu schlucken, und spülen Sie ihren Mund zwischen den Verkostungen mit dH2O aus. Weisen Sie sie an, auf den Medizinbecher zu zeigen, von dem sie denken, dass er einen Geschmack hat oder der anders schmeckt als Wasser.HINWEIS: Die Konzentration des Tastants, der während der nachfolgenden Paare präsentiert wird, hängt davon ab, ob die Reaktion des Teilnehmers korrekt war oder nicht(d.h.der Teilnehmer zeigte auf den Tastanten). Die Methode ist ein Forced-Choice-Verfahren, was bedeutet, dass die Teilnehmer nicht mit “weder noch” oder “Ich weiß es nicht” antworten können. Vielmehr müssen sie eine der beiden Lösungen wählen. Die Methode ist ein Treppenverfahren, da die Geschmacksreize in aufsteigender (höhere Konzentrationen von Tastant) oder absteigender (niedrigere Konzentrationen von Tastant) Reihenfolge dargestellt werden, abhängig von der Reaktion des Teilnehmers13. Zur Vereinfachung der Beschreibung wurden Anweisungen für die Herstellung der Saccharoseserie und die Bestimmung der Saccharosenachweisschwellen bereitgestellt. Die Methoden für MSG und NaCl sind mit zwei Ausnahmen identisch: (a) Die Konzentration des Tastants, die zur Herstellung der Stammlösung benötigt wird, unterscheidet sich(Tabelle 1),und (b) wie oben erwähnt, ist die Konzentration, mit der die Prüfung beginnt, Schritt 12 für NaCl oder MSG anstelle von Schritt 10 für Saccharose. Beschränken Sie bei der Beurteilung der Nachweisschwellen in der pädiatrischen Population die Tests auf einen einzigen Tastanten pro Sitzung.HINWEIS: Erwachsene können alle drei Schwellenwerte in einer einzigen Sitzung erreichen. Abbildung 2: Schwellenwert-Tracking-Raster. (A) Aufzeichnung von Geschmackserkennungsschwellen. (B) Einrichtung eines Trays. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen. 4. Vorbereitung der Materialien vor der Prüfung Generieren Sie eine Randomisierungssequenz für die Reihenfolge der Darstellung von Stimuli innerhalb von Paaren und füllen Sie die oberste Zeile des Tracking-Gitters (Abbildung 2A) für jedes Paar aus, indem Sie W in die Box legen, wenn Wasser zuerst kommt, oder T, wenn Tastant zuerst kommt. Entfernen Sie die Flaschen, die Lösungen (Schritte 0 – 16) und dH2O enthalten, aus dem Kühlschrank und geben Sie ~ 120 ml der Lösung für jeden Schritt vor der Prüfung in entsprechend gekennzeichnete 120 ml sterilisierte Glasflaschen. Bringen Sie Schritt 0 – 16 Flaschen in den Kühlschrank zurück und lassen Sie die übertragenen Lösungen auf Raumtemperatur ausgleichen. Beschriften Sie zwei 12-Tassen-Muffinpfannen mit der Paarnummer und markieren Sie Positionen, die die dH 2 O-Medikamentenbecher miteinem W halten (Abbildung 2B).HINWEIS: Obwohl nicht bekannt ist, wie viele Paare erforderlich sind, füllen Sie die Medikamentenbecher, die sich in den W-Positionen befinden, mit 10 ml dH2O für die ersten 6 Paare. 5. Vorbereitung der Teilnehmer auf den Test Weisen Sie Erwachsene an, auf das Essen, Trinken oder die Verwendung von Tabakprodukten zu verzichten, und weisen Sie die Eltern an, ihrem kindlichen Teilnehmer mindestens 1 Stunde vor dem Testen nichts zu essen oder zu trinken zu geben. Setzen Sie einen Teilnehmer an einen Tisch vor ein Blatt Papier, das mit den Zahlen 1 und 2 beschriftet ist (Abbildung 3).HINWEIS: Die Teilnehmer sollten die Geschmacksreize erst sehen, wenn sie vor ihnen platziert werden. Dies kann erreicht werden, indem eine undurchsichtige Partition den Teilnehmer vom Ermittler trennt. Erlauben Sie den Teilnehmern, sich mindestens 10 Minuten lang an den Testraum und den Tester zu gewöhnen. Verwenden Sie eine Stoppuhr, um die Interstimulusintervalle von 10 s zu messen (Zeit vom Auswurf des ersten Reizes bis zum Schlürfen des zweiten Reizes). Abbildung 3: Kind, das an einem Test zum Nachweis der Geschmacksschwelle teilnimmt. Ein Paar Lösungen wird auf dem Tisch vor dem Teilnehmer in der Reihenfolge platziert, in der es probiert werden sollte. Die Teilnehmerin wird gebeten, die Lösung in Position 1 für 5 s zu probieren, zu schleimen, ihren Mund mit dH2 O zuspülenund für die Lösung in Position 2zu wiederholen. Nach dem Probieren beider Lösungen wird der Teilnehmer gebeten, auf die Lösung hinzuweisen, die einen anderen Geschmack hat oder schmeckt als Wasser. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen. 6. Mündliche Anweisungen an die Teilnehmer Pädiatrische Teilnehmer Zeigen Sie dem Teilnehmer die Tassen und sagen Sie: “Wir werden ein Spiel mit Dingen zum Probieren spielen. Hier sind zwei Tassen. Sie werden schmecken, was sich in der ersten Tasse befindet, es um Ihren Mund schwenken, aber nicht schlucken, und ich werde Ihnen sagen, wann Sie es in der Spüle (oder Tasse) ausspucken müssen. Sie werden dann mit Wasser abspülen und schmecken, was sich in der zweiten Tasse befindet. Ich werde Ihnen sagen, wann Sie es ausspucken sollen. Dann möchte ich, dass Sie auf denjenigen hinweisen, der anders schmeckt als Wasser. Wenn Sie sich nicht sicher sind, raten Sie einfach. Sie werden dann Ihren Mund zweimal mit Wasser abspülen, und wir werden dies erneut tun. Es gibt keine richtige oder falsche Antwort; wir wollen wissen, welches Ihrer Meinung nach einen Geschmack hat.” Belohnen Sie den Teilnehmer nach jeder Antwort mit “Danke. Du machst einen guten Job!” Jugendliche und Erwachsene Zeigen Sie dem Teilnehmer die Tassen und sagen Sie: “Wir geben Ihnen Lösungen nach Geschmack. Hier sind zwei Tassen. Sie werden schmecken, was sich in der ersten Tasse befindet, es um Ihren Mund schwenken, aber nicht schlucken, und ich werde Ihnen sagen, wann Sie es in der Spüle (oder Tasse) ausspucken müssen. Sie werden dann mit Wasser abspülen und schmecken, was sich in der zweiten Tasse befindet. Ich werde Ihnen sagen, wann Sie es ausspucken sollen. Dann möchte ich, dass Sie auf denjenigen hinweisen, der anders schmeckt als Wasser. Wenn Sie sich nicht sicher sind, raten Sie einfach. Sie werden dann Ihren Mund zweimal mit Wasser abspülen, und wir werden dies erneut tun. Es gibt keine richtigen oder falschen Antworten; wir wollen wissen, welches Ihrer Meinung nach einen Geschmack hat.” Belohnen Sie den Teilnehmer nach jeder Antwort mit “Danke. Du machst einen guten Job!” 7. Prüferanweisungen: Geschmackserkennungsschwellen Wie auf dem Tracking-Raster angegeben, beginnen Sie bei Schritt 10 für Saccharose (oder Schritt 12 für NaCl oder MSG). Legen Sie zwei Medikamentenbecher, von denen einer 10 ml Schritt 10 und der andere dH2 O enthält, auf das Blatt Papier mit 1 und 2 vor den Teilnehmer ( Abbildung3).HINWEIS: Die Anzahl, auf die das Wasser oder die Geschmackslösung gelegt wird, wird durch die generierte, randomisierte Reihenfolge der Reizpräsentation bestimmt. Zum Beispiel ist in Abbildung 2die randomisierte Reihenfolge für Paar 1 W (Wasser zuerst), so dass der Becher, der Wasser enthält, in Position 1ist, und derjenige, der Schritt 10 enthält, ist in Position 2. Weisen Sie den Teilnehmer an, die Lösung in Position 1 durch Schwenken zu probieren. Nach 5 s weisen Sie den Teilnehmer an, zu schleimen, den Mund mit Wasser zu spülen und erneut zu schleimen. Weisen Sie den Teilnehmer an, die Lösung in Position 2 durch Schwenken zu probieren und nach 5 s zu erwarten. Bitten Sie den Teilnehmer, auf die Lösung hinzuweisen, die einen anderen Geschmack hat oder schmeckt als Wasser. Wenn der Teilnehmer weder das eine noch das andere sagt, weisen Sie den Teilnehmer an, einen auszuwählen.HINWEIS: Die Teilnehmer können nicht zurückgehen und eine der beiden Lösungen erneut probieren und müssen eine der beiden auswählen. Nachdem sie ihre Wahl getroffen haben, weisen Sie sie an, ihren Mund mit Wasser zu spülen und ein Pluszeichen (+) auf das Gitter zu setzen, wenn der Teilnehmer die Tasse mit dem Tastanten(korrekte Reaktion)ausgewählt hat, oder ein Minuszeichen (-), wenn sie die Tasse mit Wasser(falsche Antwort)gepflückt haben. Fahren Sie mit dem zweiten Paar fort und beachten Sie, dass die Konzentration des Tastants von der Reaktion des Teilnehmers für das erste Paar abhängt. Wenn der Teilnehmer für das erste Paar falsch war (der Teilnehmer wählte W),dann gehen Sie auf der Gittertafel nach oben und beachten Sie, dass der Tastant im zweiten Paar die nächsthöhere Konzentration ist (Schritt 9). Wenn der Teilnehmer richtig lag (Tgewählt), dann beachten Sie, dass der Tastant im zweiten Paar derselbe Schritt 10ist. Beziehen Sie sich auf das Raster für die Reihenfolge der Darstellung(W oder T zuerst). Wiederholen Sie diesen in den Schritten 7.2-7.5 beschriebenen Vorgang. Wenn der Teilnehmer bei Schritt 10 zweimal hintereinander richtig liegt (beide Male T wählt), dann denken Sie daran, dass das nächste Paar die nächstniedrigere Konzentration enthält (Schritt 11). Ist der Teilnehmer für Paar 2 falsch (Picks W),geht es auf dem Gitter nach oben zur nächsthöheren Konzentration (Schritt 9). Setzen Sie diesen Prozess fort und bewegen Sie das Raster mit jeder falschen Antwort auf die nächsthöhere Konzentration oder nach zwei richtigen Antworten hintereinander auf die nächst niedrigere Konzentration. Kreisen Sie die Stufen auf dem Gitter ein, wo es eine Umkehrunggibt – eine Richtungsänderung in der Genauigkeit der Antwort des Teilnehmers, das heißt, wenn der Teilnehmer entweder mehr oder weniger erfolgreich darin wird, den Tastanten zu identifizieren, wenn er die nächsten Schritte auf der Treppe probiert.ANMERKUNG: Insbesondere geht der Teilnehmer von der nichten Identifizierung von T in einem Schritt (-) zur erfolgreichen Identifizierung von T im nächsten konzentrierteren Schritt zwei Mal hintereinander (++) über, oder der Teilnehmer geht von der erfolgreichen Identifizierung von T zweimal im selben Schritt (++) zum Versäumnis über, T zu identifizieren, wenn der nächste weniger konzentrierte Schritt gegeben wird; Dieser Fehler kann entweder während der ersten oder zweiten Darstellung des weniger konzentrierten Schritts (- oder +- )auftreten. Fahren Sie mit dem Geschmackstest fort, bis vier Umkehrungen erreicht sind, und listen Sie die Schrittzahlen dieser vier Umkehrungen auf. Stellen Sie fest, dass die vier Umkehrungen die gewünschten Kriterien erfüllten. d.h.aufeinanderfolgende Umkehrungen sind nicht mehr als zwei Schritte voneinander entfernt, und es gibt zwei Sätze von Paaren, in denen der Teilnehmer das T zweimal im selben Schritt korrekt identifiziert hat. STOP und gehen Sie zu 7.13, um den Erkennungsschwellenwert zu berechnen. Alternativ können Sie feststellen, dass die vier Umkehrungen die Kriterien nicht erfüllten. d.h.aufeinanderfolgende Umkehrungen sind mehr als 2 Schritte voneinander entfernt, oder mindestens 2 Sätze von Paaren sind nicht vorhanden, in denen der Teilnehmer das T zweimal im selben Schritt korrekt identifiziert hat. Fahren Sie mit dem Testen fort, bis vier Umkehrungen die Kriterien erfüllen oder der Teilnehmer die Spitze des Rasters erreicht (Schwellenwert ist 1 M(Bestand)) oder weiterhin korrekte Antworten liefert und den unteren Rand des Rasters erreicht, wobei er in Schritt 16 zweimal korrekte Antworten gibt (Schwellenwert ist 0,00010 M (Schritt 16)). Bestimmen Sie die Erkennungsschwelle des Teilnehmers, indem Sie das arithmetische Mittel der Log-Werte der Molarität dieser vier Umkehrungen berechnen:arithmetisches Mittel = (log-Konzentrationsschritt der Umkehrung 1 + log-Konzentrationsschritt der Umkehrung 2 + log-Konzentrationsschritt der Umkehrung 3 + log-Konzentrationsschritt der Umkehrung 4) / 4.ANMERKUNG: Dies entspricht der Berechnung des geometrischen Mittelwerts der Konzentrationen der letzten vier Umkehrungen: Entsorgen Sie die unbenutzten Geschmackslösungen, die während der Vorbereitung der Testmaterialien in 120-ml-Flaschen überführt wurden.

Representative Results

Abbildung 4 zeigt die Tracking-Grid-Ergebnisse von vier repräsentativen Teilnehmern (A-D). Umkehrungen, bei denen es sich um Änderungen in der Richtung der Antworten des Teilnehmers handelt, werden durch Kreise gekennzeichnet und in der Reihenfolge ihres Auftretens nummeriert, um zu veranschaulichen, wann die Kriterien erfüllt sind. Umkehrungen werden farbcodiert, um zu veranschaulichen, wann die Richtungsänderung von falsch zu richtig (grün) oder von richtig zu falsch (rot) geht. Abbildung 4A zeigt das Tracking-Raster eines Teilnehmers, dessen Antworten die Kriterien innerhalb der ersten vier Umkehrungen erfüllten. In der Reihenfolge des Auftretens traten Umkehrungen für diesen Teilnehmer in den Schritten 8, 9, 8und 10 auf. Diese Sequenz erfüllte die Kriterien, weil (a) es nicht mehr als zwei Schritte zwischen zwei aufeinanderfolgenden Umkehrungen gab (Schritt 8 vs 9, 9 vs 8, 8 vs 10) und (b) es zwei Sätze von Paaren gab, in denen der Teilnehmer das T zweimal im selben Schritt korrekt identifizierte (8 ). Die Nachweisschwelle für diesen Teilnehmer wird durch das geometrische Mittel der Konzentrationen dieser vier Umkehrungen bestimmt: Geometrisches Mittel = 0,0065 M Abbildung 4B zeigt das Tracking-Gitter eines Teilnehmers mit einer relativ hohen Saccharose-Nachweisschwelle (geringe Sensitivität), dessen Reaktionen in den ersten vier Umkehrungen die Kriterien nicht erfüllten. In der Reihenfolge des Auftretens traten die ersten vier Umkehrungen bei den Schritten 9, 10, 8und 9 auf. Obwohl diese Umkehrungen innerhalb von zwei Schritten voneinander lagen (9 vs 10, 10 vs 8, 8 vs 9), gab es keine zwei Sätze von Paaren, in denen der Teilnehmer das T zweimal im selben Schritt korrekt identifizierte (8 vs 9). Diese Umkehrungen bildeten ein aufsteigendes Muster; Daher wurden die Kriterien nicht erfüllt und die Tests fortgesetzt. Die Umkehrungen 6-9 erfüllten die Kriterien, da es (a) nicht mehr als zwei Schritte zwischen zwei aufeinanderfolgenden Umkehrungen gab ( Schritt8 vs 6, 6 vs 7, 7 vs 6) und (b) zwei Sätze von zwei richtigen Antworten hintereinander im selben Schritt erhalten wurden ( Schritt6 ). Die Nachweisschwelle für diesen Teilnehmer wird durch das geometrische Mittel der Konzentrationen dieser vier Umkehrungen bestimmt: Geometrisches Mittel = 0,021 m Abbildung 4C zeigt das Tracking-Gitter eines Teilnehmers mit einer relativ niedrigen Saccharose-Nachweisschwelle (hohe Sensitivität), dessen Reaktionen in den ersten vier Umkehrungen die Kriterien nicht erfüllten. Umkehrungen traten bei den Schritten 9, 10, 9und 13 auf. Obwohl in zwei Paaren (Paare 3-4 und 7-8)der Teilnehmer den Tastanten zweimal im selben Schritt ( Schritt9) korrekt identifizierte, gab es mehr als zwei Schritte zwischen den Umkehrungen 3 und 4 ( Schritt9 vs 13). So wurden die Tests fortgesetzt. Die letzten vier Umkehrungen (Schritte 13, 12, 13, 12) erfüllten die Kriterien, weil (a) es nicht mehr als zwei Schritte zwischen zwei aufeinanderfolgenden Umkehrungen gab (13 vs 12) und (b) der Teilnehmer die gleiche Konzentration (Schritt 12) korrekt identifizierte, wenn die Paare 17-18 und 20-21 gegebenwurden. . Die Nachweisschwelle für diesen Teilnehmer wird durch das geometrische Mittel der Konzentrationen dieser vier Umkehrungen bestimmt: Geometrisches Mittel = 0,00075 M Abbildung 4D zeigt das Tracking-Gitter eines Teilnehmers mit einer relativ hohen Saccharose-Nachweisschwelle (geringe Sensitivität), dessen Reaktionen die Kriterien innerhalb der ersten vier Umkehrungen erfüllten (Schritte 6, 7, 5, 8). Es gab nicht mehr als zwei Schritte zwischen zwei aufeinanderfolgenden Umkehrungen (6 vs 7, 7 vs 5, 5 vs 8), und der Teilnehmer identifizierte korrekt die gleiche Konzentration ( Schritt6), wenn er die Paare 7-8 und 13-14erhielt. Die Nachweisschwelle für diesen Teilnehmer wird durch das geometrische Mittel der Konzentrationen dieser vier Umkehrungen bestimmt: Geometrisches Mittel   = 0,024 m Abbildung 4: Tracking-Raster. (A-D) Repräsentative Daten von vier Probanden. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Discussion

Der TDT-Test ist ein zweistufiges, erzwungenes Wahlverfahren, bei dem strenge Regeln zur Erfüllung der Kriterien als bei früheren Methodenverwendet werden 12, wodurch ein stabileres Ergebnismaß gewährleistet wird. Unter Verwendung von Kriterien, die am Monell-Jefferson Chemosensory Clinical Research Center2festgelegt wurden, ist die TDT eine zuverlässige Swish-and-Spit-Methode, die die niedrigste Konzentration von Saccharose, NaCl oder MSG in Lösung misst, die durch Geschmack bei Personen ab 6 Jahren nachgewiesen werden kann. Wenn sie wie beschrieben abgeschlossen werden, einschließlich der Verstärkung der Teilnehmer, ihren Mund vor und nach jeder Verkostung zu spülen, sind die Ergebnisse zuverlässig und schnell und geben Einblick in eine wichtige Dimension des Geschmacks, die unabhängig von Hedonik ist8.

Obwohl die Anwendung psychophysischer Werkzeuge zur Messung dieser Geschmacksdimension in diesem Bereich gut etabliert ist, wurden viele Methoden nicht für den Einsatz bei Kindern14validiert. Es gibt mehrere kritische Schritte im Protokoll, von denen einige besonders für Kinder gelten [siehe auch Referenz15]. Erstens sollten sich die Kriterien für das Erreichen des Schwellenwerts nicht allein auf das Auftreten von vier Umkehrungen stützen oder aufgrund des Alters des Teilnehmers variieren. Vielmehr sollte es maximal zwei Verdünnungsschritte zwischen zwei aufeinanderfolgenden Umkehrungen geben, und die Reihe der Umkehrungen sollte kein aufsteigendes Muster bilden, was der Fall sein kann, wenn der Teilnehmer einfach nur rät oder sich nicht um die Aufgabe kümmert. Diese zusätzlichen Kriterien, die auf der Grundlage der klinischen Erfahrung2festgelegt wurden, ermöglichen die Bewertung der Funktionsweise des Geschmackssystems des Individuums, zum Teil, weil sie auf falsch positive Ergebnisse kontrollieren, insbesondere wenn der Teilnehmer einfach16schätzt.

Zweitens ist das Verfahren eine erzwungene Wahl, wenn die Teilnehmer also antworten, dass “keine” oder “beide” Lösungen einen Geschmack haben, wird diese Antwort nicht akzeptiert. Vielmehr wird ihnen gesagt, sie sollen “raten”. Während der TDT haben die Teilnehmer oft das Gefühl, dass sie raten, aber das sollte nicht als Beweis dafür akzeptiert werden, dass sie sich der Geschmacksreize überhaupt nicht bewusst sind17. Darüber hinaus können Individuen in ihren internen Kriterien dafür, was ein Geschmacksempfinden ausmacht, und daher in ihrer Bereitschaft zu sagen, dass eine Lösung einen Geschmack hat oder nicht, variieren. Drittens, weil die Aktualität des Essens die Geschmackswahrnehmung beeinflusst18, ist die Standardisierung der Zeit, seit der Teilnehmer zuletzt etwas anderes als Wasser gegessen oder getrunken hat, wichtig, um die durch sensorische Anpassung oder Verbesserung verursachte Variabilität zwischen den Subjekten zu reduzieren. Viertens sind die hierin verwendeten Taststoffe schmackhaft und werden in Lösung und nicht in einer Lebensmittelmatrix präsentiert. Wenn eine Nahrungsmatrix verwendet wird, können längere Interstimulusintervalle erforderlich sein, damit Lebensmittel den Gaumen reinigen können. Während diese Methode verwendet wurde, um Nachweisschwellen für saure oder bittere Tastanten bei Erwachsenen zu messen2,11, kann ihre Verwendung zur Messung von Nachweisschwellen für ungenießbare Tastanten bei einigen kleinen Kindern aufgrund ihrer erhöhten Empfindlichkeit gegenüber einigen bitteren Tastanten und ihrer potenziellen Mangelnden Bereitschaft, weiterhin teilzunehmen, problematisch sein19.

Ein Forced-Choice-Verfahren, bei dem bis zu vier Paare aufsteigender Konzentrationen von bitter schmeckenden Lösungen und dH2O präsentiert werden, war für pädiatrische Populationen erfolgreich19,20. Fünftens, eingebettet in den Kontext eines Spiels, ist die Methode sensibel für die kognitiven und sprachlichen Einschränkungen von Kindern und erfordert nur, dass der Teilnehmer auf die Tasse zeigt, die den Geschmack enthält. In einer kürzlich durchgeführten Studie gaben 80% der Kinder im Durchschnitt 15 Minuten lang anhaltende Aufmerksamkeit und erreichten das Kriterium8. Solche Informationen über die Erledigung der Aufgaben sollten gemeldet werden, insbesondere wenn pädiatrische Populationen untersucht werden.

Die vorliegende Methode hat reale Relevanz und wurde zur Beurteilung der Nachweisschwellen für die anderen grundlosen Geschmäcker von Sauer (Zitronensäure) und Bitter (Chinin)2 und bei Erwachsenen unterschiedlichen Altersverwendet 8. Da die Methode keine verbalen Antworten erfordert, sollten die Anweisungen leicht in andere Sprachen übersetzt werden21, was sie zu einem wertvollen psychophysischen Werkzeug für Wissenschaftler weltweit macht. Wie bei allen anderen psychophysischen Methoden wird es jedoch wahrscheinlich Einschränkungen bei der Anwendung geben, insbesondere bei jüngeren Kindern. Das Verfahren kann für Kinder schwieriger zu erreichen sein als für Erwachsene. In einer Studie erreichten 20% der Kinder die Kriterien nicht, verglichen mit 5% der Erwachsenen8. Zu den Gründen für die Nichtvervollständigung gehörten unkonzentriertes Verhalten, das Nichtverstehen der Aufgabe oder Müdigkeit und Unfähigkeit, fortzufahren.

Erkenntnisse aus Studien, die diesen Geschmack TDT verwendeten, haben wesentlich zur Diagnose einer Geschmacksalterung in der Klinik beigetragen und das Verständnis dafür gefördert, wie sich die Geschmacksempfindlichkeit mit dem Alter und dem Gesundheitszustand ändert. Die klinische Bewertung von Patienten ergab, dass Saccharose-Nachweisschwellen ≥ 0,025 M für beide Geschlechter und NaCl-Nachweisschwellen ≥ 0,012 M für Männer oder ≥ 0,010 M für Frauen als abnormal angesehen werden2. Bei Erwachsenen gibt es einen allmählichen Rückgang der Geschmacksempfindlichkeit für süße, salzige, saure und bittere Geschmäcker, der sich bis ins achte Jahrzehntfortsetzt 22. Jüngere Erwachsene haben typischerweise niedrigere Geschmackserkennungsschwellen (sind empfindlicher) als ältere Erwachsene22,23,24,25. Kinder und Jugendliche haben jedoch Geschmacksschwellen für Saccharose, die höher (weniger empfindlich)8 und niedriger (empfindlicher) sind als die von Erwachsenen für den bitteren Geschmack von Propylthiouracil, wobei das Erwachsenenmuster während der Adoleszenzauftritt 19,26.

Es hat sich gezeigt, dass Geschmackserkennungsschwellen mit Gesundheitsindikatoren zusammenhängen. Zum Beispiel korrelierten Salzgeschmacksnachweisschwellen positiv mit dem systolischen Blutdruck bei Kindern, die normalgewichtig waren7, während Kinder mit zentraler Fettleibigkeit niedrigere Nachweisschwellen für Saccharose (empfindlicher) hatten als solche ohne zentrale Fettleibigkeit4, mit ähnlichen Befunden bei Jugendlichen27. Der Zusammenhang zwischen Fettleibigkeit und Saccharose-Nachweisschwellen wurde jedoch bei erwachsenen Frauen nicht beobachtet, und erwachsene Frauen mit Fettleibigkeit hatten höhere Nachweisschwellen (waren weniger empfindlich) für den herzhaften Geschmack von MSG9.

Während die Forschung über die Unterschiede in den Nachweisschwellen zwischen Kindern und Erwachsenen begrenzt ist, ist bekannt, dass Saccharose-Geschmackserkennungsschwellen keine süßen Geschmackspräferenzen oder überhöhten Intensitätsbewertungen von der Kindheit bis zum Erwachsenenalter vorhersagen8,28,29, was einen weiteren Beweis dafür liefert, dass die Geschmacksempfindlichkeit eine ausgeprägte Geschmacksdimension darstellt, die unabhängig von Präferenzen ist und somit auf verschiedene zugrunde liegende Mechanismen hindeutet. Ein besseres Verständnis des komplexen Zusammenspiels von Alter, Ernährungsgewohnheiten, Gesundheitszustand und Empfindlichkeit des Geschmackssystems und ob sich solche Wechselwirkungen zwischen den primären Tastanten unterscheiden, ist ein wichtiger Bereich für die zukünftige Forschung.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Dr. Joseph wird vom National Institute of Alcohol Abuse and Alcoholism (Z01AA000135) und dem National Institute of Nursing Research (NINR) (1ZNR0000035-01) und NIH Distinguished Scholar Unterstützt. Dr. Mennella wird von den National Institutes of Deafness and Other Communication Disorders (NIDCD) Grants DC016616 und DC011287 unterstützt; Dr. Cowarts Bemühungen zur Verfeinerung des TDT-Tests wurden durch den NIDCD-Zuschuss P50 DC000214 unterstützt; und Dr. Pepino wird vom Stipendium der American Diabetes Association (ADA) 1-19-ICTS-092 und vom HATCH Project 698-921 des USDA National Institute of Food and Agriculture (NIFA) unterstützt. Der Inhalt liegt in der alleinigen Verantwortung der Autoren und stellt nicht unbedingt die offiziellen Ansichten von NIH, NINR, NIDCD, ADA oder USDA NIFA dar. Die Förderorganisationen hatten keine Rolle bei der Konzeption und Durchführung der Studie; bei der Erhebung, Analyse und Interpretation der Daten; oder in der Vorbereitung oder im Inhalt des Manuskripts.

Materials

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
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References

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Joseph, P. V., Mennella, J. A., Cowart, B. J., Pepino, M. Y. Psychophysical Tracking Method to Assess Taste Detection Thresholds in Children, Adolescents, and Adults: The Taste Detection Threshold (TDT) Test. J. Vis. Exp. (170), e62384, doi:10.3791/62384 (2021).
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