Wrażliwość chemosensoryczna człowieka jest cechą indywidualną, zależną od wielu czynników zewnętrznych oraz metabolicznych [Sorensen, 2003]. Określić ją można poprzez wyznaczenie wartości progowych - progów wrażliwości smakowej i węchowej - obejmujących swym zakresem próg wyczuwalności oraz próg rozpoznania, które służą do scharakteryzowania aparatury pomiarowej - percepcji człowieka.
Mianem wartości progowej bodźca określa się takie minimalne jego natężenie, które powoduje pobudzenie receptora oraz wyzwolenie w neuronach czuciowych impulsów nerwowych przekazywanych do ośrodkowego układu nerwowego [Coren, 1994]. Próg wyczuwalności to najmniejsze stężenie substancji smakowej, które wywołuje uchwytne wrażenie, połączone z brakiem jego identyfikacji. Natomiast próg rozpoznania charakteryzuje najmniejsze natężenia bodźca wywołujące wrażenie możliwe do identyfikacji [Polski Komitet Normalizacyjny, 1998; Gawęcki, 2007].
W dostępnej literaturze istnieją zróżnicowane kryteria podziału metod badania czynności funkcjonalnej zmysłu smaku i węchu.
Jednym z kryteriów podziału, jest oczekiwany wynik oceny sprawności funkcjonalnej zmysłu smaku i węchu. W tej grupie metod wyróżnia się metody jakościowe, których celem jest stwierdzenie istnienia wrażliwości lub jej braku oraz metody ilościowe, w których wrażliwość smakową przedstawia się w postaci wartości liczbowych. Metody ilościowe badające reakcje człowieka na bodźce smakowe określa się mianem gustometrii.
Inne kryterium podziału stosowanych metod stanowi rodzaj bodźca zastosowanego podczas oceny. Biorąc to pod uwagę wyodrębniono metody swoiste, w których wrażenie smakowe wywoływane jest za pomocą roztworów substancji o różnych smakach stanowiących fizjologiczny bodziec dla receptorów, a także metody nieswoiste - w których bodźcem wywołującym wrażenie smakowe może być nieswoisty bodziec, np. prąd elektryczny.
31 Kolejnym czynnikiem klasyfikującym metody badania zmysłu smaku jest obszar działania bodźca. W tym ujęciu wyróżnia się metody ogólne i miejscowe. W przypadku tych pierwszych bodziec działa na cały obszar błony śluzowej jamy ustnej zawierającej receptory smaku, podczas gdy w metodach miejscowych dochodzi do pobudzenia wybranych receptorów występujących na ograniczonym obszarze [Taniewski, 2007].
Metody oceny zmysłu smaku można również dzielić według innego schematu na metody subiektywne oraz obiektywne. Subiektywny sposób oceny opiera się na wyznaczeniu progów wrażliwości smakowej. Stosuje się w tym przypadku gustometrię swoistą oraz elektrogustometrię. Zaletą tych metod jest możliwość porównywania wyników, a także względna łatwość ich wykonania. Natomiast do wad zaliczyć można pojawianie się zjawiska adaptacji i zmęczenia oraz długi czas badania (ok.20 min) i wyznaczanie jedynie dolnej granicy funkcji zmysłu [Dżaman, 2008].
Metody obiektywne polegają na rejestrowaniu smakowych potencjałów wywołanych w elektroencefalografii (EEG) lub magnetoencefalografii (MEG). Tego typu badania stanowiące najnowszy kierunek w ocenie wrażliwości smakowej, nie wymagają współpracy pacjenta w rejestrowaniu wrażeń zmysłowych [Ikui, 2002]. Zasadą tych metod jest pomiar aktywności neuronów kory mózgowej w wyniku reakcji na bodziec smakowy o zróżnicowanym natężeniu [Mizoguchi, 2002].
4.1. Metody gustometryczne
Opisane poniżej metody chemosensoryczne i elektrogustometryczne są metodami subiektywnymi, ponieważ polegają na indywidualnej ocenie osoby badanej. Wybór stosowanej metody do oceny percepcji smakowej uwarunkowany jest celem badań oraz osobistym doświadczeniem osób planujących badanie [Klimacka-Nawrot, 2008].
4.1.1.Metody chemosensoryczne
Metody chemosensorycznego badania zmysłu smaku zalicza się do metod gustometrii swoistej, inaczej zwanej klasyczną. Znalazły w niej zastosowanie określone substancje smakowe odpowiadające za powstawanie bodźców chemicznych. Substancjami tymi są najczęściej: sacharoza dla wywołania wrażenia smaku słodkiego, chlorek sodu dla smaku słonego, kwas cytrynowy dla smaku kwaśnego, krystaliczna kofeina lub chlorowodorek chininy dla smaku gorzkiego oraz glutaminian jednosodowy dla smaku
32 umami [Polski Komitet Normalizacyjny, 1998]. W analizie sensorycznej stosuje się wodne roztwory w/w substancji smakowych w różnych rozcieńczeniach, bądź używa tabletek zawierających wybrane substancje smakowe. Wykorzystywane są też różne sposoby aplikacji substancji smakowych, wśród których najczęściej stosuje się przepłukiwanie jamy ustnej przygotowanymi roztworami [Polski Komitet Normalizacyjny, 1998], nakrapianie substancji na powierzchnię języka, nasączanie krążków bibułowych lub bawełnianych wacików i umieszczanie ich na wybranej powierzchni języka [Mueller, 2003].
W Polsce zalecaną przez Polski Komitet Normalizacyjny techniką badania wrażliwości smakowej jest przepłukiwanie całej jamy ustnej wodnymi roztworami substancji smakowej. Osoba badana ocenia smak szeregu rozcieńczeń wybranej substancji smakowej w kolejności od najmniejszego do największego stężenia. Podczas wykonywania oceny dochodzi do rozległego pobudzenia receptorów znajdujących się w jamie ustnej. Proponowana metoda zaleca stosowanie najwyżej trzech smaków podczas jednej sesji, w celu uniknięcia zmęczenia zmysłu smaku [Polski Komitet Normalizacyjny, 1998]. W literaturze zagranicznej taki sposób przeprowadzania oceny określa się mianem „sip-and-spit” [Schifferstein, 1992].
4.1.2. Metoda elektrogustometryczna.
Elektrogustometria jest nieswoistym badaniem ilościowym zmysłu smaku, w którym narzędziem pomiarowym jest elektrogustometr. Zasada metody polega na wyznaczeniu progu pobudliwości, jako funkcji natężenia bodźca poprzez drażnienie okolic kubków smakowych prądem elektrycznym o zróżnicowanym natężeniu [Klimacka-Nawrot, 2008]. Pobudzenie kubków smakowych prądem o różnym natężeniu (od kilku do kilkuset mikroamperów) wywołuje u osoby badanej wrażenie smaku kwaśnometalicznego, w wyniku zachodzącej pod wpływem prądu hydrolizy śliny na jony wodorowe i wodorotlenkowe oraz solami metali ciężkich, z których zbudowana jest elektroda [Stillman, 2000]. Metoda ta jest badaniem użytecznym ze względu na łatwość wykonania, szybkość i dokładność [Tomita, 2002]. Pomimo tego wykorzystuje się ją głównie do celów diagnostycznych i prognostycznych w zaburzeniach neurologicznych i laryngologicznych [Sano, 2007; Tomofuji, 2005]. Wykorzystywana jest także w ocenie wrażliwości z podziałem na kategorie smakowe, pomimo że stosowany bodziec nie jest bodźcem fizjologicznym. Wadą jej jest również brak możliwości porównania wyników
33 prezentowanych przez innych autorów, ze względu na trudność ujednolicenia metody i stosowanie różnych rozwiązań technicznych używanych elektrogustometrów [Klimacka-Nawrot, 2008].
4.2. Metody badania zmysłu węchu
Ocena funkcjonowania zmysłu węchu u człowieka może opierać się na badaniach o charakterze jakościowym lub ilościowym. Metody jakościowe polegają na zdolności identyfikacji wielu popularnych substancji zapachowych. W badaniach ilościowych stosuje się natomiast specjalnie do tego celu stworzone urządzenia tzw. olfaktometry. Wadą olfaktometrii jest brak możliwości określenia ilości substancji zapachowej pobudzającej receptory. Wady tej pozbawiona jest metoda podmuchowa Elsberga i Lewy’ego. Zasadą badania jest w tej metodzie podawanie do jamy nosowej odmierzonej ilości substancji wonnej, dzięki czemu możliwe jest wyznaczenie progu odczucia zapachu (najmniejszej ilości powietrza, która wywołuje wrażenie węchowe niemożliwe do jakościowej identyfikacji) oraz progu identyfikacji zapachu (najmniejszej ilości powietrza pozwalającej na identyfikację jakościową bodźca). Wśród metod analizy zmysłu powonienia wymienia się również, mało dokładne, badanie odruchu nosowo-łzowego testem Schirmera, polegające na wydzielaniu łez na skutek podrażnienia błony śluzowej nosa odpowiednim bodźcem chemicznym [Ponikowska, 2003].
Badanie powonienia stanowi duże wyzwanie, ze względu na trudności przeprowadzenia obiektywnej oceny. Od kilkudziesięciu lat zainteresowanie tym tematem nie wykroczyło poza ramy badań naukowych, z powodu konieczności przestrzegania rygorystycznych norm jakości, powtarzalności i obiektywności pomiarów oraz możliwości aparaturowych [Walker, 2001].
W Europie Zachodniej coraz częściej stosowanym standaryzowanym testem psychofizycznym jest UPSIT (University of Pensylvania Smell Identification Test), w którym substancje zapachowe zamknięte są w mikrokapsułkach, a zadaniem osoby badanej jest identyfikacja za pomocą listy podanych pojęć [Doty, 1984]. Zastosowanie znalazły również sztyfty zapachowe, zwane „Sniffin Sticks”, w których zapach jest uwalniany poprzez zdjęcie nakrętki [Wolfensberger, 2000]. Dość popularną obiektywną metodą jest badanie potencjałów wywołanych olfaktometrycznie, która polega na rejestracji fali pobudzenia, pojawiającej się w drogach czuciowych na skutek stymulacji receptorów bodźcem zdolnym do pobudzenia tego receptora [Obrębowski, 2006].
34 Od kilku lat prowadzone są próby zastąpienia lub naśladowania ludzkich narządów zmysłów za pomocą urządzeń elektrycznych, mierzących bodźce chemiczne przetwarzane na sygnały elektryczne. Ich celem jest opracowanie maksymalnie obiektywnych metod oceny jakości produktów, niezależnych od warunków przeprowadzanej analizy oraz wrażliwości oceniającego [Fortuna, 2007]. Realizując ten kierunek badań, stworzono „elektroniczny nos”, tj. urządzenie, które umożliwia analizę wrażeń zapachowych w sposób przypominający działanie analizatora węchowego mózgu. Zasadniczym elementem „elektronicznego nosa” jest sensor, którego zadaniem jest wychwycenie i "przyklejenie" lotnej substancji aromatycznej. Reakcją sensora na zapach jest zmiana oporności elektrycznej - przetwarzanej na sygnał elektryczny informacji chemicznej. Istnieją różne rodzaje sensorów, z których każdy jest czuły na inny rodzaj substancji bodźcowej. Analiza wielu sygnałów pozwala na identyfikację mieszaniny substancji zapachowych [Wichura, 2008].