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A New Brewing Science Study in the Twenty-First Century Fused with Brain Science—Measurement of Human Brain Activity for Beer Bitterness

MBAA TQ vol. 43, no. 1, 2006, pp. 19-25  |  VIEW ARTICLE

Hirotaka Kaneda (1,2), Naomi Goto (2), Tatsu Kobayakawa (2), Masachika Takashio (1), and Sachiko Saito (2). 1. Frontier Laboratories of Value Creation, Sapporo Breweries, Ltd., 10, Okatohme, Yaizu-shi, Shizuoka 425-0013, Japan. 2. National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Higashi 1-1, Tsukuba-shi, Ibaraki 305-8566, Japan.

Abstract
One of the ultimate questions for brewing scientists may be where and how human beings identify beer tastes and odors and evaluate their pleasantness. To answer this question, the fusion of brewing science studies with brain science and psychological studies will be indispensable. We tried to noninvasively detect the human brain activity evoked by beer bitterness by using magnetoencephalography (MEG). The MEG measures the magnetic field outside the scalp with a superconducting quantum interference device magnetometer. An equivalent current dipole (ECD) can be mathematically calculated from the distribution of the magnetic fields on the scalp. A taste delivery system presented deionized water and beer to the tongue. The duration of each stimulus was 600 ms in one trial (40 total trials) and the interstimulus interval was about 30 s. The MEG measured the changes in the magnetic fields on the scalp based on the brain activation in recognition of the beer tastes. Although the magnetic fields did not significantly change during the stimulation with water and beer, an increase in the magnetic fields was observed for the stimulus of beer with the addition of isohumulones, indicating specific brain activation for isohumulones. The ECDs for the stimulation with beer enriched with isohumulones, placed on a subject’s three-dimensional magnetic resonance imaging, were located at the transition between the parietal operculum and the insular cortex (area G) with a latency at 326.7 ± 115.5 ms. The results indicated that the brain activity stimulated by beer bitterness could be detected. Our studies will be the first step in the fusion of brewing science with brain science, leading to the clarification of the evaluation mechanisms for the pleasantness of beer tastes and to supporting the sensory evaluation studies of beer tastes.

Keywords: beer, bitter taste, brain activation, isohumulones, magnetoencephalography

 

Síntesis
Una de las preguntas intrigantes que les queda a los científicos cerveceros es donde y como las personas identifican los sabores y aromas de cerveza y evalúan cuán agradable es. Para responder esta pregunta será indispensable integrar la ciencia cervecera con la ciencia cerebral y estudios psicológicos. Los autores trataron de detectar, por métodos no invasivos, la actividad cerebral humana que evoca el amargor de la cerveza mediante magnetoencefalografía (MEG). El MEG mide el campo magnético fuera del cuero cabelludo con un magnetómetro que usó un dispositivo que mide la interferencia de quánta superconductores. Se puede calcular una corriente equivalente bipolar (ECD) según la distribución de los campos magnéticos en el cuero cabelludo. Un sistema de entrega sensorial presenta agua desionizada y cerveza a la lengua. La duración de cada estímulo fue de 600 ms en una prueba (de 40 pruebas en total) y el intervalo interestímulo fue de unos 30 s. El MEG mide los cambios en los campos magnéticos en el cuero cabelludo ocasionados por la activación cerebral al reconocer el sabor de cerveza. Aun cuando los campos magnéticos no variaban significativamente durante la estimulación con agua y cerveza, sí se observó un aumento en el campo magnético con cerveza al añadir isohumulonas, indicando una activación cerebral específica para isohumulonas. Los ECD para la estimulación con cerveza enriquecida con isohumulonas, colocados sobre una imagen de resonancia magnética tridimensional, se situaron en la transición entre la operculum parietal y el cortex insular (área G) con una latencia a 326,7 ± 115,5 ms. Los resultados indican que la actividad cerebral estimulada por amargor de cerveza sí puede ser detectado. Este estudio es el primer paso en la fusión de ciencia cervecera con ciencia cerebral, conduciendo a la clarificación de los mecanismos de evaluación para el agrado de sabores de cerveza, respaldando así los estudios de evaluación sensorial de sabores de cerveza.

Palabras claves: cerveza, sabor amargo, activación cerebral, isohumulonas, magnetoencefalografía

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