Обоняние – терра инкогнита человеческих чувств (стр. 1 из 4)

Содержание

Введение. 2

Основная часть. Анатомическое строение обонятельной системы. 5

Заключение. 21

Литература.. 23

Введение

Способность человека различать запахи не является выдающейся.

Многие представители животного мира намного превосходят нас в этом. Но все же и мы умеем распознавать достаточно много - средний человек, как считается, может распознать до 10 000 отдельных ароматов. Но описать какой-либо запах мы можем, только сравнив его с другим, всем известным.

До недавнего времени люди мало знали о чувстве обоняния. У науки не было возможности измерить силу запаха, как, скажем, мы измеряем силу света. "Было бы хорошо, если бы один запах соответствовал короткой длине волны, а другой длинной, например, запахи розы и скунса, и Вы могли разместить каждый запах в рамках этой линейной шкалы," сказал Рэндалл Рид, исследователь HHMI (Howard Hughes Medical Institute) в Johns Hopkins University School of Medicine, который долго интересовался обонянием. "Но нет никакой шкалы запаха, так как молекулы с приятным запахом сильно отличаются друг от друга по химическому составу и объемной форме ".

Много непонятного таилось и в самой природе запахов. Хотя разных "ароматических" гипотез было изобретено немало.

Тит Лукреций Кар, автор поэмы "О природе вещей", написанной свыше двух тысячелетий назад, предложил такое объяснение чувству обоняния. Он полагал, что в полости носа есть маленькие поры, различные по размерам и формам. Всякое пахучее вещество испускает крошечные частицы, которые входят в соответствующие поры полости носа, словно ключ в замочную скважину. Позднее природу запахов ученые попытались объяснить особенностями химического состава вещества. Частицы Лукреция получили название молекул. Каждая молекула, дескать, имеет свою пространственную форму, отсюда и разница в запахах. Однако довольно скоро выяснилось, что в природе есть немало соединений-родственников, которые имеют почти одинаковое стереохимическое строение, состоят из одних и тех же атомов, а пахнут совершенно по-разному.

Теория "ключа и замка" оказалась верной лишь в самом первом приближении.

Пахучее вещество действительно должно обладать рядом определенных свойств.

Чтобы возбудить обонятельные клетки, вещества должны быть летучими, то есть они должны выделять пары, которые могли бы проникнуть в носовую полость, и быть растворимыми в воде настолько, чтобы раствориться в слизи и достичь обонятельных клеток. Что же касается формы молекул, то исследования с помощью рентгеновских лучей, инфракрасной спектрометрии, электронно-лучевого зондирования и т.д. показали, что между формой молекулы и ее запахом нет такого уж строгого соответствия.

До начала девяностых о том, как именно человек и другие млекопитающие распознают запахи, было известно довольно мало. Ученые знали, что пахучее вещество "улавливается" в носовой полости специальными обонятельными клетками, затем сигнал от них поступает в мозг, точнее, в его часть, называемую обонятельной луковицей. На этом, по большому счету, знания биологов заканчивались - как именно человек различает около 10 тысяч запахов, им оставалось лишь предполагать.

В 2004 году американцы Ричард Аксел и Линда Бак, были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине. Свое главное открытие они сделали относительно недавно - в 1991 году, изучая систему обоняния животных и человека. Можно сказать, это исследование поставило точку в изучении физиологии чувств человека.

Ключом к разгадке принципов работы обонятельной системы стало обнаружение огромного семейства из приблизительно тысячи генов, управляющих работой обонятельных рецепторов. В 2001 году Линда Бак и ее коллеги создали детальную карту обонятельной системы. Им удалось распознать "коды", которые получает мозг в ответ на тот или иной запах, а также определить, как при этом меняется поведение животного. Ученых поразило то, что в распознавании запахов задействовано более трех процентов общего количества генов организма.

Основная часть. Анатомическое строение обонятельной системы.

"Нам кажется, что мы нюхаем с помощью носа, но говорить так это все равно, что сказать, что мы слышим мочками уха," пишет Гордон Шепэрд, профессор неврологии Йельского Университета. "На самом же деле, внешняя видимая часть носа служит только для того, чтобы впустить и направить по каналу воздух, содержащий ароматические молекулы". При вдохе через нос воздух вместе с молекулами пахучего вещества (называемого обонятельным стимулом или одорантом) проходит в каждой из двух носовых полостей по щелевидному каналу сложной конфигурации, который образован продольной носовой перегородкой и тремя носовыми раковинами. Здесь воздух очищается от пыли, увлажняется и нагревается. Затем часть воздуха поступает в расположенную в верхней задней зоне канала обонятельную область, имеющую вид щели, покрытой обонятельным эпителием.

Расположенные на самом верху носовой полости позади своеобразной петли, обонятельный эпителий занимает площадь лишь в несколько квадратных сантиметров. Он содержит около 5 миллионов обонятельных нейронов, а также поддерживающие и стволовые клетки. Существует два таких участка - по одному на каждой стороне носа, расположенные по горизонтальной линии чуть пониже уровня глаза.

Каждый обонятельный нейрон в эпителии имеет, по крайней мере, 10 ресничек, которые выходят в тонкую пленку слизи, покрывающую поверхность клеток. На этих ресничках находятся белки - обонятельные рецепторы (ОР), способные избирательно связываться с определенными молекулами (лигандами), присутствующими во внешней среде.

ОР - довольно длинные белки, имеющие сложную структуру. Каждый ОР пронизывает мембрану 7 раз, образуя несколько петель вне клетки и внутри нее. Когда наружная часть рецептора связывается с лигандом, внутренняя часть рецептора меняет свою конфирмацию и тем самым передает сигнал внутрь клетки, что в конечном итоге приводит к возбуждению нейрона (генерации нервного импульса). Импульс передается по аксону («выходному» отростку нейрона) в специальный отдел нервной системы, ответственный за восприятие обонятельной информации - «обонятельную луковицу» и специальным центрам в головном мозге.

Эпителий в обеих носовых полостях у человека содержит приблизительно 10 млн. обонятельных нейронов (у кролика - около 100 млн., а у немецкой овчарки - до 225 млн). Каждый обонятельный нейрон имеет только один тип обонятельных рецепторов и воспринимает, соответственно, только один вид запахов. Аксоны нейронов, имеющих один и тот же рецептор, идут все вместе в строго определенный участок обонятельной луковицы.

Схема строения обонятельной системы. Отростки нейронов, несущих разные рецепторы, идут в разные гломерулы обонятельной луковицы.

Принимая во внимание, что общее число обонятельных нейронов у человека около 10 млн., число обонятельных рецепторов одного типа исчисляется в среднем десятками тысяч.

Обонятельная система использует комбинаторную схему для идентификации одорантов и кодирования сигнала. Согласно ей один тип обонятельных рецепторов активируется множеством одорантов и один одорант активирует множество типов рецепторов. Различные одоранты кодируются различными комбинациями обонятельных рецепторов, причем увеличение концентрации стимула приводит к возрастанию числа активируемых рецепторов и к усложнению его рецепторного кода. В этой схеме каждый рецептор выступает в качестве одного из компонентов комбинаторного рецепторного кода для многих одорантов и как бы выполняет роль буквы своеобразного алфавита, из совокупности которых составляются соответствующие слова-запахи.

От обонятельной луковицы аксоны передают информацию в первичные обонятельные участки коры головного мозга, а затем в высшие ее участки, где формируется осознанное ощущение запаха, и в лимбическую систему, которая порождает эмоциональную и мотивационную реакцию на обонятельный сигнал.

Психологические аспекты обоняния.

Возникает множество вопросов, касающихся механизмов и видов воздействия запахов на эмоциональное, психическое и физическое состояния человека. Обонятельная сфера руководит нами в сфере бессознательного, и механизмы обонятельной регуляции действуют столь же эффективно, хотя осознаются нами очень мало или не осознаются вовсе.

Информация, получаемая с помощью зрения, слуха и осязания, анализируется корой головного мозга, то есть теми же структурами, которые отвечают за восприятие и логический анализ происходящего. С обонянием все иначе - обработкой «пахучих» сигналов ведает лимбическая система, частью которой является так называемый «обонятельный мозг».

Лимбическая система возникла в процессе эволюции намного раньше, чем кора головного мозга. Она древнее и, как многие считают, примитивнее, но именно она обеспечивает то, что мы называем чутьем, интуицией или шестым чувством, именно она управляет (и небезуспешно) поведением амфибий, рептилий и птиц, у которых кора отсутствует или имеется только в зачаточном состоянии. Несколько огрубляя, можно сказать, что кора - это сознание, логика и здравый смысл, которые невозможны без речи, а лимбическая система и гипоталамус - эмоции и неосознанные разнообразные ощущения. Кора и лимбическая система - не просто разные структуры нашего мозга, они нередко работают как противники, взаимоисключающие друг друга. Чтобы согласиться с этим утверждением, не нужно быть специалистом по анатомии нервной системы - достаточно вспомнить, что вы чувствовали, когда последний раз оказывались перед выбором между тем, что нужно, и тем, чего хочется.