Обоняние человека что такое: Мозг и обоняние — все самое интересное на ПостНауке

ОБОНЯНИЯ ОРГАНЫ • Большая российская энциклопедия

Органы обоняния животных и человека. А – схема строения обонятельной сенсиллы насекомого; Б – увеличенный сегмент антенны самца бабочки павлиноглазки с боковыми ветвями и обонятельными сен…

ОБОНЯ́НИЯ О́РГАНЫ, ор­га­ны мно­го­кле­точ­ных жи­вот­ных и че­ло­ве­ка, обес­пе­чи­ваю­щие вос­при­ятие за­па­ха па­ху­чих ве­ществ (ПВ). О. о. раз­ных групп жи­вот­ных раз­ви­ва­лись в про­цес­се эво­лю­ции не­за­ви­си­мо и раз­ли­ча­ют­ся по строе­нию и рас­по­ло­же­нию. У боль­шин­ст­ва бес­позво­ноч­ных О. о. и ор­га­ны вку­са ещё не раз­де­ле­ны и со­став ок­ру­жаю­щей сре­ды ана­ли­зи­рует­ся ор­га­на­ми об­ще­го хи­мич. чув­ст­ва. У на­се­ко­мых О. о. слу­жат обо­ня­тель­ные сен­сил­лы, рас­по­ло­жен­ные гл. обр. на ан­тен­нах, у мол­лю­сков – обо­ня­тель­ные ям­ки, рас­по­ло­жен­ные на раз­ных час­тях те­ла. Не­пар­ный О. о. (обо­ня­тель­ный ме­шок) круг­ло­ро­тых от­кры­ва­ет­ся на­ру­жу не­пар­ной ноз­д­рёй. У рыб О. о. пред­став­ле­ны пар­ны­ми но­со­вы­ми ям­ка­ми, или меш­ка­ми, на пе­ред­ней час­ти го­ло­вы; на их стен­ках распо­ла­га­ют­ся пла­стин­ки со­еди­нит. тка­ни, по­кры­тые обо­ня­тель­ным эпи­те­ли­ем. У на­зем­ных по­зво­ноч­ных О. о. рас­по­ла­га­ют­ся в но­со­вой по­лос­ти. Их кон­фи­гу­ра­ция срав­ни­тель­но про­ста у зем­но­вод­ных и пре­смы­каю­щих­ся, но зна­чи­тель­но ус­лож­ня­ет­ся у мле­ко­пи­таю­щих в свя­зи с раз­ви­ти­ем сис­те­мы ко­ст­ных ра­ко­вин и за­вит­ков. Для на­зем­ных по­зво­ноч­ных ха­рак­тер­но так­же обо­соб­ле­ние час­ти обо­ня­тель­но­го меш­ка в са­мо­сто­ят. от­дел – якоб­со­нов ор­ган. У че­ло­ве­ка О. о. рас­по­ло­же­ны в верх­них но­со­вых хо­дах и вклю­ча­ют на ка­ж­дой сто­ро­не уча­ст­ки но­со­вой ра­ко­ви­ны и пе­ре­го­род­ки, по­кры­тые спе­циа­ли­зир. эпи­те­ли­ем.

За­пах ве­ществ вос­при­ни­ма­ет­ся хе­мо­ре­цеп­то­ра­ми – обо­ня­тель­ны­ми ре­цеп­тор­ны­ми клет­ка­ми. Они яв­ля­ют­ся пер­вич­ны­ми сен­сор­ны­ми (вос­при­ни­маю­щи­ми) клет­ка­ми, со­вме­щаю­щи­ми функ­цию ре­цеп­то­ра, на ко­то­рый воз­дей­ст­ву­ют ПВ, и нерв­ной клет­ки, по­сы­лаю­щей в мозг сиг­на­лы об этом воз­дей­ст­вии. Ко­ли­че­ст­во та­ких ре­цеп­тор­ных кле­ток раз­лич­но у раз­ных ви­дов жи­вот­ных (напр., у ов­чар­ки бо­лее 200 млн. обо­ня­тель­ных ре­цеп­тор­ных кле­ток, у кро­ли­ка ок. 100 млн., у че­ло­ве­ка – 10 млн.). Эти клет­ки у по­зво­ноч­ных име­ют два от­рост­ка, от­хо­дя­щие от про­ти­во­по­лож­ных кон­цов их тел. Пе­ри­фе­рич. от­рос­ток снаб­жён мно­же­ст­вен­ны­ми тон­ки­ми вы­рос­та­ми – рес­нич­ка­ми, в мем­бра­ну ко­то­рых встро­ен спе­ци­фич. бе­лок-ре­цеп­тор. Этот от­рос­ток по­гру­жён в слой сли­зи (сек­ре­та), по­кры­ваю­щей эпи­те­лий. Мо­ле­ку­лы ПВ по­сту­па­ют к О. о. мле­ко­пи­таю­щих во вре­мя вдо­ха че­рез ноз­д­ри, в мень­шей сте­пе­ни – из по­лос­ти рта, че­рез хоа­ны. ПВ рас­тво­ря­ет­ся в сек­ре­те, по­кры­ваю­щем эпи­те­лий, и дос­ти­га­ет по­верх­но­сти рес­ни­чек обо­ня­тель­ной клет­ки, где всту­па­ет в кон­такт с бел­ком-ре­цеп­то­ром. Это со­про­во­ж­да­ет­ся от­кры­ти­ем ион­ных ка­на­лов для ио­нов каль­ция и на­трия, ко­то­рые на­чи­на­ют по­сту­пать внутрь клет­ки, и сдви­гом раз­но­сти элек­трич. по­тен­циа­лов кле­точ­ной мем­бра­ны (её де­по­ля­ри­за­ции), что при­во­дит к ге­не­ра­ции нерв­ных им­пуль­сов. Вто­рой от­рос­ток – ак­сон, уча­ст­ву­ет в пе­ре­да­че воз­ник­ших им­пуль­сов. Ак­со­ны всех рецеп­тор­ных кле­ток О. о. фор­ми­ру­ют обо­ня­тель­ный нерв, на­прав­ляю­щий им­пуль­сы к од­ной из древ­ней­ших час­тей пе­ред­не­го моз­га – обо­ня­тель­ной лу­ко­ви­це, где про­ис­хо­дит пер­вич­ная об­ра­бот­ка сен­сор­ной ин­фор­ма­ции, по­сту­паю­щей от обо­ня­тель­ных ре­цеп­тор­ных кле­ток. У ря­да сум­ча­тых обо­ня­тель­ная лу­ко­ви­ца со­став­ля­ет до по­ло­ви­ны дли­ны по­лу­ша­рия го­лов­но­го моз­га, у птиц и при­ма­тов раз­ви­та сла­бо, у зу­ба­тых ки­тов от­сут­ст­ву­ет. Ак­со­ны мит­раль­ных кле­ток обо­ня­тель­ной лу­ко­ви­цы об­ра­зу­ют во­лок­на обо­ня­тель­но­го трак­та, свя­зы­ваю­щие её с вы­ше­ле­жа­щи­ми струк­ту­ра­ми го­лов­но­го моз­га, вхо­дя­щи­ми в со­став лим­би­че­ской сис­те­мы.

Рас­по­зна­ва­ние за­па­ха хи­мич. ве­ществ про­ис­хо­дит по ком­би­на­тор­но­му прин­ци­пу. ПВ ак­ти­ви­ру­ет мно­же­ст­во ре­цеп­тор­ных кле­ток (но не все) ор­га­нов обо­ня­ния; раз­ные за­па­хи рас­по­зна­ют­ся разл. их ком­би­на­ция­ми. Чис­ло воз­мож­ных ком­би­на­ций мно­го­крат­но пре­вос­хо­дит чис­ло этих кле­ток, что по­зво­ля­ет ко­ди­ро­вать и раз­ли­чать ог­ром­ное ко­ли­че­ст­во за­па­хов. ПВ воз­бу­ж­да­ют, кро­ме обо­ня­тель­ных ре­цеп­тор­ных кле­ток, так­же чув­ст­ви­тель­ные окон­ча­ния во­ло­кон трой­нич­но­го нер­ва, ко­то­рые на­хо­дят­ся в сли­зи­стой обо­лоч­ке но­са и слу­жат не­спе­ци­фич. ре­цеп­то­ра­ми об­щей хи­мич. чув­ст­ви­тель­но­сти. Уча­стие трой­нич­но­го нер­ва в фор­ми­ро­ва­нии ком­плекс­но­го ощу­ще­ния за­па­ха осо­бен­но вы­ра­же­но для ПВ с рез­ким раз­дра­жаю­щим за­па­хом (в т. ч. уксус­ная ки­сло­та и ам­ми­ак).

ВОСПРИЯТИЕ ЗАПАХОВ | Наука и жизнь

В последнее десятилетие ХХ века в науке о запахах произошла подлинная революция. Решающую роль сыграло открытие 1000 видов обонятельных рецепторов, связывающих молекулы пахучих веществ. Однако механизм передачи обонятельного сигнала в центральную нервную систему таит в себе еще много загадок.

Наука и жизнь // Иллюстрации

Пути передачи информации о запахах в головной мозг.

Схематическое изображение обонятельного эпителия. Базальные клетки являются клетками-предшественниками обонятельных рецепторных нейронов.

Изображение реснички обонятельного нейрона, сделанное с помощью флуоресцентного красителя. На мембране ресничек расположены рецепторные белки, взаимодействующие с молекулами одорантов.

Модель молекулы обонятельного рецепторного белка мыши, к которому присоединена молекула одоранта — гексанола (пурпурного цвета).

Одна из моделей процесса преобразования сигнала внутри реснички обонятельного нейрона.

Схематическое изображение комбинаторных рецепторных кодов одорантов.

Электроольфактограмма (ЭОГ) — электрический колебательный сигнал, регистрируемый специальным электродом с участка внешней поверхности обонятельного эпителия крысы.

‹

›

Открыть в полном размере

Чуть более четверти века назад в журнале «Наука и жизнь» (№ 1, 1978 г.) была опубликована статья «Загадка запаха». Ее автор, кандидат химических наук Г. Шульпин, справедливо отмечал, что современное ему состояние науки о запахах примерно такое же, как состояние органической химии в 1835 году. Тогда один из зачинателей этой науки, Ф. Велер, писал, что органическая химия представляется ему дремучим лесом, из которого невозможно выбраться. Но уже через четверть века А. М. Бутлеров, создав теорию химического строения вещества, сумел «выбраться из чащи». Шульпин выражал уверенность, что загадка запаха будет решена едва ли не быстрее, чем в случае органической химии.

И он оказался прав на все 100%! В последнее время произошел настоящий прорыв в понимании молекулярных основ обоняния. Разберем основные стадии восприятия запахов в свете современных представлений.

КАК ВОСПРИНИМАЕТСЯ ЗАПАХ

Проделаем простой опыт. Возьмем флакон с пахучей жидкостью, например духами, откроем пробку и понюхаем содержимое в спокойном ритме дыхания. Легко обнаружить, что мы ощущаем запах только во время вдоха; начинается выдох — запах исчезает.

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.

Общая поверхность, занимаемая эпителием в обеих половинках носа взрослого человека, невелика — 2 — 4 см² (у кролика эта величина равна 7-10 см², у собак — 27 — 200 см²). Эпителий покрыт слоем обонятельной слизи и содержит три типа первичных клеток: обонятельные рецепторы, опорные и базальные клетки. Влекомые воздухом пахучие молекулы проникают в носовую полость и переносятся над поверхностью эпителия. При нормальном спокойном дыхании вблизи обонятельного эпителия проходит 7 -10% вдыхаемого воздуха. Обонятельный эпителий имеет толщину приблизительно 150-300 мкм. Он покрыт слоем слизи (10-50 мкм), который молекулам одоранта предстоит преодолеть, прежде чем они провзаимодействуют со специальными сенсорными нейронами — обонятельными рецепторами.

Основная функция обонятельного рецептора состоит в выделении, кодировании и передаче информации об интенсивности, качестве и продолжительности запаха в 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).

Как известно, нейрон состоит из тела и отростков: аксонов и дендритов. Нервный импульс с одной нервной клетки на другую передается с аксона на дендрит. Диаметр утолщенной центральной части обонятельного нейрона (сомы) 5-10 мкм. Дендритная часть в виде волокнистых отростков диаметром 1-2 мкм выходит к внешней поверхности эпителия. Здесь дендриты заканчиваются утолщением, от которого отходит пучок из 6-12 ресничек (цилий) диаметром 0,2-0,3 мкм и длиной до 200 мкм, погруженный внутрь слоя слизи (у кролика число ресничек в одном рецепторном нейроне составляет 30-60, а у собак достигает 100-150). Отходящее от сомы нервное волокно (аксон) имеет диаметр около 0,2 мкм и выходит к внутренней поверхности эпителия. Здесь аксоны от соседних нейронов объединяются в жгуты (филы), доходящие до обонятельной луковицы.

СЕМИОТИКА ОБОНЯНИЯ

Для того чтобы обонятельный сигнал был воспринят нейроном, молекула одоранта связывается со специальной белковой структурой, расположен ной в нейрональной клеточной мембране. Такая структура называется рецепторным белком. Используя методы молекулярной биологии, американские ученые Линда Бак и Ричард Аксель в 1991 году установили, что обонятельные нейроны у млекопитающих содержат около 1000 различных видов рецепторных белков (у человека их меньше — около 350).

Признанием важности этого открытия стало присуждение им в 2004 году Нобелевской премии за исследования в области физиологии и медицины (см. «Наука и жизнь» № 12, 2004 г).

Каким образом рецепторы распределяются по нейронам: имеются ли отдельные представители этого семейства во всех обонятельных нейронах или каждый нейрон несет на своей мембране только один вид рецепторного белка? Как может мозг определить, какой из 1000 типов рецепторов подал сигнал? Имеющиеся данные позволяют сделать заключение о том, что на одном нейроне присутствует только обонятельный рецепторный белок одного вида. Нейроны с разными рецепторами обладают различной функциональностью, то есть в эпителии имеются тысячи различных типов нейронов. В этом случае проблема идентификации активированного запахом отдельного рецептора сводится к задаче выявления подавшего сигнал нейрона.

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.

Минимальные структурные отличия молекул одорантов, например, по функциональной группе, по длине углеродной цепи, по пространственной структуре приводят к различному рецепторному коду. Для отличительного признака молекулы одоранта, способного изменить кодировку запаха, был предложен термин «одотоп» (odotope), или детерминант запаха. Различные обонятельные рецепторы, которые распознают один и тот же одорант, могут идентифицировать различные его признаки-одотопы. Одиночный обонятельный рецептор способен «различать» молекулы, отличающиеся длиной углеродной цепочки всего лишь на один атом углерода, или молекулы, имеющие одинаковую длину углеродной цепочки, но отличающиеся функциональной группой. Учитывая, что в эпителии млекопитающих имеется приблизительно 1000 видов обонятельных рецепторов, можно полагать, что такая комбинаторная схема позволяет различить громадное число одорантов (даже человек различает до 10 000 запахов).

Полученные в последнее время результаты экспериментальных исследований свойств обонятельных рецепторных белков позволили создать на молекулярном уровне структурную модель спиральной молекулы обонятельного белка. Обонятельные рецепторные белки принадлежат к суперсемейству мембранносвязанных рецепторов. Они пересекают двухслойную липидную мембрану реснички семь раз. У содержащей 300-350 аминокислот молекулы рецепторного белка три наружные петли соединяются с тремя внутриклеточными петлями семью пересекающими мембрану трансмембранными участками.

НЕОБХОДИМАЯ СЛИЗЬ

Находящиеся в потоке воздуха молекулы одоранта, перед тем как достичь обонятельных рецепторных нейронов, должны пересечь обволакива ющий поверхность обонятельного эпителия слой слизи. Физиологические функции слоя слизи полностью до сих пор не выяснены. Не вызывает сомнения, что она создает гидрофильную оболочку для чувствительных и хрупких обонятельных рецепторов, выполняя защитную функцию. Ведь систему восприятия сигнала нужно защитить от воздействия внешней среды, то есть от молекул одорантов, среди которых могут быть достаточно опасные и химически активные вещества.

Слой слизи состоит из двух подслоев. Внешний, водный, имеет толщину примерно 5 мкм, а внутренний, более вязкий, — около 30 мкм. Реснички-цилии направлены наклонно к внешней поверхности слоя слизи. Они образуют своего рода сетку с нерегулярными ячейками, причем эта сетка размещена у поверхности раздела подслоев так, что основная часть поверхности ресничек (около 85%) оказывается расположен ной вблизи границы раздела.

Слой слизи содержит разнообразные растворимые в воде белки, значительную часть которых составляют так называемые гликопротеины. Благодаря разветвленной молекулярной структуре эти белки способны связывать и удерживать молекулы воды, образуя гель.

Другие виды белков, содержащихся в слизи, взаимодействуют с молекулами одорантов и тем самым могут оказывать влияние на восприятие и распознавание запахов. Эти белки подразделяются на два основных класса — одорант-связующие белки (OBP) и одорант-разрушающие ферменты.

ОВР относятся к семейству белков, имеющих складчатую бочкообразную структуру с внутренней глубокой полостью, в которую попадают маленькие молекулы гидрофильных (жирорастворимых) одорантов. Разные подвиды этих белков отличаются высокой избирательностью взаимодействия с одорантами различных химических классов.

Полагают, что OBP способствуют растворению одоранта и транспортируют его молекулы сквозь слой слизи, действуют как фильтр для разделения одорантов, могут облегчать связывание одоранта с рецепторным белком и даже очищать околорецепторное пространство от ненужных компонентов.

Кроме одорант-связующих белков в слизи обонятельного эпителия вблизи рецепторных нейронов обнаружены несколько видов одорант-разрушающих ферментов. Все эти ферменты запускают реакции превращения молекул одорантов в другие соединения. Образующиеся в результате этих реакций продукты также вносят свой вклад в восприятие запаха. В конечном итоге все поступающие в слой слизи молекулы одорантов быстро, практически одновременно с завершением вдоха, теряют свою «запаховую» активность. Так что обонятельная система при каждом вдохе получает новую информацию от свежих порций одоранта.

ОБОНЯНИЕ НА УРОВНЕ МОЛЕКУЛ

Многие свойства системы восприятия запахов можно объяснить на молекулярном уровне. Молекула одоранта встречает на поверхности слизи, покрывающей обонятельный эпителий, молекулу одорант-связующего белка, которая связывает и переносит молекулу одоранта через слой слизи к поверхности реснички обонятельного нейрона. В ресничках осуществляется основной процесс передачи обонятельного сигнала. Его механизм достаточно типичен для многих видов взаимодействий физиологически активных веществ с рецепторами нервных клеток.

Молекула одоранта прикрепляется к определенному обонятельному рецептору (R). Между процессом связывания молекулы одоранта с рецептором и передачей обонятельного сигнала в нервную систему лежит сложный каскад биохимических реакций, проходящих в нейроне. Связывание молекулы одоранта с рецепторным белком активирует так называемый G-белок, расположенный на внутренней стороне клеточной мембраны. G-белок в свою очередь активирует аденилатциклазу (AC) — фермент, преобразующий внутриклеточный аденозинтрифосфат (ATP) в циклический аденозинмонофосфат (cAMP). А уже cAMP активирует другой мембранносвязанный белок, который называется ионным каналом, поскольку открывает и закрывает вход заряженным частицам внутрь клетки. Когда ионный канал открыт, в клетку проникают катионы металлов. Таким способом меняется электрический потенциал клеточной мембраны и генерируется электрический импульс, передающий сигнал с одного нейрона на другой.

Несколько молекулярных стадий передачи внутриклеточного сигнала обеспечивают его усиление, в результате чего небольшого числа молекул одоранта становится достаточно для генерирования нейроном электрического импульса. Такие усилительные каскады обеспечивают большую чувствительность системы восприятия запахов.

Итак, активация рецепторного белка молекулой одоранта в конечном счете приводит к генерированию электрического тока в обонятельном рецепторном нейроне. Ток распространяется по дендриту нейрона в его соматическую часть, где возбуждает выходной электрический импульс. Этот импульс передается по нейрональному аксону в обонятельную луковицу.

Одиночный электрический сигнал-импульс на выходе имеет длительность не более 5 мс и пиковую амплитуду около 100 мкВ. Почти все нейроны генерируют импульсы и при отсутствии воздействия одоранта, то есть обладают спонтанной активностью, называемой биологическим шумом. Частота этих импульсов меняется в диапазоне от 0,07 до 1,8 импульса в секунду.

ЛУКОВИЧНАЯ НЕЙРОСЕТЬ

Обонятельные рецепторные нейроны распознают громадное число разнообразных молекул пахучих веществ и посылают информацию о них через аксоны в обонятельную луковицу, служащую первым центром обработки обонятельной информации в головном мозге. Парные обонятельные луковицы представляют собой продолговатые образования «на ножках». Отсюда начинается путь обонятельного сигнала к полушариям мозга. Аксоны обонятельных нейронов оканчиваются в обонятельной луковице разветвлениями в сферических концентраторах (диаметром 100-200 мкм), называемых гломерулами. В гломерулах осуществляется контакт между окончаниями аксонов обонятельных нейронов и дендритами нейронов второго порядка, которыми являются митральные и пучковые клетки.

Митральные клетки — самые крупные нервные клетки, выходящие из обонятельной луковицы. Пучковые клетки меньше митральных, но функционально с ними схожи. Представление о количестве нервных клеток у млекопитающих могут дать характеристики обонятельной системы кролика. В ней имеется по 50 миллионов обонятельных рецепторных нейронов справа и слева (ровно в десять раз больше, чем у человека). Аксоны обонятельных рецепторов распределены между 1900 гломерулами обонятельной луковицы — примерно по 26 000 аксонов на гломерулу. Дендритные окончания 45 000 митральных и 130 000 пучковых клеток получают сигналы от аксонов в гломерулах и передают их из обонятельной луковицы в центры обоняния в головном мозге. Около 24 митральных и 70 пучковых клеток получают информацию от аксонов в каждой гломеруле. У человека около 10 млн аксонов обонятельных нейронов распределяются по 2000 гломерул обонятельной луковицы.

Все аксоны одной популяции обонятельных нейронов сходятся на две гломерулы, зеркально расположенные по разные стороны двумерного поверхностного слоя обонятельной луковицы. В зависимости от содержания передаваемого сигнала гломерулы активируются различным образом. Совокупность активированных гломерул называется картой запаха и представляет своего рода «слепок» запаха, то есть она показывает, из каких пахучих веществ состоит воспринимаемый обонятельный объект.

Механизм активации гломерул до сих пор не выяснен. Усилия исследователей направлены на то, чтобы выяснить, каким образом многообразие одорантов воспроизводится в двумерном слое гломерул на поверхности обонятельной луковицы. Кстати, эти отображения имеют динамический характер — они постоянно меняются в ходе восприятия запаха, усложняя научную задачу.

Обонятельная луковица — это большая многослойная нейросеть для пространственно-временнoй обработки отображения запаха в гломерулах. Ее можно рассматривать как совокупность множества микросхем с большим количеством связей, со взаимной активацией и ингибированием активности нейронов. Выполняемые нейронами операции выделяют характерные свойства карты запаха.

От обонятельной луковицы аксоны митральных и пучковых клеток 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.

Свойства обонятельных зон коры головного мозга позволяют формировать ассоциативную память, которая устанавливает связь нового аромата с отпечатками воспринятых ранее обонятельных стимулов. Полагают, что процесс идентификации одоранта включает сравнение получающегося отображения с его описанием в семантической памяти. В случае совпадения отпечатка и памяти о запахе происходит какой-либо ответ (эмоциональный, двигательный) организма. Процесс этот осуществляется очень быстро, в течение секунды, и информация о совпадении после ответа сразу сбрасывается, поскольку мозг готовит себя к решению следующей задачи восприятия запаха.

ЗАГАДКИ ЗАПАХОВ

То, о чем говорилось в предыдущих разделах, относится пусть к самому сложному, основополагающему, но начальному разделу науки о запахах — к их восприятию. Не раскрыт механизм взаимодействия обоняния с другими системами восприятия, например со вкусом (см. «Наука и жизнь» № 8, 2003 г., с. 16-20). Ведь известно, что если человеку зажать ноздри, то при дегустации даже хорошо известных вкусовых пищевых продуктов (например — кофе) он не в состоянии точно определить, что он пробовал. Достаточно разжать ноздри — и вкусовые ощущения восстанавливаются.

С молекулярной точки зрения пока непонятно, в каких единицах измерять интенсивность запаха и от чего она зависит, что такое качество запаха, его «букет», чем отличается один запах от другого и как охарактеризовать это отличие, что происходит с запахом при смешивании различных одорантов. Оказывается, что независимо от вида одорантов и уровня подготовленности даже опытный эксперт не может определить все составляющие смесь компоненты, если их больше трех. Если же смесь содержит более десяти одорантов, то человек не в состоянии идентифицировать ни одного из них.

Остается еще множество вопросов, касающихся механизмов и видов воздействия запахов на эмоциональное, психическое и физическое состояния человека. В последнее время на эту тему появилось немало спекуляций, чему поспособствовал вышедший в 1985 году роман П. Зюскинда «Парфюмер», более восьми лет прочно занимавший место в первой десятке бестселлеров на западном книжном рынке. Фантазии на тему чрезвычайной силы подсознательного воздействия ароматов на эмоциональное состояние человека обеспечили этому произведению огромный успех.

Однако художественный вымысел постепенно получает обоснование. Недавно в периодической печати появились сообщения о том, что американские военные «парфюмеры» разработали на редкость дурно пахнущую бомбу, способную не только вызвать отвращение, но и разогнать солдат противника или агрессивно настроенную толпу.

Общественные аллюзии на парфюмерные темы подстегнули всеобщий интерес к искусству ароматерапии. Расширилось использование ароматов в общественных местах, таких, как офисы, торговые залы, холлы гостиниц. Появились даже специальным образом ароматизированные товары, улучшающие настроение. Возникла такая отрасль рыночной экономики, как аромамаркетинг — «наука» о привлечении клиентов с помощью приятных запахов. Так, запах кожи навевает покупателю мысли о дорогом качественном товаре, аромат кофе побуждает к покупкам для домашнего ужина и т.д. Каким образом запахи формируют в головном мозге сигналы, побуждающие человека совершать покупки? Ученым предстоит совершить еще немало открытий, прежде чем ответить на этот и многие другие вопросы и отделить мифы о запахах от реальности.

Литература

Лозовская Е., канд. физ.-мат. наук. Штрих-код запаха // Наука и жизнь, 2004, № 12.

Майоров В. А. Запахи: их восприятие, воздействие, устранение. — М.: Мир, 2006.

Марголина А., канд. биол. наук. Сладкая власть феромонов // Наука и жизнь, 2005, № 7.

Шульпин Г., канд. хим. наук. Загадка запаха // Наука и жизнь, 1978, № 1.

Нарушение обоняния — лечение и причины возникновения

Рейтинг статьи

3. 79 (Проголосовало: 33)

Содержание

• Функции обоняния
• Виды нарушения обоняния
• Симптомы
• Причины нарушения обоняния
• Методы диагностики нарушений обоняния
• Методы лечения
  • Консервативное лечение
    • 1. Нарушение обоняния, вызванное воспалением слизистой оболочки носа.
    • 2. Токсическое повреждение обонятельного нерва, рецепторов.
  • Хирургическое лечение
• Профилактика

Функции обоняния

Обоняние – это способность человека воспринимать запахи. Оно играет важную роль в жизни человека и выполняет следующие функции:

1. Информационную – получить информацию о веществе, которое может нести угрозу человеку;
2. Эстетическую – приятные ароматы способствуют выработке эндорфинов, или гормонов радости, чем повышают настроение;
3. Вкусовую – обонятельные рецепторы связаны со вкусовыми, они участвуют в формировании различных вкусов. Поэтому человеку с заложенностью носа еда кажется безвкусной;
4. Коммуникативную (эта функция больше развита у животных) – головной мозг определяет состояние другого организма за счёт выделения им тонких пахучих веществ, распознает состояния радости, страха, агрессии, полового влечения.

Виды нарушения обоняния

Существует несколько видов:

• Гипосмия – снижение функции обоняния.
• Аносмия – полная утрата функции обоняния (типично для COVID-19).
• Гиперосмия – повышенная реакция (как правило негативная) на слабые запахи.
• Паросмия – искажение восприятия (ощущения человека не совпадают с тем, как вещество пахнет на самом деле).
• Какосмия – ощущение неприятных запахов при отсутствии их источников.
• Обонятельные галлюцинации – ощущение необычных запахов при отсутствии реального раздражителя.

Симптомы

При ухудшении способности воспринимать запахи наблюдаются такие симптомы, как снижение аппетита, раздражительность, ощущение пресности пищи, изменение восприятия запахов.

Причины нарушения обоняния

Область восприятия запахов находится в верхних отделах полости носа. Эта область называется обонятельной щелью, там находятся чувствительные рецепторы (обонятельные луковицы), которые способны приходить в раздражение даже при попадании одной молекулы пахучего вещества. Далее возникает импульс, который по волокнам обонятельного нерва проникает в головной мозг, где происходит анализ полученного сигнала.

Таким образом, нарушение этой функции может происходить на 3-х уровнях:

• Уровень обонятельной щели. Это наиболее частая причина гипосмии или аносмии. На данном уровне имеется механическая преграда на пути воздушной струи к чувствительным рецепторам. К подобному положению может привести отек слизистой носа, искривление перегородки в верхних отделах, гипертрофия носовых раковин, разрастание полипов и другие новообразования.
• Уровень рецепторов и обонятельного нерва. Данный уровень достигается в результате действия токсических веществ, вирусных инфекций, травм, а также заболеваний, приводящих к повреждению нервных волокон и чувствительных рецепторов. На этом уровне происходит нарушение обоняния при коронавирусе.
• Уровень головного мозга. К таким нарушениям приводят: травмы головного мозга, опухоли передней черепной ямки, изменение гормонального фона, психические заболевания, действие наркотических веществ. Повреждение на данном уровне, как правило, приводит не к снижению или отсутствию способности воспринимать и различать запахи, а к нарушениям другого характера: появлению обонятельных галлюцинаций, повышенной чувствительности, а также искажению восприятия.

Методы диагностики нарушений обоняния

При выявлении проблемы необходимо проведение комплексного обследования.

• Ольфактометрия – позволяет определить степень снижения восприятия.
• Эндоскопическое обследование полости носа – обследование необходимо для выявления патологий.
• Компьютерная томография полости носа и околоносовых пазух необходима для выявления новообразований, воспалений.
• Лабораторное обследование – позволяет выявить сопутствующие заболевания, приводящие к нарушению восприятия (сахарный диабет, гипертиреоз).
• МРТ головного мозга – позволяет выявить заболевания головного мозга, приводящие к расстройству обоняния (демиелинизирующие заболевания, опухоли передней черепной ямки).

Методы лечения

Тактика консервативного лечения зависит от причины. Обязательно берется в расчет, перенес ли пациент ковид.

Консервативное лечение

1. Нарушение обоняния, вызванное воспалением слизистой оболочки носа.

Проводится консервативная терапия, направленная на уменьшение отека слизистой оболочки и устранения причины, вызвавшей воспаление.

Для этого применяется промывание носа с использованием антисептиков.

Применяются препараты, снижающие воспаление, отек слизистой полости носа.

Проводят процедуры физиотерапии: магнитолазерная терапия, галотерапия, фонофорез.

Может назначаться противовирусная терапия, антибактериальная терапия, противоаллергическая терапия внутрь.

2. Токсическое повреждение обонятельного нерва, рецепторов.

Проводится противовоспалительная и дезинтоксикационная терапия.

Назначаются препараты, действующие на улучшение передачи нервных импульсов (прозерин, витамины группы В).

Физиотерапия используется для улучшения микроциркуляции, а также восстановления функции обонятельного нерва (магнитолазерная терапия, фонофорез).

Хирургическое лечение

Хирургическое лечение наиболее эффективно при нарушениях обоняния, вызванных:

• полипами или хроническим синуситом
• искривленной перегородкой
• гипертрофией носовых раковин

Хирургические методики лечения патологии:

• полипотомия или полисинусотомия
• септопластика
• конхопластика

Данные виды операций выполняются под общей анестезией, используя эндоскопическую технику, радиоволновое или лазерное оборудование. Это дает возможность снизить риски послеоперационного кровотечения, уменьшает время нахождения в стационаре, позволяет сократить реабилитационный период.

Наша клиника занимается разными случаями ухудшения способности воспринимать запахи, в том числе нарушением обоняния после коронавируса.

Профилактика

Нужно своевременно лечить острые воспалительные болезни носа и околоносовых пазух. Проходить регулярный осмотр у отоларинголога (1 раз в полгода) для выявления патологий на ранней стадии.

Своевременное обращение к врачу поможет сохранить Ваше здоровье.
Не откладывайте лечение, звоните прямо сейчас. Мы работаем круглосуточно в Москве.

тел.: 8 (499) 501-15-53 (круглосуточно)

Исследователь развенчивает миф XIX века о том, что животные лучше чувствуют запахи — ScienceDaily

Что касается нашего обоняния, нас заставили поверить, что животные побеждают людей: мы никоим образом не можем конкурировать с собаками и грызунами , одни из лучших нюхачей в животном мире.

Но знаете что? Это большой миф. Тот, который выжил в течение последних 150 лет без каких-либо научных доказательств, по словам нейробиолога Рутгерского университета в Нью-Брансуике Джона Макганна, доцента факультета психологии Школы искусств и наук, в статье, опубликованной 12 мая в 9. 0005 Наука .

МакГанн, изучавший обонятельную систему или обоняние в течение последних 14 лет, провел часть прошлого года, изучая существующие исследования, изучая данные и углубляясь в исторические труды, которые помогли создать давнее заблуждение, что человеческое обоняние было хуже из-за размера обонятельной луковицы.

«Так долго люди не могли остановиться и подвергнуть сомнению это утверждение, даже люди, которые изучают обоняние для жизни», — говорит МакГанн, который изучает, как мозг понимает сенсорные стимулы, используя информацию, полученную из предыдущего опыта.

«Дело в том, что обоняние у людей такое же хорошее, как и у других млекопитающих, таких как грызуны и собаки.» По его словам, люди могут различать, возможно, один триллион различных запахов, что намного больше, чем утверждает «народная мудрость и вводные учебники по психологии с плохими источниками», которые утверждают, что люди могут различать только около 10 000 различных запахов.

МакГанн указывает на Пола Брока, нейрохирурга и антрополога 19-го века, как на виновника ложного утверждения, что у людей обедненная обонятельная система — утверждение, которое, по словам МакГанна, даже повлияло на Зигмунда Фрейда, который настаивал на том, что этот недостаток делает людей восприимчивыми к психическое заболевание.

реклама

---

«Для того, чтобы быть разумным или рациональным человеком, обоняние не может доминировать над обонянием», — говорит МакГанн. «Запах был связан с земными животными наклонностями». Правда об запахе, говорит МакГанн, заключается в том, что обонятельная луковица человека, которая посылает сигналы в другие области очень мощного человеческого мозга, чтобы помочь идентифицировать запахи, довольно велика и по количеству нейронов похожа на другие млекопитающие.

Нейроны обонятельных рецепторов в носу работают, вступая в физический контакт с молекулами, составляющими запах, и посылают эту информацию обратно в эту область мозга.

«Мы можем обнаруживать и различать широкий спектр запахов; мы более чувствительны к некоторым запахам, чем грызуны и собаки; мы способны отслеживать следы запахов; наше обоняние влияет на наше поведение и аффективные состояния», — МакГанн. пишет в Science .

В работах 1879 года Броко утверждал, что меньший объем обонятельной области по сравнению с остальной частью мозга означает, что люди обладают свободой воли и не должны полагаться на обоняние, чтобы выжить и остаться в живых, как собаки и другие млекопитающие.

На самом деле, говорит МакГанн, нет никакой поддержки в том, что более крупная обонятельная луковица усиливает обоняние, основываясь исключительно на размере, и настаивает на том, что обоняние человека так же хорошо, как и обоняние животных.

«Собаки могут лучше людей различать мочу из пожарного гидранта, а люди могут лучше собак различать запахи хорошего вина, но мало таких сравнений имеют фактическую экспериментальную поддержку», — пишет МакГанн в Science .

Идея о том, что у людей нет такого же обоняния, как у животных, процветала на протяжении многих лет на основе некоторых генетических исследований, которые обнаружили, что у крыс и мышей есть гены примерно 1000 различных типов рецепторов, которые активируются запахами, по сравнению с людьми. , которых всего около 400.

«Я думаю, что было слишком легко запутаться в цифрах, — говорит МакГанн. «Мы создали предвзятость подтверждения, отработав укоренившееся убеждение, что у людей плохое обоняние из-за меньшего количества рецепторов, которых на самом деле все еще очень много».

Проблема с этим продолжающимся мифом, говорит Макганн, заключается в том, что запах гораздо важнее, чем мы думаем. Он сильно влияет на человеческое поведение, вызывает воспоминания и эмоции и формирует восприятие.

Наше обоняние играет важную, иногда неосознанную роль в том, как мы воспринимаем других и взаимодействуем с ними, выбираем себе пару и помогаем решить, что нам нравится есть. А когда дело доходит до обработки травмирующих переживаний, запах может стать спусковым крючком для активации посттравматического стрессового расстройства.

Хотя обоняние может начать ухудшаться как часть процесса старения, говорит МакГанн, врачи должны быть более обеспокоены, когда пациент начинает терять способность различать запахи, а не просто возвращаться к ошибочному представлению о том, что человеческое обоняние хуже. .

«Некоторые исследования показывают, что потеря обоняния может быть началом проблем с памятью и таких болезней, как болезни Альцгеймера и Паркинсона», — говорит Макганн. «Одна надежда состоит в том, что медицинский мир начнет понимать важность обоняния и что его потеря — это большое дело».

Обоняние у людей сильнее, чем мы думаем

Представьте, что вы входите в конференц-зал. Вы обмениваетесь рукопожатием с коллегами, затем все садятся. Через несколько секунд все они начинают нюхать свои ладони, собирая информацию о вас по химическим следам, оставшимся от рукопожатий.

Обнюхивание ладоней после рукопожатия, обычно в течение 30 секунд после взаимодействия, вероятно, поможет людям узнать о чьем-то здоровье и генетической совместимости, согласно исследованию, проведенному в 2015 году в Израиле. Обнюхивание также может предоставить информацию об эмоциональном состоянии людей, например, счастливы они, грустны или напуганы. Обонятель, конечно, улавливает эти эмоции подсознательно.

Десятилетиями ученые считали, что люди не очень хорошо распознают и идентифицируют запахи. Наши предки-животные использовали свои носы гораздо чаще, чем мы в современном обществе, говорит Джессика Фрейхерр, нейробиолог из Рейнско-Вестфальского технического университета Ахена в Германии и автор нескольких исследований человеческого обоняния. «Мы оторваны от наших носов», — говорит она. «В повседневной жизни они нужны нам гораздо меньше. И во многих ситуациях наше зрение перевешивает обоняние».

(Источник: corbac40/Shutterstock)

Но это не значит, что у нас нет мощного обонятельного потенциала. Исследование 2014 года показало, что мы можем различить не менее 1 триллиона различных запахов — по сравнению с предыдущими оценками всего лишь 10 000.

Однако осознание наших врожденных обонятельных способностей затруднено, потому что в человеческом языке нет слов для триллиона запахов, и большая часть обоняния происходит вне поля зрения нашего сознания. В отличие от других наших чувств, обонятельные нервы не идут прямо к таламусу мозга, воротам к сознанию. Вместо этого информация поступает из носа в области коры головного мозга, вызывая эмоции и воспоминания без нашего ведома. Когда дело доходит до запахов, люди могут быть подвержены влиянию и не осознавать этого.

---

---

Кто прошел тест на запах?

Звериный шноз явно превосходит наши посредственные носы, верно?

Не так быстро. Матиас Ласка, биолог из Университета Линчепинга в Швеции, сравнивает обоняние разных видов, в том числе людей, уже более двух десятилетий. «Чем больше данных я собирал о разных видах за эти годы, тем интереснее становилась картина», — говорит Ласка.

Но оценить, насколько чувствительна морда, скажем, тюленя по сравнению с летучей мышью или человеком, непросто. Люди могут сказать вам, когда определенный запах больше не обнаруживается. Но каждое животное должно научиться ассоциировать определенный запах с наградой, а затем делать что-то, например, нажимать кнопку, чтобы сообщить исследователям, когда они его почувствуют.

Запахи, сравниваемые между видами, также должны быть одинаковыми. Это звучит очевидно, но в то время как люди понюхали около 3300 различных запахов для науки — из возможных триллионов — самое высокое число для животных — 81, от паукообразных обезьян. Ласка нашел только достаточно убедительных данных, чтобы сравнить людей с 17 видами млекопитающих.

(Фото: Элисон Макки/Discover)

Однако человеческий нос выстоял. Люди оказались более чувствительными к ограниченному диапазону запахов, чем обезьяны и крысы. Фактически, люди улавливали определенные запахи при более низких концентрациях, чем общеизвестно первоклассные ноздри мышей и свиней.

Люди даже превзошли неукротимую собаку хотя бы за несколько запахов. К ним относятся ароматы, производимые растениями, что является логическим эволюционным преимуществом для наших предков, ищущих фрукты. Большинство запахов, в которых собаки превзошли нас, были жирными кислотами, соединениями, связанными с их собственной мясной добычей. «Запахи, которые для вас не имеют значения, вы обычно не умеете [нюхать]», — говорит Ласка.

Итог: Люди, говорит Ласка, «не так безнадежны, как говорит нам классическая мудрость, и собаки не являются суперносом вселенной для всего». — Эшли Браун

---

---

Ароматизированный отпечаток пальца

Если на вас напал незнакомец, которого вы не рассмотрели, сможете ли вы опознать человека по запаху в полицейской очереди? Достаточно ли запаха тела преступника? Согласно исследованию, проведенному в 2015 году учеными из Португалии и Швеции, вполне может быть.

Исследователи собрали образцы запаха тела 20 студентов мужского пола. Затем другие студенты посмотрели видео реального нападения мужчины на женщину (чтобы взволновать их эмоционально), вдыхая запах, который, как им сказали, принадлежал подозреваемому. На самом деле это был запах одного из 20 студентов мужского пола. После этого нюхателям дали «линейку» из пяти образцов запаха и попросили идентифицировать человека, которого они учуяли, — предположительно не очень приятная задача. Однако результаты были весьма впечатляющими. «Свидетели» могли точно определить предполагаемого подозреваемого в 75 процентах случаев.

(Фото: Элисон Макки/Discover)

У каждого человека свой уникальный запах. «Это похоже на отпечаток пальца», — говорит Йохан Лундстрем, нейробиолог из Каролинского института в Швеции. «Существует большая генетическая составляющая запаха тела. Даже обученные собаки-ищейки с трудом различают однояйцевых близнецов, если только близнецы не находятся на разной диете».

Ученые до сих пор не знают, как запах человеческого тела может действовать как ароматизированный отпечаток пальца. Это может быть из-за апокринных потовых желез в подмышечных впадинах, которые производят вещества без запаха, вызывающие запах кожных бактерий. В 2015 году ученые из Дюссельдорфского университета определили ненасыщенные, или гидроксилированные, разветвленные жирные кислоты как «наиболее доминирующие в обонятельном отношении» или самые вонючие.

Человеческий запах воздействует на наш мозг не так, как другие запахи. Когда мы улавливаем запах, области мозга, ответственные за социальные процессы, загораются, согласно исследованию, в котором использовалась позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) для измерения функции мозга. «В запахе тела содержится гораздо больше информации, чем мы можем извлечь из обычных запахов», — говорит Лундстрем, ведущий автор исследования.

Обоняние эмоций

Еще одна причина, по которой вы можете опознать преступника или, по крайней мере, кого-то, кто чувствует себя взволнованным, заключается в том, что он или она может просто пахнуть опасным запахом. В одном из экспериментов Фрайхерра, опубликованном в 2015 году в журнале Chemical Senses, исследователи получили пот от 16 мужчин. Мужчины прошли тест по математике на время, и им ложно сказали, что они показали результаты ниже среднего. Недовольные, они затем участвовали в тренировке, на которой собирался пот. В качестве контроля мужчины снова прошли тест по математике без каких-либо ограничений по времени, и им сказали, что они получили средний балл. И снова они продолжили потную тренировку.

Волонтеры нюхали образцы пота мужчин во время прохождения теста, измеряющего когнитивные способности. Когда, понюхав пот мужчин, они сказали, что их результаты ниже среднего, добровольцы отвлекались и медленнее реагировали во время собственного теста. Обнюхивая пот на второй тренировке мужчин, добровольцы набрали баллы в манере, указывающей на эмоциональную нейтральность.

Огромная куча доказательств свидетельствует о том, что у эмоций есть запах. Более того, такие обонятельные эмоции могут быть заразными. Скажем, вы встречаетесь с подругой, которая смотрела забавные видео на своем мобильном телефоне, доставляя ей удовольствие. Когда вы приближаетесь к ней, вы улавливаете ее запах и автоматически улыбаетесь. Но если бы ваша подруга только что посмотрела фильм ужасов, запах ее тела, скорее всего, заставил бы вас испугаться.

МРТ головного мозга добровольца, нюхающего пот прыгуна с парашютом, показывает высокую активность левой миндалины, отмеченную желтым цветом. (Источник: Mujica-Parodi et al. 2009 PLoS ONE)

Используя электроды, европейские исследователи в 2015 году измерили движения лица добровольцев, которые нюхали образцы пота людей, которые смотрели либо приятные, либо пугающие видео — беззаботные сцены из «Книга джунглей» Диснея и отрывки из фильма «Сияние» Стэнли Кубрика, от которых волосы встают дыбом. Вдохнув аромат зрителей «Книги джунглей», участники «приняли искренне счастливое выражение лица», — говорит Джаспер де Гроот, психолог из Утрехтского университета в Нидерландах. «Это было тонко, но важно».

В то же время запах тел людей, находящихся в состоянии стресса, повышает нашу бдительность, а запах людей, которые только что посмотрели что-то отвратительное, заставляет наши лица скривиться от отвращения. При МРТ-сканировании у людей, нюхавших пот первых прыгунов с парашютом, активизировалась левая миндалина мозга, отвечающая за обработку основных эмоций, что позволяет предположить, что страх тоже заразен.

«Эти химические сигналы звонят в ваш мозг, чтобы привлечь ваше внимание», — говорит Фрайхерр. «Может быть, вы чувствуете запах опасного места, потому что кто-то был там пять минут назад и был напуган».

Запах любовника

Вдыхание запаха тела может дать больше информации о людях, чем их эмоциональное состояние. Также можно узнать о здоровье и биологической совместимости противоположного пола, чтобы помочь выбрать идеального партнера.

В эксперименте, опубликованном в 2014 году в журнале Psychological Science, люди могли определить, у кого проявляются признаки болезни, по запаху их тела (исследователи вводили донорам пота токсин, который вызывал иммунную реакцию). С эволюционной точки зрения обоняние или болезнь имеют преимущества. Выбор нездорового партнера — не лучший способ передать свои гены.

Еще большее значение для распространения генов имеет, пожалуй, способность определять различия в MHC — главном комплексе гистосовместимости, семействе генов, связанных с иммунной системой и запахом тела. Ученым давно известно, что такие животные, как мыши и крысы, могут определить, насколько они генетически связаны с другими представителями своего вида, по запаху мочи друг друга. Исследования показывают, что люди тоже владеют этим навыком — и, к счастью, нет необходимости нюхать мочу. Когда ученые из Чикагского университета попросили группу женщин понюхать футболки, которые две ночи подряд носили разные мужчины, женщины выявили их наиболее близкие генетические совпадения, хотя могут существовать миллионы уникальных комбинаций генотипов MHC.

(Фото: Dean Drobot/Shutterstock)

Исследование ученых из Университета Макгилла в Канаде с использованием нейровизуализации, которая создает изображения структуры мозга и нервной активности, показало, что запах тела близкого родственника активирует дорсомедиальную префронтальную кору. , часть мозга, отвечающая за распознавание семьи.

«Биологически это логично. Мы хотим защитить наш собственный генофонд», — говорит Лундстрем. Но «это не столько выбор лучшего партнера, сколько отказ от плохих партнеров». Исследования показывают, что люди — и женщины в особенности — предпочитают потенциальных партнеров, которые в какой-то мере генетически связаны, но не слишком. Исследования показывают, что рождение детей от кого-то со слишком похожим генотипом MHC может привести к самопроизвольному аборту или низкой массе тела при рождении. И наоборот, преследование кого-то с близким (или полублизким) генетическим составом означает сохранение адаптации к окружающей среде — подумайте о региональных людях, обладающих иммунитетом к местным штаммам возбудителей.

Между тем, некоторые ароматы могут сделать нас более привлекательными для потенциальных партнеров. Возьмите аромат грейпфрута. В исследовании, которое включало угадывание возраста женщин, изображенных на фотографиях, участники сбрасывали 12 лет с фактического возраста, если они нюхали и наслаждались запахом грейпфрута. Если участницы ощущали пряные и цветочные нотки, то женщины казались стройнее на четыре фунта.

И гораздо безопаснее покупать одеколон для людей в вашей семье, а не за ее пределами. Генетическое родство, по-видимому, влияет на предпочтение обоняния. В одном исследовании люди с похожими генотипами выбирали одинаковые парфюмерные ингредиенты.

Этот запах новорожденного

Если вы когда-нибудь думали, что в запахе младенцев есть что-то особенное, вы были правы. В 2013 году ученые из Германии, Канады и Швеции сделали МРТ-сканирование 30 женщин, когда те нюхали хлопчатобумажные майки новорожденных. Таламус молодых мам светился сильнее, чем у женщин без детей, что свидетельствует о повышенном внимании матерей. У всех женщин была обнаружена активность в неостриальных областях мозга, где находится система вознаграждения.

Свежий запах новорожденных активирует у женщин тот же биологический механизм, что и детские «очень круглые глаза, круглое лицо, милый голос», — говорит Лундстрем, участвовавший в исследовании. Это естественный способ связи матери и ребенка. Хотя в этом конкретном исследовании тестировались только женщины, Лундстрем подозревает, что аналогичные результаты будут получены и у мужчин.

На данный момент исследователям не удалось точно определить молекулы, ответственные за запах новорожденного. Лундстрем и его коллеги рассматривают некоторые химические вещества под микроскопом (в прямом и переносном смысле) и даже исследуют, можно ли использовать запах новорожденного для лечения депрессии. Команда также исследует, не хватает ли женщинам, страдающим послеродовой депрессией, рецепторов для молекул запаха новорожденного или они не получают сигналов вознаграждения от запаха ребенка.

Подобно нашей способности отсеивать несовместимых партнеров по запаху, молодые мамы могут различать своих биологических детей, обнюхивая их. В одном классическом исследовании матери идентифицировали запах своего ребенка от двух других новорожденных через шесть часов после рождения, хотя большую часть этого времени мать и ребенок были разлучены. Шестьдесят один процент матерей угадали. (Шанс будет 33 процента.)

(Фото: Сичкова Татьяна/Shutterstock)

Это работает и в обратную сторону. Новорожденные узнают запах мамы уже на второй день жизни. В исследовании 2015 года дети, находящиеся на грудном вскармливании, поворачивали головы в сторону ароматических подушечек своих матерей почти в два раза дольше, чем подушечки кормящих незнакомцев. «Запах материнского тела можно в какой-то степени узнать, поскольку этот запах связан с хемосенсорной подписью амниотической жидкости, которую ощущает нерожденный», — говорит Катрин Т. Любке, исследователь обоняния из Дюссельдорфского университета в Германии, которая не часть исследования.

Однако простого воздействия недостаточно, чтобы родители узнали запах своих небиологических детей. В одном исследовании матери смогли уловить запахи своих биологических детей в 90% случаев, но с пасынками они были точны только в 28%. Среди семей в Уэльсе, опрошенных в рамках финансируемого государством исследования неудачных усыновлений, несколько родителей упомянули, что характерный запах тела их ребенка негативно влияет на отношения. Одна мама сказала, что ее приемная дочь «пахнет не так».

Хотя наши носы иногда могут ввести нас в заблуждение, обычно они посылают нам важные сообщения о других людях. Будьте осторожны, опасный человек был здесь и может скрываться поблизости. Будьте осторожны, человек болен и может быть заразен. Будьте бдительны, ваш новорожденный нуждается в вашей заботе. Будьте кокетливы, этот человек — потенциальный партнер. Быть более открытым для нашего обоняния имеет свои преимущества даже в наше время.

«Прислушайтесь к своему внутреннему голосу, потому что ваш внутренний голос может быть вашим носом, говорящим вам, что делать», — говорит Лундстрем.

В некотором смысле ваше обоняние даже лучше, чем у собаки | Наука

Некоторые исследования показали, что люди могут научиться отслеживать запахи, как собаки. Эрик Рейс / Алами

В 2007 году некоторые нейробиологи Калифорнийского университета в Беркли решили работать со своими студентами, как с собаками.

Они обмакнули бечевку в шоколадную эссенцию, проложили ее зигзагами по травянистому полю и дали людям-добровольцам указание идти по запаху, как если бы они были ищейками. Чтобы гарантировать, что они полагались только на свое обоняние, исследователи заставили своих испытуемых встать на четвереньки с завязанными глазами, в наушниках и в толстых наколенниках и перчатках.

Вердикт: люди не так эффективны, как гончие, но могут идти по запаху. И у них это получается намного лучше, если они продолжают пытаться.

«Они показали, что люди могут это делать», — говорит Джоэл Мейнленд, нейробиолог из Центра Монелла в Филадельфии , который помог заложить основу для исследования по отслеживанию запахов. «У них это получалось намного хуже, чем у собак, но если вы дадите им потренироваться несколько недель, они также очень быстро поправятся».

Однако за прошедшее десятилетие идея о том, что люди являются потрясающими нюхами, так и не прижилась. Нас затмевают другие животные, такие как собаки, которые настолько известны своими обонятельными способностями, что мы используем их, чтобы отделять химические пары от бомб, наркотиков и даже рака от нашего имени. И как мы можем надеяться конкурировать со слепыми кротами, которые пахнут стерео, свиньями, которые охотятся за подземными трюфелями, или медоносными пчелами, которые ищут сладость своими тонкими усиками?

Джон МакГанн, сенсорный нейробиолог из Университета Рутгерса, считает, что люди недооценивают самих себя. «Большинство из нас думают, что наше обоняние ужасно, но это не так, — говорит он. «Это действительно очень хорошо». Более того, у него есть доказательства, подтверждающие это.

В недавней обзорной статье в Science, МакГанн утверждает, что мы на самом деле превзошли супер-нюхающих, таких как собаки, в определенных задачах по обонянию и лучше обнаруживаем определенные ароматы, которые могут быть важны для нас. Он также объясняет, как именно, по его мнению, мы сначала убедили себя, что наше обоняние, ну, воняет. По словам Макганна, наша обонятельная неполноценность — не что иное, как миф 150-летней давности, порожденный ошибочными предположениями и ошибочной наукой.

Нет, в ближайшее время мы не будем увольнять полицейских собак с работы. Creative Commons / Полиция Уэст-Мидлендса

Происхождение обонятельной неполноценности

История начинается в мозге, а именно в обонятельной луковице, мозговом центре обработки запахов. Расположенная в переднем мозге, эта луковица напрямую связана с нейронами обонятельных рецепторов, которые выстилают внутреннюю часть носа. Эти рецепторы собирают информацию от переносимых по воздуху молекул запаха и передают ее в мозг через обонятельный тракт.

В 19 веке нейроанатом Поль Брока искал то, что, по его мнению, делало людей особенными: свободу воли. Он не нашел центра свободы воли, но обнаружил, что большие лобные доли, обеспечивающие сложное познание и язык у людей, отсутствуют у видов с меньшими лобными долями . Чем больше, тем лучше, предположил он. Поэтому Брока пришел к выводу, что обонятельные луковицы человека, которые малы по сравнению с общим размером нашего мозга, обеспечивают гораздо более слабое обоняние, чем относительно большие луковицы, обнаруженные у других животных.

В этой теории отсутствовал какой-либо анализ реальных обонятельных способностей человека, отмечает сейчас Макганн. Но в то время это прижилось: исследователи начали полагать, что по мере эволюции человека примитивные обонятельные способности «низших» животных уступили место передовым познаниям в человеческом мозгу, основанным на относительных размерах этих областей. На это предположение опирались и философы и психологи; даже Зигмунд Фрейд писал о детстве, сосредоточенном на обонянии или вкусе, которые «восходят к ранним животным формам жизни».

На самом деле, пишет МакГанн, исследования нашли мало доказательств того, что размер обонятельной луковицы предсказывает обонятельную способность. Он объясняет, что более крупным животным может потребоваться больший мозг, чтобы управлять большим количеством мышц или обрабатывать больше сенсорной информации. «Однако у более крупного животного, вероятно, не было бы большего количества запахов, необходимых для обнаружения и интерпретации, только потому, что оно было больше, поэтому, возможно, ему не обязательно был бы нужен более крупный обонятельный центр».

МакГанн предполагает, что размер луковицы может не иметь значения, независимо от того, рассматривается ли он относительно общего размера мозга или в абсолютном выражении. Обонятельная луковица человека, ширина которой составляет от пяти до шести миллиметров, а объем составляет всего одну треть от собачьей, может быть достаточно большой, чтобы выполнить эту работу. В конце концов, он намного больше, чем такая же луковица у мыши или крысы, двух животных, которые считаются сильными обонятелями.

Интригу добавляет тот факт, что количество нейронов, обнаруженных в этих обонятельных луковицах, удивительно одинаково у всех млекопитающих, сообщает МакГанн. Среди группы млекопитающих с 5800-кратным диапазоном массы тела — от крошечной мыши до самца человека — число нейронов обонятельных луковиц изменяется только в 28 раз. Интересно, что у самок человека больше нейронов, чем у мыши или хомяка, но меньше, чем у макаки. (У мужчин их немного меньше.)

«Идея, что они одинаковы для всех этих животных, предполагает, что что-то в кодировании и обработке запахов также является постоянным для всех животных», — говорит Мейнленд, не участвовавший в работе Макганна. «У меня до сих пор нет теории о том, почему это может быть связано с тем, что каждое животное имеет разное количество рецепторов и имеет очень разные поведенческие задачи, которые оно пытается решить. Непонятно, что это значит, но удивительно, что это правда».

Чем отличается человеческий нос?

Матиас Ласка, зоолог из Линчепингского университета Швеции, является автором множества исследований, сравнивающих обонятельные способности человека и других животных. «В течение 100 лет учебники продвигали чрезмерное обобщение о том, что у людей плохое обоняние, а у животных оно лучше», — говорит он. «Точных данных, подтверждающих такую ​​разницу между черным и белым, просто не существует. Я не хочу сказать, что у людей обоняние не хуже, чем у собак в целом, но есть определенные вещества, к которым мы явно более чувствительны».

Запахи, на которые люди особенно настроены, включают химические компоненты в бананах, цветах, крови и иногда в моче. В 2013 году Ласка и его коллеги проверили способность людей, мышей и паукообразных обезьян обнаруживать запахи мочи, характерные для обычных мышей-хищников. В то время как мыши лучше всего обнаруживали 4 из 6 различных запахов, люди на самом деле были более чувствительны к двум другим. Также было обнаружено, что люди так же способны, как собаки и кролики, чувствовать запах основного одоранта в бананах (амилацетат) и более чувствительны к мышам, чем по крайней мере к одному компоненту запаха человеческой крови.

Эти исследования отдельных запахов — просто снимки. Но они предлагают нечто заманчивое: разные виды специализируются на разных запахах, которые важны для их образа жизни или экологических ниш. Мыши, естественно, должны особенно хорошо вынюхивать своих конкретных хищников, в то время как у людей есть чутье, чтобы знать, когда они ранены и истекают кровью.

Например, отмечает Ласка, общее количество пахучих веществ, для которых у собак установлен самый низкий обнаруживаемый пороговый уровень, составляет 15. На самом деле люди имеют более низкий порог для пяти из них. «Эти пять одорантов являются компонентами фруктовых или цветочных запахов», — говорит он. «Для плотоядного животного, такого как собака, эти одоранты не так важны для поведения, поэтому не было эволюционного давления, чтобы сделать нос собаки чрезвычайно чувствительным к запахам фруктов и цветов».

С другой стороны, девять из 10 пахучих веществ, к которым собаки явно более чувствительны, чем люди, представляют собой карболовые кислоты. Эти компоненты обнаруживаются в запахе тела вероятной добычи собаки, добавляет он, что указывает на одну из причин, по которой собаки научились хорошо их выслеживать.

Обнаружение специфических запахов — это только начало. Когда дело доходит до запаха, поведение может играть такую ​​же большую роль, как и физиология, добавляет Александра Горовиц, которая руководит лабораторией познания собак в Барнард-колледже и является автором книги 9. 0005 Внутри собаки: что собаки видят, нюхают и знают .

«Собаки вообще нюхают», — отмечает Горовиц. «Они прикасаются к вещам… Само по себе поведение указывает на то, что мы не нюхаем. Посмотрите, что мы делаем с обонянием: найдите магазин Cinnabon в аэропорту, а не то, что делают собаки. Собаки могут узнать нас по запаху, найти запах пропавшего человека по его следам, оставленным несколько дней назад, и обнаружить триллионную долю грамма тротила».

Помимо большего количества обонятельных рецепторных клеток, чем у людей, собаки также могут похвастаться особой мордой, адаптированной к методам дыхания, которые обеспечивают более устойчивый поток насыщенного информацией запаха. Собаки и некоторые другие животные даже опыт  запах по-другому. Их обонятельная система позволяет им чувствовать запах жидких химикатов, которые не переносятся по воздуху — представьте себе слои мочи и других жидкостей на вашем соседнем пожарном гидранте — работая как насос, доставляя их к специализированному носовому органу.

Материк согласен с тем, что обоняние играет центральную роль в поведении животных, чего нет в нашем собственном мире. «Подумайте о взаимодействии хищник-жертва, спаривании, маркировке территории. Все они связаны с обонянием, и у огромного количества видов это самые фундаментальные модели поведения, которые вы можете себе представить. Они необходимы для выживания», — говорит он.

Но хотя запах может и не играть такой доминирующей роли в нашей собственной жизни, исследования показали, что он может оказывать большее влияние на подсознание, чем мы часто себе представляем.

«Существует множество поведенческих контекстов, в которых мы, люди, также бессознательно используем свои носы, будь то выбор партнера или социальное общение», — объясняет Ласка. Запахи могут вызывать воспоминания или эмоции (вспомните запах худи вашего бывшего) и стимулировать поведение (у вас выделяется слюна при запахе медленно жарящегося цыпленка). Чтение запахов друг друга помогает нам собирать ключевые данные, такие как состояние здоровья и, возможно, даже то, связаны ли мы кровью.