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.

Один и тот же запах может вызывать различные реакции в зависимости от физиологического состояния человека и его воспоминаний о событиях, связанных с этим запахом. Например, запах котлет воспринимается по-разному на голодный желудок и после сытного обеда, а также в зависимости от того, является ли человек мясоедом или убежденным вегетарианцем.

Запахи имеют странную способность «переносить» нас в иное психологическое пространство. Легкий запах трубочного табака, специфических духов, или давно забытого аромата может немедленно вызвать в воображении сцены и эмоции из прошлого. Многие писатели и художники изумлялись неизбежности появления этих воспоминаний.

"Когда уже ничего иного не существует из прошлого", - писал французский романист Марсель Пруст в «Воспоминании о прошлом» (The Remembrance of Things Past), "после того, как люди умерли, вещи сломаны и утеряны... запах и вкус вещей остаются неизменными долгое время, как души..., жизнерадостно несущие на крошечных, почти неосязаемых частичках своей сущности, великое явление памяти"... Эффект пробуждения воспоминаний через запахи получил в науке название: "синдром Пруста".

Пруст упомянул и вкус, и запах - и это справедливо, потому что большая часть вкуса пищи происходит от его аромата, который доносят к чувствительным клеткам носа ноздри, или который достигает этих клеток через полость рта.

Наши вкусовые рецепторы различают только четыре различных ощущения: сладкий, соленый, кислый, и горький. Другие вкусы происходят от запаха, и когда нос блокирован холодом, большинство пищевых продуктов кажется нам почти или совершенно безвкусными.

Восприятие феромонов (Греч. Φέρω - «Нести» + Ορμόνη - «Гормон»)

Изучая обонятельные механизмы, ученые установили, что каждое живое существо выделяет в микроскопических количествах биологически активные вещества - феромоны.

Одни феромоны выделяются в момент опасности, другие - в спокойной ситуации, и каждый раз они играют роль своеобразных регуляторов состояния человека - способствуют повышению или снижению артериального давления, увеличению или уменьшению частоты сердечных сокращений. Обнаружены феромоны, которые влияют на регуляцию менструального цикла женщин и их настроение, а есть и такие, которые выделяются матерью во время кормления грудью, благодаря чему младенец моментально находит сосок.

На сегодняшний день у человека открыто более двух десятков феромонов, каждый из которых участвует в важных процессах жизнедеятельности. Молекулярный состав феромонов чрезвычайно разнообразен и в то же время глубоко индивидуален. Он зависит от многих факторов - пола, возраста, особенностей организма, состояния психики и даже сиюминутного настроения человека.

По своему воздействию феромоны делятся на два основных типа: релизеры и праймеры.

Релизеры - тип феромонов, побуждающих особь к каким-либо немедленным действиям и используются для привлечения брачных партнёров, сигналов об опасности и побуждения других немедленных действий.

Праймеры используются для формирования некоторого определённого поведения и влияния на развитие особей: например, специальный феромон, выделяемый маткой. Это вещество подавляет половое развитие других пчёл-самок, таким образом превращая их в рабочих пчёл.

В качестве отдельных названий некоторых типов феромонов можно привести следующие:

эпагоны - половые аттрактанты;

одмихнионы - метки пути, указывающие дорогу к дому или к найденной добыче, метки на границах индивидуальной территории;

торибоны - феромоны страха и тревоги;

гонофионы - феромоны, индуцирующие смену пола;

гамофионы - феромоны полового созревания;

этофионы - феромоны поведения.

Феромоны, попадая в воздух, воспринимаются вомероназальным органом(далее - ВО), открытым в 1703 г. голландским военным хирургом Ф. Рюшем у солдата с лицевым ранением в область носа. В 1809 г. фон Зоммеринг подтвердил это наблюдение, обнаружив ВО при вскрытии трупов, а двумя годами позже Л. Якобсон впервые описал его у многих видов животных. В 1891 г. Потикье "переоткрыл" ВО у человека, обнаружив орган у 25% из обследованных им 200 взрослых. Вомероназальный орган реагирует на летучие феромоны и другие летучие ароматные вещества, в большинстве своём не ощущаемые как запах или слабо воспринимаемые обонянием.

«До недавнего времени, - утверждает старший научный сотрудник лаборатории развития нервной системы человека НИИ морфологии человека РАМН Виктория Игоревна ГУЛИМОВА, которая занимается проблемой «Запах и подсознание», - не было известно, что человек, подобно большинству животных, имеет дополнительный орган для восприятия запахов - вомероназальный, или якобсонов, который отличается от главного по расположению, строению рецепторных клеток, воспринимаемым запахам и даже по тому, в какие структуры мозга направляется полученная информация. Это не запасной вариант на случай отказа основного обоняния, а автономная система со своими особенностями и задачами.

Якобсонов орган - это два маленьких кармашка в основании носовой перегородки, - объясняет В. Гулимова. - Не очень глубоко - примерно на уровне заднего края крыльев носа. От них идут нервы, передающие сигнал в мозг. Мы в нашей лаборатории изучили множество человеческих эмбрионов в возрасте 7-8 недель и не нашли ни одного, у которого бы не было якобсонова органа! Но во втором триместре беременности происходит нечто странное: этот орган подвергается обратному развитию. В итоге далеко не все взрослые имеют развитый “второй нос”. Таких людей тоже примерно 60% от всего населения планеты.

Кстати, наличие “второго носа” у взрослых еще не означает, что он работает и действительно реагирует на феромоны или какие-либо еще пахучие вещества. Важно - сохранились ли в мозге те структуры, которые отвечают на поступающие от него сигналы. Главная из них - добавочная обонятельная луковица - то место в мозге, куда первым делом поступает информация от органа у животных.

Однако и научной, и широкой общественности пришлось испытать легкий шок, когда оказалось, что ВО человека не просто существует - есть данные о том, что он функционирует и может управлять поведением помимо нашей воли. Ведь запахи, воспринимаемые с его помощью, как правило, не осознаются. Они действуют на наши рецепторные клетки, откуда информация попадает непосредственно в передний мозг, а затем - в промежуточный и средний, в те самые центры, которые отвечают за родительское и социальное поведение. Под воздействием «запахов-невидимок» человек может проявить повышенную общительность по отношению к лицам своего или противоположного пола, вести себя агрессивно или, наоборот, излучать дружелюбие, по-разному относиться к детям, растениям или животным».

По словам Гулимовой, люди действительно могут увлечься друг другом с “первого нюха”. Дело в том, что существует связь между привлекательностью запаха полового партнера и набором генов. Последние определяют предпочтение при выборе полового партнера. Идеально подходящий спутник жизни должен значительно, но не чересчур отличаться от вас по этим генам.

Генетика запахов

Ключом к разгадке принципов работы обонятельной системы стало обнаружение огромного семейства из приблизительно тысячи генов, управляющих работой обонятельных рецепторов. Они расположены на разных хромосомах и приблизительно половина этих генов практически неактивны. А оставшиеся, как считалось ранее, практически не подвержены индивидуальным изменениям и одинаковы у всех людей (вообще, система восприятия запахов считается одной из древнейших и "архаичных" в организме человека). Но, как обнаружили ученые, среди этих 500 генов есть как минимум 50, структура и активность которых неодинаковы у разных людей. Наиболее ярко эти различия выражены между людьми разных национальностей.

Статью с описанием этого открытия Л. Бак и Р. Аксель опубликовали в 1991 году.

Эксел и Бак, в начале 90-х работавшие в медицинском институте Говарда Хьюза (Howard Hughes Medical Institute) начали свои эксперименты с поиска рецепторов обоняния. Эти рецепторы - белки, которые находятся на поверхности клеток слизистой носа и улавливают пахучие молекулы. Исследователи думали, что обнаружить их довольно просто – нужно лишь выделить те гены, которые "работают" только в клетках слизистой оболочки носа, и нигде более.

Однако такой подход ничего не дал. "Теперь мы знаем, почему наша схема не сработала, - говорит Эксел. - Дело в том, что таких рецепторов ужасно много, но каждый из них синтезируется в очень малых количествах".

Затем Бак придумала то, что Эксел назвал "хитрой уловкой". Три предложенных ей условия значительно сузили поиск генов, которые отвечают за рецепторы обоняния. Во-первых, как уже было известно к тому времени, такие рецепторы по своему строению похожи на зрительный рецептор родопсин и относятся к классу так называемых 7-доменных белков. В итоге поиск ограничился только теми генами, что кодировали рецепторы этого типа.

Во-вторых, считала Бак, гены обонятельных рецепторов должны иметь какую-то особенность, которые отличали бы


9-09-2015, 20:14