Правообладатель иллюстрации Getty

Утрата чувства обоняния лишает человека не только способности воспринимать запахи и ароматы. Она влечет за собой самые драматические последствия - какие именно, узнала корреспондент .

Ник Джонсон пробегает глазами по строчкам меню в кафе "Белый пес", представляющем собой нагромождение крошечных комнатушек и чуланчиков в университетском квартале Филадельфии.

"Эмпанады (пироги – Ред. ) с говядиной… Я бы не отказался от них. Но тушеная говядина для меня пропадет впустую. Я избегаю заказывать "фиш-энд-чипс" (рыба, жаренная в кляре и с картошкой-фри - Ред. ) - для меня вся жареная еда на один вкус. Пожалуй, я выберу тако (мексиканскую лепешку) с рыбой. Я знаю, что получу жар острых специй и чуть-чуть аромата ананаса, жгучий перец с авокадо - то, что позволит почувствовать что-то во рту".

Он заказывает тако, нам подают бочковое пиво. Оно называется Nugget Nectar (самородный нектар – Ред. ), его варят на местной ремесленной пивоварне, где Джонсон работал в течение последних 10 лет.

Когда-то пиво Nugget Nectar было его любимым. "Оно обладает прелестным балансом сладости и хмеля. Но теперь, – говорит он, и его лицо мрачнеет, - оно для меня - не более чем видимость своей прежней сущности".

Он может описать запахи пива – аромат сосновой хвои, цитрусовых, грейпфрута. Но почувствовать тот букет он уже не в состоянии.

Люди не льстят себе мыслью о том, что обладают каким-то необыкновенно острым обонянием, особенно по сравнению с животными. Но, как свидетельствуют данные научных исследований, запахи могут оказывать мощное подсознательное воздействие на человеческие мысли и поведение.

Люди, которые теряют способность различать запахи вследствие несчастного случая или болезни, говорят, что испытывают чувство огромной утраты, которая так влияет на их жизнь, что они и представить себе не могли.

Быть может, мы не слишком высоко ставим обоняние в рейтинге наших чувств - и скорее всего потому, что мы едва ли осознаем, какую роль оно играет в нашей жизни. До тех пор, пока не лишаемся его.

Джонсон, которому сейчас 34 года, может точно назвать день, когда он потерял чувство обоняния. Это произошло 9 января 2014 года. Он играл с друзьями в хоккей на замерзшем пруду в городке Колледжвилль, штат Пенсильвания, где живут его родители.

Каких результатов мы могли бы достичь, если более основательно принюхивались к окружающему нас миру?

"Я проделывал это миллион раз, - вспоминает он. – Я медленно катился спиной вперед, и тут конек угодил в борозду на льду. Ноги подкосились. Я упал навзничь и ударился правой стороной затылка. Я отключился, а когда пришел в себя, то находился уже в машине скорой помощи. Надо мной склонились люди, из уха текла кровь".

Он порвал себе барабанную перепонку, а череп треснул в трех местах. Произошло кровоизлияние в мозг, его сотрясали судороги. "Я понятия не имел, что со мной происходит".

Он быстро поправился, шесть недель спустя получил разрешение сесть за руль и вернулся к работе в качестве регионального менеджера по продажам в пивоварне Tröegs.

Вскоре он оказался среди участников совещания, посвященного новому сорту пива. "Мы дегустировали пиво, и коллеги спрашивали, ты чувствуешь в нем хмель? А я не чувствовал. Потом попробовал на вкус. Ребята говорили: "у него такой бледный бисквитный привкус", а я этот привкус не ощущал. Потом я попробовал другой сорт, более хмельной, но и теперь не почувствовал аромата. Тогда у меня в голове словно что-то щелкнуло".

Стрессом, вызванным травмой, и приемом разного рода медикаментов, вероятно, можно объяснить тот факт, что он не сразу понял, что лишился чувства обоняния. Поначалу открытие вызвало шок. Теперь же, однако, он отчетливо понимает, к чему это привело.

Утрата удовольствия от еды и напитков – общая жалоба для людей, потерявших способность ощущать запахи.

Языком мы ощущаем вкус сладкого, соленого, горького, кислого и умами (так называемый пятый вкус, который придают пище некоторые вкусовые добавки, например, глутамат натрия - Ред ).

Восприятие более сложных комбинаций вкусов, скажем грейпфрута или стейка, приготовленного на барбекю, зависят от запаха. Но для Джонсона и многих ему подобных людей, неспособных воспринимать запахи, существует еще одна абсолютная утрата.

Во время происшествия с Джонсоном, его жена была на восьмом месяце беременности, ожидая их второго ребенка.

За обедом он сказал: "Я порой шучу, что не чувствую запаха подгузников моей дочери. Но и ее собственный запах я тоже не чувствую. Она проснулась в четыре часа утра. Я держал ее на руках, мы лежали в кровати. Я знаю, как пах мой сын, и когда он был младенцем, и когда немного подрос. Иной раз он пах не очень хорошо, но с ним у меня связано воспоминание о чудесном запахе ребенка. С дочерью мне не пришлось испытать ничего подобного".

Как это происходит

По разным подсчетам, число индивидуумов, не чувствующих запахи, составляет несколько процентов от всех взрослых людей. Это значит, что без обоняния живут миллионы человеческих существ.

Кто-то таким родился, кто-то потерял эту способность в процессе жизни. Одна из самых распространенных причин потери обоняния у людей младшего возраста – хронический синусит или воспаление слизистой оболочки придаточных пазух носа.

Еще один фактор риска заключается в том, что обонятельные нервы оканчиваются в верхних частях носовых полостей, слизистой оболочке носовой раковины и носовой перегородке, что делает их очень уязвимыми для токсичных веществ, содержащихся в окружающей среде, и для различных инфекций.

У людей старшего, но не пожилого возраста, проблемы с обонянием чаще возникают из-за вирусных инфекций. Даже обычная простуда может оказаться опасной, однако никто не может сказать, почему одни люди теряют по ее вине обоняние, а другие – нет.

К возрасту 70-80 лет мало кому удается избежать существенного ослабления обоняния. Организм обладает способностью к регенерации: нервные клетки постоянно отмирают и заменяются новыми. Однако с возрастом этот процесс замедляется, и участки поверхности слизистой оболочки носа, лишенные обонятельных рецепторов, становятся более обширными.

У Ника Джонсона, вероятно, произошло катастрофическое повреждение обонятельных нервов. Проходя от носа к мозгу, эти нервы проникают сквозь пористую костную пластинку, называемую решетчатой костью.

Когда он ударился головой о лед, внезапное смещение мозга внутри черепа могло привести к тому, что обонятельные нервы были серьезно повреждены или даже перерезаны костью, а это не позволяет сигналам из носа поступать в мозг.

Как работает запах

Джонсон сильно принюхивается к содержимому своего стакана с пивом Nugget Nectar, когда-то его любимым. Летучие химические вещества, поднимающиеся с поверхности жидкости, глубоко проникают в его ноздри и достигают верхней части носовой полости, которая и отвечает за восприятие запахов.

Потом он делает маленький глоток, и эти вещества попадают из гортани в тот же участок его носа. Пока все идет, как полагается.

Сейчас никто не возьмется сказать, взглянув на молекулу, как она будет пахнуть, и будет ли пахнуть вообще. Что мы знаем наверняка, так это то, что если некая субстанция по своей природе обладает запахом, ее молекулы должны легко испаряться, дабы они могли переноситься по воздуху, и их можно было вдыхать. Кроме того, они должны растворяться в слизи, чтобы их можно было засечь.

Со здоровыми людьми, нюхающими пиво, либо собственного ребенка или майку, принадлежащую их партнеру, происходит именно это: у них возникает своего рода "обонятельный образ" пива или человека, сложное ароматическое целое, которое едва осознается.

Нервные окончания обонятельных рецепторов скрыты в слизистой оболочке носа. Эти нервные клетки ведут непосредственно в мозг.

И хотя мы обладаем миллионами таких клеток, их, как представляется, существует всего около 400 видов, каждый из которых связан с определенной молекулой.

Численность типов клеток остается предметом споров. Некоторые полагают, что их не больше 100.

Исходя из последовательности активации рецепторов различных типов, когда я нюхаю Nugget Nectar, я понимаю, что передо мной пиво . Джонсон не чувствует никакого запаха – в результате падения его обонятельные нервы были повреждены или даже погибли, поэтому его мозг не получает никаких сигналов о запахе напитка.

Пока Джонсон не пережил травму, у него был очень чувствительный нос. Не в пример мне, он легко отличил бы Nugget Nectar от других сортов пива. Такая способность приходит с опытом.

Репутация людей подмочена тем обстоятельством, что они сравнительно мало принюхиваются

После того, как поступивший сигнал о запахе обработан, эта информация передается в различные отделы мозга, в том числе те, которые отвечают за память и эмоции, а также в кору, где происходит процесс мышления.

Мы можем быстро научиться сопоставлять схему активации рецепторов с источником пахучих молекул.

До недавнего времени бытовало представление, что люди способны улавливать не более 10 тысяч различных запахов. Однако эти представления подверглись радикальному пересмотру, если верить Джоэлю Мейнленду, который занимается исследованиями фундаментальных основ запахов в Монелловском Центре по изучению химических чувств в Филадельфии, штат Пенсильвания (который является одним из ведущих мировых институтов, специализирующихся на вкусах и запахах).

По данным статьи, опубликованной недавно в журнале Science, люди способны улавливать более триллиона запахов. Возникли определенные проблемы с методологией этого исследования, да и достоверность самой цифры вызывает споры, однако Менйленд считает, что мы явно недооцениваем свои способности.

По характеру своей работы Джонсону пришлось пройти все виды сенсорных тренировок, чтобы усовершенствовать восприятие запахов и вкусов. Все прочие люди тоже, надо полагать, обладают неисчерпаемыми возможностями, скрытыми до поры до времени.

Да, собаки славятся своей способностью обнаруживать запах человека на другом конце поля. Когда Мейнленд был еще аспирантом, его научный руководитель предложил ему заняться вопросом, возможно ли научить людей тому же. Как выяснилось, да, возможно.

У собак больше обонятельных рецепторов, чем у людей. Однако, как указывает Мейнленд, у коров их больше, чем у собак – около 1200 против 800, - но это вовсе не означает, что у коров обоняние острее.

В этом смысле репутация людей подмочена тем обстоятельством, что они сравнительно мало принюхиваются, а это упражнение при регулярности повторения могло бы развивать обоняние.

Каких результатов мы могли бы достичь, если более основательно принюхивались к окружающему нас миру?

Эмоциональное состояние

Одной из причин, которая заставила бы нас развивать собственное чувство обоняния, могло бы стать желание и потребность в улучшение способности ориентироваться в социальной среде.

Некоторые люди, от рождения лишенные обоняния, с трудом могут определить эмоциональное состояние окружающих, говорит Мейнленд. Они понимают, что в то время, когда они сами ориентируются главным образом на выражения лиц, их друзья, наделенные обонянием, улавливают сигналы, ускользающие от них.

Эти сигналы настолько сильны, что способны опровергнуть эмоциональную информацию, которая передается улыбкой или хмурой гримасой.

Если потеря обоняния – это плата за жизнь, я ее принимаю Ник Джонсон

Можно представить себе разговор в группе друзей, объясняет Мейнленд, и вот один из них говорит: "Она была очень расстроена". Ему отвечают: "Она выглядела вполне довольной жизнью". Первый: "Да уж, она выглядела довольной, но очевидно, что ей было не по себе".

Ученые выяснили, что запах может менять настроение и поведение людей. Джордж Претай из Монелловского центра и его коллеги установили, что экстракт запаха из подмышек мужчины не только влияет на женскую физиологию, меняя уровень гормонов, задействованных в регулировании менструального цикла, но и позволяет женщинам чувствовать себя более раскованно и менее напряженно.

Вместе с когнитивным психологом Пэм Долтон, такой же, как он, сотрудницей Монелловского центра, Претай обнаружил свидетельства того, что люди - зачастую неосознанно - способны улавливать запахи человеческого тела, выделяемые под воздействием стресса.

(Памелла Долтон, прежде чем прийти в Монелловский центр по изучению запахов и вкусов, работала в министерстве обороны США. Там она занималась разработкой нелетальных вооружений, в частности эффектами, которые оказывают на живую силу противника усиленные дурные запахи. – Ред.)

Таким образом, получается, что люди без обоняния упускают множество деликатных социальных сигналов. Можно ли что-то для них сделать?

Существуют некоторые, довольно эффективные, методы лечения. Если обоняние пропадает по причине хронического синусита, потеря ощущения запахов обратима, порой довольно быстро, – нужно только вылечить болезнь.

Однако возможности для оказания помощи таким пациентам, как Ник Джонсон, увы, не слишком велики.

Он обратился в Морелловский центр за помощью, и главная рекомендация, которую получил от тамошних ученых, заключалась в том, чтобы он активно принюхивался к разным запахам пару раз в день.

Считается, что это помогает стимулировать систему обоняния и может способствовать выздоровлению.

В будущем положение дел может измениться. Одна из научных бригад в Монелловском центре проводит эксперименты со стволовыми клетками носоглотки. Сейчас ученые заняты тем, что пытаются преобразовать стволовые клетки в нервные клетки.

Они надеются, что такой метод позволит обеспечить новыми обонятельными нервами людей, чьи собственные рецепторы претерпели необратимые повреждения в результате травмы или были дефектны от рождения.

Команда исследователей планирует начать испытания на животных уже в сентябре 2015 года, и если эксперименты окажутся удачными, перейти к работе с людьми через пять-десять лет.

Уже есть некоторые многообещающие признаки, и это – лучик надежды для Ника Джонсона. Некоторые сильно пахнущие вещи вызывают у него ощущение запаха, хотя оно всегда одинаковое.

Раньше это была жуткая вонь пригоревшего растительного масла, говорит он. Несколько месяцев спустя он стал ощущать какой-то сладковатый запах. Возможно, это может оказаться каким-то признаком начавшегося восстановления системы обоняния.

Джонсон говорит, что настроился на позитивный лад и намерен вести образ жизни, максимально близкий к тому, каким он был до травмы. Он снова начал играть в хоккей, правда, теперь, улыбается он, пришлось обзавестись самым лучшим шлемом, который только можно купить.

Он понимает, насколько серьезным был приключившийся с ним несчастный случай, но вместе с тем осознает, что все могло оказаться гораздо хуже.

"У меня было кровоизлияние в мозг. Я запросто мог умереть. Моя позиция такая: я счастлив, что выжил. Если потеря обоняния – это плата за жизнь, я ее принимаю".

Это сокращенная версия статьи, первоначально опубликованной на сайте Mosaic . Она воспроизводится на условиях лицензии Creative Commons . Узнать больше по теме, затронутой в статье, вы сможете, посетив сайт Mosaic (на английском языке).

Мы слышим запахи благодаря обонятельному эпителию в верхней части носа, глубоко внутри. На его поверхности расположено около 10 миллионов обонятельных нейронов. В их клеточной мембране содержится около 1000 различных рецепторов. При этом каждый нейрон имеет только один белок и отвечает за определенный запах. За данное исследование американские ученые Линда Бак и Ричард Аксель получили Нобелевскую премию. Такое количество рецепторов создает огромный диапазон воспринимаемых запахов. Каждый конкретный запах кодируется, чтобы мы без труда узнали его в следующий раз. За счет механизма присвоения индивидуальных кодов мы можем различать и запечатлевать около 10 тысяч запахов.

Какой путь преодолевает запах прежде, чем мы поймем, что именно слышим?

Представим, что перед нами букет пионов. Мы наклоняемся к нему, чтобы насладиться ароматом цветов. Здесь начинается самое интересное. На вдохе молекула запаха, называемая одорантом, попадает в наш нос.

1. Одорант растворяется в слизистой и активизируют обонятельные рецепторы.

2. Они распознают, что это запах пиона, и начинают передавать информацию об этом в виде электрического импульса.

3. Сигнал проходит через обонятельный нерв, представляющий собой систему аксонов, и попадает в обонятельный тракт. Далее импульс следует в обонятельный треугольник.

4. Из обонятельного треугольника электрический импульс стремится по трем направлениям: длинным путем над мозолистым телом (тогда появляются ассоциации), средним путем от ядер перегородки (происходит поиск источника запаха), и коротким — сразу в крючок (обеспечивает двигательную защитную реакцию на резкий запах).

5. Нервный импульс поступает в подкорковый слой, который связан с лобными долями мозга и некоторыми двигательными центрами, а также с лимбической системой.

6. После того как мы услышали аромат, мы начинаем его анализировать. «Раскодированный» запах классифицируется человеком как приятный или неприятный; узнаваемый или новый; интенсивный или едва уловимый.

Эти стадии классификации проходят последовательно. Если нам нравится запах пионов, мы слушаем дальше, узнаем и оцениваем его интенсивность.

Мы слышим запахи только тогда, когда вес пахучей молекулы находится в диапазоне 17 — 300 дальтон (атомная единица массы равная 1.66053892 * 10-27 кг). Например, мы не слышим запах кислорода (15,99903 дальтон), зато мы прекрасно распознаем его аллотропную модификацию — озон (48 дальтон). Именно им пахнет после грозы.

С обонянием и лимбической системой все не так-то просто! Мы приближаемся к ответу, который поставили еще в начале: почему запахи вызывают эмоции и воспоминания, пробуждают аппетит или настораживают.

Дело в том, что обонятельный тракт является частью лимбической системы наряду с другими из элементов, такими как: гиппокамп, отвечающий за формирование долговременной памяти; гипоталамус, который отвечает за голод, жажду, половое влечение, режимы сна и бодрствования; миндалевидное тело, управляющее страхом, агрессией и осторожным поведением. Поэтому обоняние тесно связано с памятью, эмоциями, половым влечением, голодом, агрессией, защитой, сном и бодрствованием. Например, неприятные запахи сигнализируют об опасности: запах гари предостерегает нас от пожара, а запах прокисшего молока предупреждает, что его лучше не пить. И наоборот: аромат булочек с корицей вызывает в нас аппетит, а запах любимого человека пламенеет в нас желанием.

Мы также выяснили, что лимбическая система отвечает не только за обоняние, но также за память и эмоции. Благодаря гиппокампу формируется ассоциативная память. Именно поэтому определенные запахи вызывают у нас конкретные эмоции и способны пробудить воспоминания. Для памяти ароматы становятся «ярлыками», которые прочно ассоциируются с важными для нас событиями. Часто это происходит неосознанно. Например, спустя много лет, вы услышали парфюм, который напомнил вам о первом поцелуе, потому что тогда на вашем возлюбленном был такой же. Мы не сомневаемся, что каждый найдет в своей жизни подобные примеры. Но как запоминать запахи осознанно? В этом нам поможет дворец памяти и некоторые другие техники запоминания.

Как дворец памяти поможет нам запоминать запахи?

Для начала мы разберемся, что такое дворец памяти. Это мнемотехника, иначе говоря, техника запоминания, впервые упомянутая великим оратором Цицероном. Он рассказывает историю поэта Симонида, который должен был прочесть поэму в честь одного богача, у которого он пировал. Когда поэт вышел на улицу, здание, где проходило празднество рухнуло, и все погибли. Лица умерших были настолько обезображены, что родственники не могли их опознать. Помог Симонид, который помнил, в каком порядке за столом сидели гости. Отсюда и берет начало дворец памяти как техника упорядоченного расположения фактов в хорошо знакомом месте.

Для того чтобы создать дворец памяти, нужно выбрать хорошо знакомое вам место. Это может быть ваша квартира, улица, по которой вы часто гуляете, или дорога от работы до дома. Важно, чтобы вы знали местность подробно и смогли ярко, живо представить ее в любой момент времени, пройтись по ней, оглядеться вокруг и увидеть детали.

После этого можно начать привязывать запахи, которые нам надо запомнить, к местам и вещам в выбранном месте. К примеру, в начальных нотах аромата у вас бергамот, апельсин и роза. Начальные ноты можно расположить у входной двери вашей комнаты. Бергамот созвучно со словом бегемот, а значит можно представить у двери бегемота оранжевого (апельсинового цвета) с розой в зубах. Чем абсурднее будут ваши образы, тем легче будет запомнить ароматы. Но есть одно уточнение: вы должны знать, как пахнет бергамот, апельсин, роза, иначе вы будете запоминать только составы духов, но не представлять их запах, что гораздо сложнее.

По аналогии с примером, вы можете расположить запахи в комнате, используя образы, созвучия, схожести форм. Не нагружайте предметы дворца памяти лишними запахами. Чем меньше привязанных запахов к той же двери, тем лучше. Пусть ассоциация наталкивает вас на дальнейший ход мысли. И чем чаще вы мысленно прогуливаетесь по дворцу памяти, тем лучше.

Таким образом вы можете запоминать составы множества духов и любую другую информацию. Но как же запоминать сами запахи?

1. Ассоциируйте запахи с людьми, которых вы хорошо знаете, с животными, явлениями природы. Благодаря образам вам будет легче вспомнить аромат. В этом деле лучше довериться интуиции и запоминать первую ассоциацию или образ, которые возникнут у вас в голове.

2. Классический прием парфюмера: ассоциация запаха с цветом. Можно разделить оттенки на теплые и холодные и подобрать запахи, которыми вы располагаете к этим оттенкам, исходя из собственных предпочтений.

3. Вы можете изобразить запах на бумаге. Дайте волю фантазии, пусть аромат примет ту форму, которую вы пожелаете!

4. Ассоциируйте запах с музыкой. Вдыхая аромат полыни, вы слышите одинокую свирель в поле, а при запахе сандалового дерева в голове вдруг заиграл ситар? Значит, вы идете в верном направлении.

5. Описывайте запах как можно подробнее. Заведите себе блокнот и пишите в него все, что вы чувствуете, услышав аромат. Любые мысли, образы. Воспоминания и переживания станут вам помощниками в запоминании запахов.

Комбинируйте техники и запоминайте комплексно. Для начала возьмите пять ароматов, например: иланг-иланг, пачули, ваниль, бергамот и сандал. Запомнив эти ароматы, можно добавлять новые. Не забывайте регулярно тренироваться и успех обязательно придет!

Кто бы мог подумать, что...

Многие гены обоняния наших предков выключились в процессе эволюции из-за отсутствия необходимости. Хороший нюх не давал особого преимущества в борьбе за существование, поэтому механизм естественного отбора не устранил особей со слабым обонянием.

Змеиный нос — это раздвоенный язык, который улавливает природу и направление запаха. Молекулы пахучего вещества попадают на органы обоняния во рту. Так что, если змея показывает вам язык, она не дразнится, скорее всего, она просто ищет добычу.

Мы заблуждались, думая, что акулы способны учуять каплю крови за несколько километров. Да, у них отличный нюх, но им не тягаться с угрем, который способен по одной молекуле одоранта понять, что это за запах.

Женщины лучше, чем мужчины, распознают и классифицируют ароматы. Возможно, так сложилось в процессе эволюции. Женщины более избирательно выбирали полового партнера, обращая внимание, в том числе, и на запах. Это обеспечивало более здоровое потомство.

В жару мы слышим запахи острее, чем в холодное время года. Поэтому зимние ароматы интенсивные, а летние — легкие.

Текст подготовил Михаил Поздняков

Обоняние и вкус, некогда столь же необходимые человеку для выживания, как слух, осязание и зрение, ныне гораздо слабее развиты, чем у животных, и играют второстепенную роль.

• Для многих истинная красота роз скрыта в их упоительном аромате.
• Лизнув мороженое кончиком языка, мы во всей полноте ощущаем его изумительный вкус!

С тех пор как человек поднялся с четверенек и оторвал нос от земли, его жизнь перестала в той же мере зависеть от обоняния и вкуса, как жизнь других животных. Утратив былое значение, эти физические чувства теперь служат человеку почти исключительно для выбора и получения удовольствия от еды и питья.

Химическая природа чувств

У вкуса и обоняния общая химическая природа. Это значит, что они представляют собой реакцию на присутствующие в окружающей среде химические вещества. Пробуя что-то на вкус, мы ощущаем присутствие во рту тех или иных химических веществ, а чувствуя запах - регистрируем их наличие в воздухе в газообразной форме.

Чистый воздух представляет собой смесь не имеющих запаха газов - главным образом, азота (78%) и кислорода (21%) с незначительными примесями инертных газов. Воздух может содержать до 5% водяных паров, тоже не имеющих запаха. Любые другие примеси потенциально можно обнаружить по запаху. Даже самые ничтожные концентрации химических примесей можно учуять носом, который подскажет хозяину, что годится в пищу, а что нет, что издает неприятный запах (и лучше держаться от него подальше), а что, возможно, является запахом другого животного - друга или врага.

Обоняние

Хорошо известно, что мы способны распознавать гораздо больше оттенков запаха, чем звуков. Однако ученым трудно уяснить, что же происходит, когда мы обоняем запах, как присутствующие в воздухе химические вещества воспринимаются носом и интерпретируются мозгом. До сих пор нет четкого понимания и того, как язык распознает и преобразует химические вещества во вкусовую информацию.

• Любой шеф-повар скажет, что нельзя судить о свежести продукта по одному внешнему виду. В этой профессии не обойтись без тонкого обоняния.

Тончайшие волоски

Впрочем, известно, что небольшой участок в задней части носовой полости изобилует нервными окончаниями, воспринимающими запахи. Этот участок, называемый обонятельным эпителием, или обонятельной областью, буквально напичкан миллионами нервных окончаний. Каждое из них имеет не меньше десятка тончайших волосков, или жгутиков. Они постоянно увлажняются слизью, которая тоже служит ловушкой для пахучих веществ. Но из-за недоступности обонятельной области ученым трудно исследовать происходящие в ней процессы.

Полагают, что при вдыхании с воздухом доступных нашему обонянию пахучих веществ они растворяются в слизи, увлажняющей жгутики, в результате чего эти тончайшие волоски покрываются раствором пахучих веществ. Реагируя на них, жгутики посылают сигналы обонятельным клеткам для дальнейшей передачи по соответствующим нервным волокнам (их называют обонятельными нервами). Затем эти сигналы передаются в обонятельный мозг - участок головного мозга, гораздо слабее развитый у людей, нежели у животных.

Основные запахи

Насколько мы можем судить, все обонятельные клетки, действующие как рецепторы распознаваемых по запаху химических веществ, абсолютно одинаковы, по этому остается загадкой, как они различают тысячи многообразных запахов.

За многие века люди выделили шесть "основных" запахов: цветочный, фруктовый, зловонный, пряный, смолистый (как скипидар) и запах гари.

Чтобы обладать запахом, вещество должно испарять микроскопические частицы. Наименьшими "кирпичиками" любого вещества являются молекулы, и, как полагают, обонятельные клетки способны различать молекулы по их форме.

Частицы и запах

Чем больше частиц испускает вещество, тем сильнее запах. Например, кипящий на плите куриный суп пахнет сильнее, чем холодная курятина на тарелке, так как с паром в воздух попадает больше пахучих частиц. Они-то и распознаются как запахи в силу своей способности растворяться в воде. Под воздействием тепла в воздух попадает больше частиц, а содержащаяся в воздухе влага обеспечивает их повышенную концентрацию, поэтому в теплой и влажной атмосфере запахи усиливаются. Вероятно, вы и сами замечали, что в теплой дымке после летнего дождя усиливается благоухание сада или травы; или что щепотка соли для ванн издает в горячей воде более сильный аромат, чем целая сухая упаковка.

Адаптация и маскировка

Если вы войдете в помещение, где кто-то ест котлеты с луком, резкий запах тотчас ударит вам в нос, хотя находящиеся здесь же люди его не замечают. Это явление называется адаптацией. Причина, по-видимому, в том, что когда все рецепторы "заполнены" пахучими химическими частицами, они перестают посылать сигналы в мозг.

Возможно, вы задавались вопросом, как освежители воздуха устраняют неприятные запахи. Этот эффект называется маскировкой. Освежитель вовсе не удаляет из воздуха дурно пахнущие частицы, но благодаря его присутствию мы перестаем их замечать. Нечто подобное происходит и при маскировке слуха, когда громкий звук заглушает более тихий, даже если наши уши воспринимают обе частоты. Мы пока не знаем, почему один запах "громче" другого. Само собой, если в воздухе присутствуют два запаха, маскировка происходит далеко не всегда. Часто оба запаха смешиваются либо по-прежнему воспринимаются по отдельности.

Вкус

О вкусе известно гораздо больше, чем об обонянии, и принято считать, что основных вкусов всего четыре: сладкий, соленый, кислый и горький. Но всем богатством оттенков того, что называют вкусом, мы обязаны обонянию. Должно быть, вы успели заметить, что при сильной простуде обоняние на время пропадает, и пища становится безвкусной. А дело в том, что при простуде вы получаете информацию о вкусе только с языка. Как показали опыты, пробуя продукты на вкус только языком, человек не отличает даже очищенного яблока от сырого картофеля.

Рецепторы, улавливающие сигналы от растворенных химических веществ, из которых состоит наша пища, называются вкусовыми сосочками. Это скопления микроскопических клеток, или нервных окончаний, на крохотных бугорках, расположенных на языке, нёбе и гортани. Каждый вкусовой сосочек - это гроздь из 50 с лишним клеток, соединенных с мозгом нервными волокнами. Все вкусовые сосочки способны различать четыре основных вкуса. Некоторые из них служат опорными клетками, остальные же - вкусовыми. Подобно рецепторам запаха, каждая вкусовая клетка имеет крохотный волосок (микровиллу). Внешние оконечности вкусовых сосочков соединены с осязательными нервами, благодаря чему вкус и осязание пищи во рту тесно связаны между собой. Услышав спор о том, какая говядина вкуснее - тонко или грубо нарезанная, - вы можете задаться вопросом, а в чем, собственно, разница. Однако от осязания пищи языком зависит и ее вкусовое восприятие.

Строение языка

Лучше всего реагирует на сладкое верхушка (кончик) языка, на кислое - его боковые края, на соленое - область по соседству с верхушкой и на горькое - прикорневая область. Как и рецепторы запаха, все вкусовые сосочки похожи друг на друга, однако в разных отделах языка они поразному сгруппированы. Все еще остается загадкой, как одни и те же клетки воспринимают разные раздражители. Ученые полагают, что организм вырабатывает так называемые рецепторные вещества, с помощью которых ощущаются различия во вкусе. До сих пор в опытах на животных были открыты только протеины, действующие как рецепторы горечи и сладости. Не исключено, что разные отделы языка вырабатывают разные количества рецепторных веществ. Хотя четкого представления о том, как это происходит, ученые пока не имеют, но уже сейчас можно с достаточной уверенностью предположить, что, вступая в контакт с растворенными химическими веществами, вкусовые сосочки издают соответствующий электрический импульс, который по нервам поступает в головной мозг.

Вкусно или нет?

Помимо вкуса, на наше представление о том, что мы едим, влияет целый букет впечатлений. Прежде всего, газы, выделяемые при пережевывании пищи, поднимаются в полость носа, воздействуя на обоняние. Значение имеет и структура пищи. К процессу подключаются температурные и болевые ощущения - ведь острая пища стимулирует болевые рецепторы (мазнув аджикой по лицу, вы ощутите на коже такое же жжение, как и на языке). Рецепторы осязания и давления подсказывают, что у нас во рту - хрустящие кусочки или крем, жесткая пища или мягкая; уши воспринимают звуки, издаваемые пищей при пережевывании. И, само собой, память - мы надолго запомним вызвавшее отвращение блюдо.

Наконец, глаза докладывают о внешнем виде того или иного блюда, и мы не раз возвращаемся к нему в памяти. Вероятно, у вас не раз текли слюнки не только при виде, но и при одной мысли о чемнибудь вкусненьком. Можно провести с друзьями любопытный эксперимент, пробуя что-нибудь на вкус с завязанными глазами. Вы, например, обнаружите, что не можете отличить апельсиновый сок от грейпфрутового, не видя их и не представив заранее вкуса. Любой хороший повар знает, что красиво оформленное блюдо усиливает аппетит, и ваши эксперименты это подтвердят. Что ни говори, а мы все же привыкли больше полагаться на зрение, чем на обоняние и вкус.

• Наш нюх гораздо слабее, чем у животных, и большинство людей просто не ощущает издаваемых нами природных запахов для привлечения сексуального партнера, полагаясь в этом на искусственно созданные ароматы.
• Определяя качество вина, опытный дегустатор полагается не только на чувствительное нёбо, но и на тонкое обоняние. Для настоящего знатока в букете вина нет секретов.

Знаете ли вы?

• Произрастающий в Западной Африке плод называют "волшебным", потому что он превращает кислую пищу в сладкую. Полагают, что он содержит протеин, заставляющий вкусовые сосочки подавать сигналы о наличии сладости в присутствии кислоты.
• Соленый и сладкий вкус имеют больше общего, чем кажется на первый взгляд. При очень высокой (пороговой) концентрации соль кажется сладкой.
• По некоторым оценкам, для определения вкуса нам требуется в 25 000 раз больше вещества, чем для определения запаха.
• У взрослого человека около 9000 вкусовых сосочков. Удетей их больше.
• Летучие вещества, например, бензин, обычно обладают сильным запахом, так как попадают в нос в довольно высокой концентрации.
• Желая хорошенько принюхаться к чему-нибудь, мы автоматически втягиваем воздух носом, чтобы захватить побольше пахучих частиц.

Доктор технических наук В. МАЙОРОВ.

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.

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 см 2 (у кролика эта величина равна 7-10 см 2 , у собак - 27 - 200 см 2). 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" № , 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. // Наука и жизнь, 2004, № 12.

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

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

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

О разделе

Этот раздел содержит статьи, посвященные феноменам или версиям, которые так или иначе могут быть интересны или полезны исследователям необъясненного.
Статьи разделены по категориям:
Информационные. Содержат полезную для исследователей информацию из различных областей знаний.
Аналитические. Включают аналитику накопленной информации о версиях или феноменах, а также описания результатов проведенных экспериментов.
Технические. Аккумулируют информацию о технических решениях, которые могут найти применение в сфере изучения необъясненных фактов.
Методики. Содержат описания методик, применяемых участниками группы при расследовании фактов и исследовании феноменов.
Медиа. Содержат информацию об отражении феноменов в индустрии развлечений: фильмах, мультфильмах, играх и т.п.
Известные заблуждения. Разоблачения известных необъясненных фактов, собранные в том числе из сторонних источников.

Тип статьи:

Информационные

Особенности восприятия человека. Обоняние

В повседневной жизни мы все время ощущаем запахи. Они могут быть приятные или неприятные, эти ощущения могут доставлять нам беспокойство, а могут даже спасти жизнь. Восприятие запахов играет важную роль у наземных живых существ (охота, поиск пары, защита и т.п.). Это в большей степени актуально для животных, но необходимо и человеку. Так же, помимо обычных реакций, иногда, когда мы ощущаем знакомый запах, в нашей памяти могут возникнуть определенные воспоминания, связанные с ним.

В этой статье мы попробуем разобраться в причинах возникновения этих ощущений.

Запахом называется специфическое ощущение присутствия в воздухе летучих ароматных веществ, обнаруживаемых химическими рецепторами обоняния, расположенными в носовой полости животных и людей. Это ощущение определяется суммарным эффектом от раздражения обонятельных рецепторов, рецепторов тройничного нерва и рецепторов вомероназального органа; кроме того, возможно, что в ощущение запаха вовлечено восприятие аэрозольной компоненты атмосферы.

Таким образом, восприятие запаха – это восприятие мельчайших частиц вещества, органического и неорганического происхождения, специфическими рецепторами.
Ниже мы рассмотрим физиологию восприятия запаха.

Физиология обоняния

Когда человек делает вдох, воздух течет через носовую полость к легким. Однако при выдохе носовые дыхательные пути частично перекрываются тремя костными выростами, называемыми носовыми раковинами. При прохождении через них воздух перемешивается и откладывает пахнущие молекулы на влажную слизистую оболочку. В результате при обычном дыхании мы сильнее чувствуем запах на выдохе, чем на вдохе.

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.

Анатомия носа и носоглотки. 1 – соустье слуховой трубы; 2 – глоточная миндалина; 3 – основная пазуха; 4 – соустье основной пазухи; 5 – ситообразная пластинка решетчатой кости; 6 – лобная пазуха; 7 – верхняя носовая раковина; 8 – средняя носовая раковина; 9 – нижняя носовая раковина; 10 – пристенок носа; 11 – твердое небо.

Затем часть воздуха поступает в расположенную в верхней задней зоне канала обонятельную область, имеющую вид щели, покрытой обонятельным эпителием. 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. 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. 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.

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.

Для того чтобы обонятельный сигнал был воспринят нейроном, молекула одоранта связывается со специальной белковой структурой, расположенной в нейрональной клеточной мембране. Такая структура называется рецепторным белком.

Одна из моделей процесса преобразования сигнала внутри реснички обонятельного нейрона

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 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.

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, служащую первым центром обработки обонятельной информации в головном мозге.

Пути передачи информации о запахах в головной мозг

Обонятельная луковица - это большая многослойная нейросеть для пространственно-временнoй обработки отображения запаха в гломерулах. 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.

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.

Таким образом, можно выделить последовательные шаги в восприятии человеком запаха:

1. Периферический отдел обонятельного анализатора: молекулы пахучих веществ диффундируют в область носоглотки, и чтобы воздействовать на рецепторы, они должны адсорбироваться и раствориться на влажной поверхности обонятельного эпителия. Далее информация о раздражении рецепторов проходит через проводящие пути.
2. Проводящие пути обонятельного анализатора: Обонятельные клетки, снабженные рецепторным образованием на конце их периферического отростка, представляют собой первый нейрон проводящих путей обонятельного анализатора. Через отверстия решетчатой кости они проходят в полость черепа и проникают в обонятельную луковицу, то есть в передний, утолщенный конец обонятельного тракта. Здесь расположены тела второго нейрона. Аксоны второго нейрона образуют обонятельный тракт и направляются к телам третьего нейрона, расположенном в миндалевидном ядре, в переднем, изогнутом конце аммоновой извилины и в подмозолистой извилине. Аксоны третьего нейрона направляются к корковому отделу обонятельного анализатора.
3. Корковый отдел обонятельного анализатора, где осуществляются корковые рефлексы на обонятельные раздражения.

Стоит отметить, что чувствительность обонятельного анализатора значительно меняется под влиянием различных внешних и внутренних условий. Эти изменения либо распространяются на весь анализатор, либо ограничиваются отдельными участками его коркового отдела.

Психология восприятия запаха

Многие психологи утверждают, что человек воспринимает запахи двум способами - естественным (реальным), и мнимым, так как любой запах вызывает в сознании ассоциативные образы, связанные с прошлыми событиями.

В зависимости от концентрации, одно и то же вещество может оказывать разный эффект.
В общем случае, с ростом концентрации летучих ароматических веществ типично изменение индивидуального восприятия от нейтрального или приятного (аромат), через индифферентное при среднем уровне «нагрузки рецепторов» - к неприятному и отвратительному (вонь), при «сенсорной перегрузке».

Существуют такие эффекты при восприятии запахов, как адаптация и интерференция.

• Адаптация – это полная потеря ощущения запаха от вещества (в качестве примера можно привести сероводород: он легко обнаруживается в минимальных концентрациях, еще не опасных для здоровья, однако через короткое время сила ощущения резко падает - вплоть до того, что человек не в состоянии ощутить концентрации, превышающие ПДК в воздухе)
• Интерференция – наложение нескольких запахов, которое может существенно исказить общую оценку аромата.

При различных заболеваниях или в определенных эмоциональных состояниях у человека могут возникать обонятельные иллюзии и галлюцинации (например, человек начинает ощущать запах гари как цитрусовый аромат).

Явления иллюзорного восприятия запахов еще называется хеморецепторной анестезией (притуплением) или гиперстезией (обострением), они могут возникать в различное время, некоторые - периодически (в начале менструального цикла, после перенесенной черепно-мозговой травмы, тяжелого нервного потрясения).

Помимо иллюзий, могут появляться также обонятельные галлюцинации. Они, чаще всего, представляют собой мнимое восприятие неприятных запахов (человек ощущает, например, запах плесени, уксуса или гниения), реже – совсем не знакомый запах, еще реже – запах чего то приятного. В большинстве случаев такие эффекты возникают в результате различных патологических процессов.

Вывод

В этой статье была представлена краткая информация о физиологии и психологии восприятия запахов.

Общие принципы этого восприятия известны, однако детали еще недостаточно изучены и оставляют множество вопросов.

Отдельно можно отметить, что часто запах человеком ощущается, но не осознается.

Запахом можно пользоваться, чтобы пробудить некоторые воспоминания человека, даже те, которые в обычном состоянии вспоминаются с трудом.

Запахи играют важную роль в формировании картины мира, однако и здесь возникают ошибки, обусловленные особенностями физиологии и психологии.