Система обоняния
Через ноздри воздух попадает на специальные клетки - обонятельные рецепторы, которые располагаются в носовой полости. Эти клетки способны распознавать тысячи различных запахов даже в очень низкой концентрации.
Процесс обоняния у человека схож с процессом ощущения вкуса. Это объясняется тем, что как вкус, так и обоняние становятся возможными благодаря особым клеткам, которые могут распознавать различные вещества.
Обонятельные рецепторы, расположенные в носовой полости, преобразуют химические сигналы в электрические импульсы, которые по нервным волокнам поступают в мозг.
Обонятельные рецепторы
Запахи проникают в носовую полость, когда человек вдыхает воздух. Внутри носовой полости они попадают на слизистую оболочку. Слизь действует как растворитель, поглощая газообразные молекулы запахов. Благодаря постоянному обновлению слизи молекулы запахов, которые попадают в носовую полость с каждым вдохом, имеют полноценный доступ к клеткам обонятельных рецепторов.
Небольшой участок слизистой оболочки, расположенный в верхней части носовой полости непосредственно под основанием мозга, содержит около 40 миллионов клеток обонятельных рецепторов. Это особые нервные клетки, легко реагирующие на запахи в чрезвычайно низких концентрациях. На поверхности каждой клетки обонятельного рецептора имеется до 20 подвижных ресничек. Благодаря этому значительно увеличивается внешняя поверхность клетки, что способствует усилению ее способности распознавать запахи.
При взаимодействии молекул запаха с белками на обонятельной клетке возникает серия нервных импульсов. Эти импульсы распространяются по аксонам нервных клеток (отростки, формирующие нервное волокно), проходящим через решетчатую пластинку - тонкую кость черепа, расположенную над обонятельным эпителием.
Аксоны обонятельных клеток, в свою очередь, сообщаются с другими нервными клетками, расположенными в обонятельной луковице. Оттуда информация передается в головной мозг с помощью обонятельных нервов (также известных как 1-я пара черепных нервов).
Идентификация запахов
Рецепторы сенсорной оболочки глаза (сетчатки), расположенной в задней части глаза, реагируют на три цвета (красный, синий и зеленый). Вкусовые рецепторы распознают семь разновидностей вкуса. В противоположность им, предполагается, что существуют сотни или даже, по мнению некоторых ученых, тысячи различных типов обонятельных рецепторов.
Однако в связи с тем что большинство людей способны различать около 20 тысяч различных запахов, маловероятно, чтобы у человека имелся определенный рецептор для распознавания каждого запаха. Существует предположение, что молекула запаха активизирует множество различных типов рецепторов в разной степени. Некоторые рецепторы легко реагируют на какой-либо специфический запах, в то время как другие реагируют слабее. Степень активности различных рецепторов интерпретируется мозгом, благодаря чему он способен идентифицировать конкретный запах.
При взаимодействии молекулы запаха с обонятельным рецептором внутри обонятельной клетки запускается сложная последовательность химических реакций. Это приводит к усилению первоначальной интенсивности сигнала. Поэтому мозг чувствителен к запахам даже в очень низких концентрациях.
Память, эмоции и запахи
Способ интерпретации запахов в головном мозге отличается от способов, которыми интерпретируется информация от других органов чувств (например, зрение). Некоторые ответвления обонятельных нервов соединяются с областями мозга, которые ответственны за эмоции и память. При этом они не проходят через кору головного мозга, которая отвечает за развитие сознательного опыта.
В отличие от этого визуальный сигнал сначала передается в зрительную область коры, отвечающую за сознательное восприятие зрения, и только после этого поступает в области мозга, связанные с эмоциями и памятью.
Воздействие на память
Благодаря особенностям нейроанатомии обонятельного проводящего пути, запахи могут оказывать значительное влияние на память. Например, повторное воздействие какого-либо запаха, который человек впервые почувствовал в детстве, может вызвать серию воспоминаний, связанных с этим периодом.
Роль феромонов
Некоторые животные способны выделять особые химические вещества -феромоны. Они выделяют их в воздух, воду или землю для того, чтобы повлиять на поведение или физиологию других представителей их вида. В настоящее время широко обсуждается гипотеза о том, что человек использует феромоны для бессознательной коммуникации с другими.
Исследователи предполагают, что организм человека в некоторой степени реагирует на выделение феромонов. Например, одно исследование показало, что некоторые матери способны отличить одежду, которую одевал их ребенок, от одежды, которую носил чужой ребенок того же возраста.
Синхронность менструальных циклов
В 90-х годах ХХ-го века исследовательская группа из США опубликовала результаты исследований, в ходе которых выяснилось, что менструальные циклы женщин, проживающих вместе, имеют тенденцию совпадать по времени.
Проводились исследования, во время которых запах, собранный с помощью ватных тампонов из подмышечных впадин женщин-доноров, наносился на кожу в области носа другим женщинам. Результаты этих исследований показали, что синхронность менструальных циклов связана с реакцией женщин на феромоны друг друга.
Насколько развито наше чувство обоняния?
По сравнению с животными чувство обоняния человека развито чрезвычайно слабо. Например, собака имеет в 25 раз больше обонятельных клеток, чем человек.
30% коры головного мозга собаки ответственно за восприятие запахов, по сравнению с 5% -у человека. Тренированные собаки могут распознать запах в концентрации в 10 тысяч раз меньшей, чем человек.
Есть основания полагать, что в процессе эволюции наше чувство обоняния притуплялось. Одним из возможных объяснений этого является тот факт, что развитие прямохождения у человека привело к тому, что нос стал находиться на большем расстоянии от земли.
Поэтому наличие развитой части коры головного мозга, отвечающей за восприятие запахов, перестало быть эволюционным преимуществом.
Кроме того, развитие высших познавательных функций, таких как речь, требующих значительного использования коры головного мозга, также могло быть причиной ухудшения обоняния.
Утрата обоняния
Аносмия (отсутствие обоняния) -это термин, означающий потерю способности различать запахи. Утрата обоняния часто является результатом травмы головы, повлекшей за собой повреждение обонятельных нервов, а также может быть вызвана носовой инфекцией, поражающей обонятельные рецепторы.
Заболевания головного мозга также могут оказывать влияние на обоняние. Например, некоторые больные эпилепсией перед началом приступа ощущают «обонятельную ауру». К другим расстройствам относятся обонятельные галлюцинации, во время которых пациент чувствует какой-то определенный, обычно неприятный, запах.