Как работает обоняние. Большое значение обоняния. Обоняние и эмоции

Обоняние дает нам возможность получать удовольствие от приятных запахов, а иногда способно спасти нам жизнь: не дать выпить уксус вместо водки, подсказать, что не стоит есть пирожок с тухлятиной или напомнить, что при запахе газа нельзя щелкать выключателем. Однако окружающие нас запахи обладают свойствами, о которых многие, возможно, даже и не подозревают.

Что-то вроде человеческого обоняния существует даже у микроорганизмов: хемотаксис – способность перемещаться к источникам пищи и подальше от опасных веществ – проявляют все подвижные одноклеточные. Но давайте пропустим примерно 3,5 миллиарда лет эволюции обоняния и перейдем сразу к млекопитающим и человеку.

Для многих животных обоняние является как минимум не менее важным источником информации, чем зрение и слух: любой собачник знает, что собаки теряются при встрече с выпившим хозяином: выглядит и говорит он так же, а пахнет совсем по-другому! И не от «выхлопа» (запах краски, селедки и т.д. такого действия не оказывают), а оттого, что вместе с остальной биохимией алкоголь меняет состав пота и, соответственно, неощутимые для человеческого носа оттенки индивидуального запаха.

Для нас с вами способность чувствовать и различать запахи, на первый взгляд, не так уж и важна. Иногда она даже мешает: каждый может припомнить ситуации, когда он был готов отдать полцарства за то, чтобы не ощущать запаха вошедшего в троллейбус бомжа или наевшегося чеснока коллеги. И хотя без удовольствия от запаха цветов, духов, пищи и множества других ароматов мир потерял бы многое, для человека обоняние стоит на четвертом месте в ряду пяти чувств. За счет зрения мы получаем не менее 90% информации об окружающем мире, а без него человек использует для ориентации в пространстве и распознавания живых и неживых объектов тактильные ощущения и слух.

Основные механизмы работы обоняния ученые расшифровали совсем недавно. Это отставание обусловлено не только недооценкой важности его роли в жизни человека, но и чрезвычайной сложностью устройства обонятельных рецепторов.

Чем мы нюхаем?

Гордон Шеферд, профессор неврологии Йельского университета, автор выдержавшего несколько переизданий трехтомника «Нейробиология» и несравненный знаток механизмов передачи импульсов синапсами дендритных шипиков обонятельной луковицы (вот такая у него узкая специализация), начал ответ на этот вопрос так: «Нам кажется, что мы нюхаем с помощью носа, но это – все равно, что сказать, что мы слышим мочками ушей». Сам по себе нос необходим для того, чтобы направить содержащий ароматические молекулы воздух на обонятельный эпителий – симметричные участки слизистой оболочки, находящиеся глубоко в полости носа, немного ниже уровня глаз.

Запахи мы ощущаем только во время вдоха, так как выдыхаемый воздух проходит только через нижние носовые раковины и не соприкасается с дыхательным эпителием. При спокойном вдохе вблизи находящегося в самой верхней части носовой полости обонятельного эпителия проходит всего 7-10% вдыхаемого воздуха, поэтому для усиления ощущений необходимо вдохнуть максимально глубоко. Можно также взять пример с животных и «принюхаться», делая частые короткие вдохи в непосредственной близости от изучаемого объекта, что позволяет максимально сконцентрировать пахучие молекулы вблизи обонятельных рецепторов.

За счёт складок, по форме напоминающих гребни, общая площадь обонятельного эпителия у человека составляет 5-10 см 2 . На этом втором рубеже обонятельной системы расположено, по данным разных источников, от 10 до 50 миллионов клеток, осуществляющих регистрацию запахов. У животных их количество, как правило, значительно больше. Например, обонятельный эпителий у овчарок содержит до 220 миллионов рецепторных клеток.

Обонятельный рецептор представляет собой сенсорную (чувствительную) нервную клетку, от которой отходят два отростка. К полости носа – короткий дендрит (чувствительный отросток нейрона), имеющий не менее 10 ресничек, кончики которых находятся на самой поверхности обонятельного эпителия и выступают в покрывающую его слизь. К мозгу – более длинный двигательный (передающий) отросток, аксон, сплетающийся с аксонами других обонятельных нейронов в нити обонятельного нерва, проходящие через отверстия решетчатой кости черепа в обонятельную луковицу – структуру мозга, осуществляющую первичную обработку информации о запахах. Обонятельная луковица тем крупнее, чем острее обоняние животного, поэтому у собак-ищеек она значительно больше, чем в куда большем по размеру мозге человека.

Из обонятельной луковицы нервные импульсы поступают в первичные, а затем в высшие обонятельные участки коры головного мозга, формирующие осознанное ощущение характера и интенсивности запаха. Конечным пунктом обработки данных о запахах является лимбическая система, регулирующая эмоциональные и поведенческие реакции организма.

Как это работает?

Молекулы ароматических веществ, попадающие с током воздуха в носовую полость, растворяются в слизи, покрывающей обонятельный эпителий, и взаимодействуют с рецепторными белками, содержащимися в мембране ресничек обонятельных нейронов. Это взаимодействие изменяет ионную проницаемость мембраны клеток и формирует электрический импульс, передающийся по аксону клетки в обонятельный нерв и далее, вплоть до двигательных нейронов спинного мозга, дающих мышцам команды зажать нос пальцами и отойти подальше – или наоборот.

С центральными механизмами системы обоняния специалисты, занимавшиеся ее изучением, разобрались довольно давно, но белковые рецепторы, несомненно присутствующие на мембранах дендритов нейронов обонятельного эпителия, много лет оставались неуловимыми. Решить эту загадку удалось только в 1991 году ученым Колумбийского университета Линде Бак и Ричарду Экселу. В 2004 году открытие принесло им Нобелевскую премию по физиологии и медицине.

Традиционный подход к изучению механизмов работы рецепторов обоняния заключался в измерении активности тех или иных нейронов в ответ на различные раздражители. Для этого к обонятельным нервам животных подсоединяли электроды и давали им вдыхать различные вещества. В результате удалось выяснить только то, что один и тот же нейрон может реагировать на различные вещества, однако механизмы, лежащие в основе этого процесса, долгое время оставались непонятными.

Бак и Эксел избрали принципиально новый подход – они обратились к стремительно развивающейся генетике и начали поиск генов, активность которых регистрируется исключительно в обонятельном эпителии. Вначале их эксперименты также были безуспешны, что позже Эксел объяснил существованием огромного количества белков-рецепторов, реакция каждого из которых на конкретный запах слишком слаба, чтобы ее можно было обнаружить существующими методами.

Справиться с этой проблемой ученым помогла придуманная Бак схема, с помощью трех допущений значительно сократившая область поиска. Согласно первому допущению, основанному на имевшихся на тот момент разрозненных научных фактах, искать следовало только гены белков, обладающих определенным сходством с родопсином – рецепторным белком, за счет которого происходит формирование электрического импульса в палочках сетчатки глаза, клетках, не различающих цвета, а реагирующих на изменение освещенности и обеспечивающих сумеречное зрение. Кроме того, искомые белки должны были относиться к одному семейству, а кодирующие их гены – проявлять активность исключительно в клетках обонятельного эпителия.

У крыс генов, отвечающих всем трем критериям, нашлось около тысячи – примерно 1% от всего генома. Каждый сотый крысиный ген задействован в распознавании запахов, что указывает на чрезвычайную важность системы обоняния для грызунов – близких родственников приматов: наши ветви на древе эволюции разошлись около 25 миллионов лет назад. Поиск в ДНК-библиотеках позволил найти в геномах других видов (мыши, саламандры, зубатки, собаки, человека и других животных) гены-аналоги, связанные с первичным восприятием запахов. Правда, в отличие от большинства животных, у которых бОльшая часть этих генов исправно синтезирует соответствующие белки, у разных видов человекообразных обезьян неактивно 28-36% генов белков обонятельных рецепторов, а у человека – почти 60%. Судя по всему, мутации, блокирующие активность генов обонятельных рецепторов, стали накапливаться с того времени, когда острое обоняние утратило свою важность для выживания обезьяноподобных предков человека.

Дальнейшее изучение системы органов обоняния показало, что каждый отдельный рецепторный нейрон может распознавать множество пахучих молекул, каждая из которых активирует различные белковые рецепторы на поверхности его мембраны. Такая комбинаторная система кодирования сигналов позволяет распознавать практически неограниченное количество ароматов.

Даже незначительно отличающиеся по химической структуре молекулы активируют различные комбинации рецепторных белков, находящихся на мембранах разных нейронов, поэтому запах октанового спирта напоминает запах цитрусовых, а отличающейся от него только одним дополнительным атомом кислорода октановой кислоты – запах пота.

К тому же эффекту может привести изменение пространственного строения молекул. Например, запахи тмина и кудрявой мяты (от более известной перечной она отличается отсутствием холодящего ощущения и менее резким запахом) обеспечивают d-карвон и l-карвон – хиральные (от древнегреческого χειρ – «рука») изомеры, молекулы с одинаковым химическим составом, отличающиеся друг от друга, как предмет от его зеркального изображения.

Кроме того, большее количество молекул активирует более широкий спектр рецепторов, из-за чего одно и то же вещество может пахнуть по-разному в зависимости от концентрации.

Самым удивительным примером является скатол – гетероциклическое соединение, образующееся при разложении белковых соединений и придающее специфический запах испражнениям. В то же время в малых концентрациях скатол обладает приятным запахом и входит в состав парфюмерных продуктов и пищевых эссенций.

Наиболее многогранными в этом отношении являются альдегиды. Так, кокосовый альдегид в небольшой концентрации пахнет не кокосом, а абрикосом или персиком, а запах анисового альдегида при разбавлении ощущается как аромат свежего сена, шиповника и цветов боярышника.

К наиболее неприятно пахнущим соединениям относятся серосодержащие вещества, начиная с самого простого – сероводорода H 2 S. «Чемпионами» среди них считаются меркаптаны. Их смесь обеспечивает вонь скунсовой струи, от которой человек может упасть в обморок. Меркаптаны придают неповторимый аромат гнилой капусте и бытовому газу: природный газ ничем не пахнет, и в целях безопасности в него добавляют чуть-чуть изоамилмеркаптана. Серосодержащие соединения диаллилдисульфид (CH 2 =CH–CH 2) 2 S 2 и аллицин CH 2 =CH–CH 2 –SO–S–CH 2 –CH=CH 2 обеспечивают резкий запах чеснока, а основной компонент запаха лука – аллилпропилдисульфид CH 2 =CH–CH 2 –S–S–CH 2 –CH–CH 3 . В самих чесноке и луке (относящихся к роду Allium) нет аллилов: в них при разрезании под действием ферментов превращаются многочисленные молекулы аминокислоты цистеина, содержащие сульфгидрильные группы –SH. Особенностью этих дисульфидов является то, что от запаха практически невозможно избавиться ни с помощью чистки зубов, ни полосканием рта. Дело в том, что эти соединения, проникнув через стенки кишечника в кровь, разносятся по организму, в том числе и в легкие, откуда выделяются с выдыхаемым воздухом.

Обоняние в нашей жизни

Наиболее важно обоняние в первые минуты жизни человека, так как только благодаря ему младенец узнает свою маму и находит пахнущую молоком грудь. В следующие пару месяцев, пока зрение ребенка не приобретет достаточную остроту, окружающий мир он воспринимает главным образом посредством запахов. По мере взросления и формирования других органов чувств обоняние утрачивает свою значимость. Одновременно с этим происходит атрофия (отмирание) волокон обонятельного нерва. В течение первого года жизни острота обоняния человека снижается на 40-50%, а дальнейшая скорость и степень ухудшения способности распознавать запахи зависит от индивидуальных особенностей организма, пола, образа жизни и воздействия различных факторов окружающей среды. Например, у начинающих курильщиков способность различать запахи снижается на 50-60%, после чего восстанавливается на 20-30%. При отказе от курения развивается гиперосмия – острота обоняния повышается примерно на 20% по сравнению с исходной.

Считается, что человек более чувствителен к неприятным запахам. Почти всегда как неприятные мы воспринимаем запахи, сигнализирующие об опасности: не ешь протухшие мясо или подгнившие фрукты, держись подальше от сероводорода, хлора, аммиака, не вляпайся в экскременты – в них могут быть яйца глист, дизентерийные амёбы и прочая холера... Тех из наших предков (покрытых ещё чешуёй, а не шерстью), у которых таких ассоциаций не возникало, отсеял естественный отбор. Хотя бывают и исключения – например, чеснок, который полностью подпадает под народную пословицу «своё не пахнет»:)

Однако вещества, которые мы можем почувствовать в наименьших концентрациях, пахнут приятно. Рекордсменом долгое время считался ванилин: его можно унюхать при концентрации 2×10 –11 г в литре воздуха. Но совсем недавно выяснилось, что один из хиральных изомеров вещества под названием винный лактон (он придает винам сладковато-кокосовый аромат) ощущается при концентрации, в две тысячи раз меньшей: одна стотриллионная (10 –14)грамма в 1 л воздуха. А запах его зеркального изомера (на рисунке – справа) можно почувствовать только при концентрации, на 11 порядков большей – 1 мг/л.

Женщины в целом обладают более острым обонянием, сохраняющимся до более преклонного возраста. Однако, как это не парадоксально, профессии, связанные с различением запахов, являются исключительно мужскими. Дело в том, что изменения гормонального фона в течение месячных циклов женского организма, влияют на работу различных органов и систем, в том числе и системы обоняния. В результате в начале цикла у женщин часто развивается временная гипосмия – снижение чувствительности к запахам. Этого не наблюдается при приеме гормональных противозачаточных средств, поддерживающих постоянный гормональный фон в организме, однако очевидно, что прием пилюль не может быть обязательным условием приема на работу.

Без обоняния наша пища стала бы практически безвкусной. Вкусовые рецепторы человека различают только четыре ощущения: сладкий, соленый, кислый и горький, а остальное разнообразие вкусов различных блюд и напитков обеспечивают комбинации ароматических веществ. При сильном насморке, когда верхние носовые раковины «забиты» и содержащий ароматы воздух до них просто не доходит, все кажется безвкусным и неаппетитным. Эксперименты показали, что если человеку с зажатым носом еще и завязать глаза, чтобы лишить его зрительных ассоциаций с употребляемыми продуктами, он вряд ли сможет отличить яблоко от картошки или красное вино от кофе.

Запахи способны изменять работу различных систем организма. Самый очевидный пример – усиление выработки слюны и пищеварительных соков от запахов пищи. Резкие и неприятные запахи (например, аммиака) повышают давление крови и ускоряют сердцебиение, а приятные – наоборот, снижают давление, замедляют пульс и вызывают повышение температуры кожи, что расслабляет и успокаивает человека.

Насколько обоснованны утверждения ароматерапевтов – например, такое: «ароматы лаванды, ромашки, лимона и сандала ослабляют активность головного мозга быстрее, чем любой депрессант, а жасмин, роза, мята и гвоздика возбуждают клетки серого вещества мощнее, чем крепкий кофе»? Судя по тому, что в статьях разных авторов можно найти прямо противоположные утверждения о действии запахов на психофизиологическое состояние человека, это действие объясняется не характером самого запаха, а психологической установкой на ожидаемый эффект.

Еще один, пожалуй, самый загадочный вопрос в науке о запахах – их роль в половом поведении Homo sapiens. Об этом мы поговорим .

Евгения Рябцева,
портал «Вечная молодость»

Чувствительность к химическим веществам, растворенным в воде, присутствует уже у простейших одноклеточных организмов. У высших млекопитающих система распознавания химических соединений значительно усложнилась, но неизменной осталась для работы хеморецептора необходимость водной среды.

Хеморецепторы человека находятся в органах обоняния в полости носа и вкуса в полости рта. Хеморецепторы распознают химические соединения, растворенные в воде. Нерастворимые в воде соединения обонятельные и вкусовые рецепторы не распознают.

Обонятельная клетка представляет собой нервную клетку — нейрон. От нейрона отходят:

1. аксон — длинный немиелированый отросток, по которому информация передается в центры мозга, где подвергается анализу;
2. дендриты – короткие отростки, реснички, принимающие хемосигналы.

Аксоны от множества обонятельных нейронов формируются в обонятельный нерв, проходящий через основание черепа в обонятельную луковицу, а затем в головной мозг.

В анатомии органа обоняния условно выделяют три части:

1. обонятельная область — периферия, верхняя и средняя раковины носа;
2. обонятельная луковица — промежуточная часть;
3. анализатор сигналов – кора головного мозга.

Как возникает орган обоняния

Орган обоняния образован из нервной трубки, обонятельных плакод, мезенхимы – соединительной ткани зародыша.

Плакоды расположены в передней части головы эмбриона. Из плакод передней части формируются также хрусталик, головные нервы.

Первоначально орган обоняния представлен обонятельным мешком, сообщающимся с окружающей средой посредством отверстий, которые впоследствии станут ноздрями носа.

Из клеток мешка формируется обонятельная Боуменова железа. На 4 месяце развития эмбриона в обонятельном мешке из стволовых клеток развиваются нейросенсорные чувствительные клетки, отвечающие за обоняние.

У основания перегородки носа формируется якобсонов (вомероназальный) орган, чувствительные клетки которого способны воспринимать феромоны.

Особенности строения обонятельной области

Обонятельная область в полости носа представляет собой:

1. обонятельный эпителий;
2. слизистый эпителий.

Обонятельный эпителий, содержащий обонятельные нейроны, покрыт слизистым веществом. Обволакивающая слизь защищает чувствительные реснички (цилии) нейрона от пересыхания, действия агрессивных факторов среды.

Снаружи слизь водянистая, ближе к ресничкам она становится вязкой, в ней содержатся специальные белки, удерживающие влагу, предохраняющие цилии от потери воды.

В поверхностном слизистом слое, покрывающем обонятельный эпителий, находятся белки, участвующие в распознавании запахов.

Как человек распознает запахи

Обонятельный орган человека непрерывно трудится над распознаванием запахов. В процессе участвуют одновременно до 10 млн. обонятельных рецепторов, расположенных на сравнительно небольшой площади 2-4 см 2 .

На каждом дендрите обонятельной клетки человека располагается до 12 ресничек, для сравнения – у собаки до 150 цилий на каждом дендрите нервной клетки, а площадь обонятельного эпителия достигает 200 см 2 .

Обонятельные нейроны человека способны распознавать до 10 000 видов запахов с помощью 350 типов рецепторов. У высших млекопитающих животных таких рецепторов еще больше – до 1000. Способность собаки-ищейки распознавать запахи еще не сумел заменить ни один самый точный и совершенный прибор.

Как обонятельный нейрон принимает и передает сигнал

Молекула летучего химического соединения (одорант) попадает в верхний слизистый слой, обволакивающий обонятельный эпителий.

В слизи молекула одоранта встречается со специальной молекулой белка, связывающей одорант и транспортирующей его к ресничкам обонятельного нейрона.

Одорант взаимодействует с рецептором реснички, генерируя электрический импульс. Ток распространяется из реснички в тело нейрона, а затем по длинному отростку (аксону) электрический сигнал передается в обонятельную луковицу.

Запах воспринимается именно на вдохе, когда вместе со струей воздуха молекулы одоранта попадают на слизистую, покрывающую обонятельный слой.

После передачи сигнала другие специализированные белки разрушают молекулы одоранта. Эти процессы происходят очень быстро, практически, к концу вдоха обонятельный орган успевает принять, обработать сигнал и разрушить молекулу пахучего соединения.

На каждом вдохе обонятельный орган получает и оценивает новую информацию.

Обработка сигнала в обонятельной луковице

По аксону первого нейрона сигнал по обонятельному нерву поступает в гломерулы луковиц. Здесь располагаются нейроны второго порядка. Электрический импульс с аксона нейрона первого порядка передается на нервные отростки (дендриты) нейрона второго порядка.

К нейронам второго порядка относятся крупные митральные клетки и сходные с ними, но меньших размеров, пучковые. В каждой гломеруле 24 митральных и 70 пучковых клеток. В каждой луковице до 2000 гломерул.

В зависимости от вида активации, интенсивности поступающего сигнала формируется «слепок» каждого запаха, в котором отражается весь спектр образующих его соединений.

Задачу обработки информации в гломеруле усложняет динамика восприятия, а обонятельная луковица, таким образом, — сложная сеть нейронов, обрабатывающая всю совокупность сигналов и передающая итог обработки в кору головного мозга, где происходит осознанное восприятие запаха.

Эмоциональный, двигательный, ассоциативный ответ на запах возникает на последней стадии обработки в головном мозге при передаче сигнала из коры мозга в лимбическую систему. Сложный путь передачи сигнала легче проследить на рисунке, где можно видеть всю цепочку – от приема сигнала в органе обоняния до обработки в высших отделах головного мозга.

Классификация запахов

Создание полной классификации всех запахов, воспринимаемым человеком, затруднительно из-за субъективности оценки. Кроме того, сложности возникают и при выборе критериев, лежащих в основе классификации.

К признанным способам систематизации запахов относится классификация Цвардемакера.

1. Запах эфира – пчелиный воск, смолы, фруктовые ароматы.
2. Ароматические запахи камфоры, горького миндаля, лимона.
3. Бальзамические – цветы, ванилин.
4. Амбромускусные.
5. Чесночные запахи – чеснок, ихтиол, бром, хлор.
6. Пригорелый запах – дым табака, жареный кофе, пиридин.
7. Каприловые – запах сыра, прогорклый жир.
8. Противные запахи – клопы, белена.
9. Тошнотворный – трупный запах.

Нарушения обоняния

Ухудшение обоняния, его отсутствие (аносмия) сопровождают некоторые заболевания. Нарушения обоняния (гипосмия) нередко проявляются на ранних стадиях внутричерепных болезней.

Для количественной оценки функциональности органа обоняния прибегают к субъективной оценке, а также оценивают степень поражения обоняния с помощью ряда методик.

Одориметрическая система Воячека

Набор Воячека или одометрический паспорт содержит 5 пахучих веществ и дистиллированную воду в качестве контроля: 0,5% водный раствор уксусной кислоты (1), спирт этиловый (2), спиртовая настойка валерианы (3), 10% раствор аммиака в воде (4), вода дистиллированная (5), бензин (6).

Больного просят прижать пальцем одну ноздрю, сделать вдох и задержать дыхание на 4 секунды. Сила восприятия запахов оценивается по следующей шкале:

Для количественной оценки обоняния используют приборы ольфактометры.

С возрастом обоняние у человека ухудшается. К пожилому возрасту способность различать запахи уменьшается в 10 раз. Считается, что женщины различают запахи лучше мужчин.

Индивидуальная способность различать запахи обусловлена наследственностью. В среднем, чтобы обонятельная система начала работать, необходимо всего 8 молекул пахучего вещества.

А чтобы оценить запах в целом, необходимо присутствие в полости носа около 300 молекул. Лучше всего человек различает запахи сразу после сна, в жаркую погоду.

Для человека обоняние уже не имеет решающего значения в поиске пищи, распознавании опасности, тем не менее, действие запахов на подсознательном уровне влияет на эмоциональную сферу и мироощущение в целом.

О том, как и почему нарушается обоняние, как его можно восстановить — читайте в нашей .

Обоняние – это одно из пяти чувств, доступных людям. У людей оно менее развито, чем у большинства животных. Возможно, это связано с тем, что это чувство не определяет нашу способность выживать, прокармливать себя, искать партнёров и т. д. Однако чувство обоняния является самым восприимчивым из наших чувств. Для стимуляции обонятельных клеток достаточно небольшого количества вещества.

Человеческое обоняние

Наша способность к обонянию осуществляется двумя небольшими участками обнаружения запаха, состоящими из пяти или шести миллионов желтоватых клеток, которые расположены высоко в носовых проходах .

Для сравнения, у кролика есть 100 миллионов обонятельных рецепторов, а у собаки – 220 миллионов. Тем не менее люди способны обнаруживать определённые вещества в разведённом состоянии, концентрацией менее одной части на несколько миллиардов частей воздуха.

Дети

Хотя способность к идентификации запахов несовершенна в детстве, даже новорождённые очень чувствительны к некоторым важным запахам: недавние исследования показывают, что новорождённые младенцы ищут соски своих матерей по запаху. В эксперименте одна грудь каждой участвующей матери была вымыта сразу же после рождения. Новорождённого ребёнка помещали посередине между грудями. Из 30 младенцев 22 спонтанно выбрали грудь, которая не была вымыта и сохранила аромат тела.

Другие эксперименты также показали, что дети реагируют на очень слабые различия в аромете тела, но считается, что младенцы очень чувствительны только к определённым запахам, а не к их широкому диапазону.

Однако с точки зрения предпочтения, одно крупное исследование показало, что у трёхлетних детей одинаковые симпатии и антипатии со взрослыми. Эксперименты, проведённые в начале 70-х годов и воспроизведённые в 1994 году, показали, что у детей не развивается чувствительность к некоторым запахам, пока они не достигнут половой зрелости. В этих исследованиях 9-летние дети проявляли выраженную нечувствительность к двум мускусным запахам, хотя их способность обнаруживать другие запахи была такой же, как и у пациентов пубертатного возраста и взрослых.

Орган обоняния

Чтобы понять, что такое запах, мы должны поговорить об органе, ответственном за это чувство: о носе. Нос — это часть нашей дыхательной системы, позволяющая нам вдыхать и выдыхать. С другой стороны, в дополнение к дыханию, нос позволяет различным ароматам проникать извне и благодаря обонятельным рецепторам, расположенным в ноздрях, воспринимать, чувствовать и различать разные ароматы.

Человеческий нос на самом деле является главным органом не только запаха, но и вкуса. Рецепторы языка могут различать только четыре вкуса – сладкий, кислый, горький и солёный – все остальные «вкусы» обнаруживаются обонятельными рецепторами в наших носовых проходах.

Чувство запаха: процесс запаха

Хотя процесс запаха более сложный, чем любая попытка объяснить его, мы могли бы объяснить процесс запаха следующими шагами:

• Молекулы в виде химических соединений, которые присутствуют в воздухе, достигают ноздрей и растворяются во влажной среде жёлтой слизистой оболочки.
• После растворения соединения химически воздействуют на обонятельные рецепторы, которые обнаруживают запахи.
• Активация этих рецепторов генерирует один из 12 пар черепных нервов, нервные импульсы, которые направляются непосредственно на обонятельную луковицу и оттуда в кору головного мозга (где происходит «обоняние»).
• В обонятельной луковице сенсорные рецепторы, ответственные за передачу сообщений от ароматов, отправляют информацию в две области:
  1. лобная доля;
  2. лимбическая система.
• Лобная доля отвечает за распознавание аромата.
• С другой стороны, лимбическая система связана с памятью и эмоциями. Когда они получают нервные импульсы ароматов, они вызывают сильные эмоции, основанные на предыдущих опытах, потому что лимбическая система имеет доступ к ситуационным воспоминаниям, людям или местам, связанным с воспринимаемыми обонятельными ощущениями.

Хотя наше обоняние значительно менее развито чем у животных, оно по-прежнему остаётся очень чутким, особенно к неприятным запахам. Благодаря структуре нашего носа мы можем воспринимать плохие ароматы в более низких концентрациях, чем хорошие .

Почему нос чувствителен к этим запахам? В целом потому что это адаптивная черта, поскольку плохое восприятие связано с двумя основными эмоциями, которые благоприятствуют нашему выживанию: отвращением и страхом. Восприятие плохого аромата почти сразу вызывает уклонение от него.

Например, если, зайдя в квартиру, вы почувствуете запах газа, вы немедленно эвакуируетесь и позвоните в полицию или пожарную службу. Таким образом, чувство обоняния активирует процессы, которые помогают нам в выживании.

Отношение к воспоминаниям

Как мы узнали, обоняние напрямую обращается к нашей памяти и нашим эмоциям. Конечно, есть много ситуаций, мест или людей, с которыми мы ассоциируем определённые ароматы, и таким же образом эти запахи заставляют нас вспоминать о стимулах, с ними связанных.

Всем нам известны случаи, когда при случайном вдыхании знакомых духов – в магазине или на прогулке – мы вдруг вспоминали близкого сердца человека, или ситуацию с ним связанную.

Почему чувство обоняния связано с нашими воспоминаниями? Наша чувствительность к восприятию запахов в сочетании с нашей способностью связывать стимулы делает наше обоняние прямой ссылкой в нашу память. Аромат хлеба из пекарни может сделать нас голодными, запах мандаринов напоминает о Новом годе, благоухание кофе напоминает нам о завтраке или работе и, следовательно, о бесконечности ассоциаций между различными запахами и воспоминаниями. Это некоторые общие ассоциации, однако каждый человек создаёт свои собственные ассоциации.

Ясно, что есть определённые запахи, которые могут вызвать очень специфические воспоминания, которые могут повлиять на то, как мы себя чувствуем. Поэтому запахи имеют эмоциональный компонент.

Чувство обоняния также позволяет нам оценить запах вещей и людей. Однако не все пахнут, как мы, или не все приятны нашему носу. Таким образом, мы можем дифференцировать те тела, которые имеют запах, и те, которые не имеют.

Чтобы тело выделяло запах, оно должно освободить испаряющиеся частицы, которые проникают в нашу обонятельную систему. Имея это в виду, чем больше частиц испускается, тем интенсивнее будет пахнет тело.

Вариации

Наша способность к обонянию увеличивается, достигая плато в возрасте около восьми лет и снижается в пожилом возрасте . Некоторые исследователи утверждают, что наша чувствительность к запаху начинает ухудшаться задолго до старости, возможно, даже после 20 лет. Один эксперимент утверждает, что снижение чувствительности к специфическим запахам начинается с 15 лет. Но другие учёные сообщают, что способность к обонянию зависит от состояния психического и физического здоровья человека, а у некоторых очень здоровых 80-летних людей обоняние сохраняется наравне с молодыми. Женщины чувствительней мужчин, что подтверждают все тесты на обоняние, которые проводились в рамках исследований.

Страдающие мигренью, шизофренией, депрессией, анорексией с очень низким весом часто испытывают обонятельный дефицит или дисфункции. Одна группа исследователей утверждает, что некоторые психические расстройства настолько тесно связаны с конкретными обонятельными дефицитами, что тесты на обоняние должны быть частью диагностических процедур. Было показано, что добавки цинка помогают в лечении некоторых нарушений запаха и вкуса.

Недавнее исследование в Университете Пенсильвании предполагает, что вопреки распространённому мнению слепые люди не обязательно имеют более острое обоняние, чем зрячие. Определяющий фактор здесь заключается в обучении – именно оно повышает эффективность тестов на обоняние. Довольно подробно освещали эту тему исследователи из Университета Пенсильвании – они разработали тест на идентификацию обоняния, который стал стандартным тестом, используемым почти во всех экспериментах.

Важность «обучения» в развитии чувствительности к запаху подтверждается многими другими исследованиями. Действительно, этот фактор иногда может быть проблемой для исследователей, поскольку субъекты в повторяющихся экспериментах становятся все более опытными в обнаружении присутствующих запахов.

Расстройства

Мы можем найти некоторые расстройства, которые непосредственно влияют на обоняние, особенно приводя к потере этого чувства. Вот некоторые примеры:

• аносмия: полная или частичная потеря обоняния (постоянная или временная);
• гипосмия: снижение обоняния;
• гиперосмия: очень чувствительное обоняние;
• паросмия: неспособность мозга правильно идентифицировать естественный запах. Идентификация нейтральных или приятных запахов как неприятных;
• фантосмия: это своего рода обонятельная галлюцинация, благодаря которой люди обнаруживают запах, несмотря на его отсутствие. Они обнаруживают запахи, которых в настоящий момент нет.

Обоняние позволяет увеличить способность к вкусовым ощущениям, поэтому многие люди, которые теряют обоняние, жалуются, что теряют вкус. Хотя в большинстве случаев они могут различать вкусы, как сладкий, солёный, горький и кислый.

Причины расстройств

Существуют различные причины обонятельных расстройств. Потеря запаха может произойти из-за условий, которые затрудняют проникновение воздуха в обонятельные рецепторы, расположенные в верхней части носа, или из-за травмы или потери этих рецепторов. Потеря обоняния не должна быть продолжительной, хотя в некоторых случаях это может быть признаком других нарушений в нервной системе. Вот некоторые общие причины:

• очень часто происходит временная потеря обоняния из-за простуды, полипов, аллергического ринита, инфекций дыхательных путей, инфекции пазух и т. д.;
• из-за старения может наблюдаться умеренное снижение обоняния;
• курение также может повлиять на наше обоняние;
• травма головы или иная травма, синусовая или черепная хирургия;
• гормональные изменения;
• воздействие некоторых химических веществ, таких как растворители или инсектициды, может отрицательно сказаться на нашей обонятельной способности;
• некоторые лекарства изменяют или минимизируют нашу способность воспринимать запахи (антибиотики, антигистамины, амфетамины, нафазолин, эстрогены, фенотиазины, длительное использование носовых противозастойных средств, резерпина и т. д.);
• лучевая терапия в таких областях, как шея или голова;
• расстройств нервной системы, такие как болезнь Альцгеймера или Паркинсона.

Исследователи чувствительности к запаху должны быть очень осторожны в отношении запахов, которые они используют в экспериментах, потому что запах не всегда является запахом. Многие пахучие вещества активируют не только обонятельную систему, но и «соматосенсорную» систему — нервные окончания в наших носах, которые чувствительны к температуре, боли и т. Д. Вот почему пациенты, полностью потерявшие обоняние, все ещё могут обнаруживать ментол, фенилэтиловый спирт и многие другие вещества. В исследовании, в котором изучалась аномальная способность воспринимать пахучие вещества, было обнаружено, что многие так называемые запахи фактически влияют на болевые и температурно-чувствительные нервные окончания, а не на обонятельные рецепторы. Из 47 «пахучих» веществ люди с аносмией могли обнаружить 45.

«Он пил этот запах, утопал в нем, напитывался им до самой последней внутренней поры»
Патрик Зюскинд, «Парфюмер»

«Живите жизнью, в которой будете замечать запах соленой морской воды, разносимый холодным бризом, и ястреба с красным хвостом, горделиво парящего над озером», — советует известная американская писательница Анна Квиндлен (Anna Quindlen) в своей книге «Краткое руководство к счастливой жизни» (Short Guide to a Happy Life).

Сьюзен Зонтаг (Susan Sontag), режиссер театра и кино, литературный и художественный критик, успешная писательница, говорит, что одними из ее любимых вещей являются запахи свежескошенной травы и постиранного белья.

Джон Стейнбек (John Steinbeck), американский прозаик, автор многих всемирно известных повестей и романов, в своей книге «К востоку от эдема» (1952) пишет так: «Возможно, вся твоя прошлая жизнь была серой, ты жил в мрачном унылом краю, среди мрачных унылых деревьев. Но вдруг пришло озарение! И вот уже песнь сверчка пленяет твой слух, земля посылает тебе свои запахи, и рябь солнца, просеянная сквозь листву, ласкает взгляд».

Любое ваше воспоминание так или иначе связано с какими-то запахами. Американская писательница, поэтесса и историк Диана Аккерман (Diane Ackerman), ставшая известной благодаря книге «Естественная история чувств» (A Natural History of the Senses), пишет об этом феномене следующее:

«Обоняние человека практически всегда безошибочно, однако описать другому человеку незнакомый для него запах у вас не выйдет...

Мы видим что-то только тогда, когда вокруг достаточно света, слышим только тогда, когда звук достаточно громкий, ощущаем вкус, когда пища оказывается у нас во рту. Но запахи мы чувствуем всегда. Каждый вдох — это новая палитра ароматов.

Закройте глаза — и вы не сможете ничего увидеть, закройте уши — и на несколько секунд окружающий мир смолкнет. Прекратите дышать — и вы умрете».

Иллюстрация Венди МакНотон (Wendy MacNaughton) к книге Ричарда Беттса (Richard Betts) «The Essential Scratch and Sniff Guide to Becoming a Wine Expert»

Ежедневно человек делает 23 040 вдохов и выдохов, потребляя при этом 438 кубических футов воздуха, вдыхая который он всегда ощущает разнообразные запахи, исходящие от деревьев, цветов, земли, животных, пищи, других людей, промышленной деятельности и т. д. Однако при попытке описать тот или иной аромат мы всегда прибегаем к каким-то эфемерным сравнениям, вроде «это было похоже на запах яблоневого цвета» или «по-моему, немного отдает аммиаком».

Причина заключается в том, что связь между центром речи и совокупностью структур конечного мозга, связанных с восприятием запахов, слишком слабая, чего никак нельзя сказать о связи между обонятельным мозгом и гиппокампом (часть лимбической системы, ответственная за долгосрочную память).

«Когда я подношу к носу фиалку, молекулы ее аромата проникают в верхнюю область моей носовой полости, где в толще слизистой оболочки залегают обонятельные рецепторные клетки, образующие обонятельный эпителий. Каждая рецепторная клетка имеет около 10-12 тонких отростков (“ресничек”), основная функция которых состоит в улавливании молекул пахучих веществ. В результате такого контакта в рецепторной клетке рождает нервный импульс, который по обонятельной нити (центральные отростки рецепторных клеток) устремляется в головной мозг.

В отличии от нейронов глазного яблока и внутреннего уха, повреждение которых приводит к непоправимому ухудшению работы обоих органов, повреждение обонятельного эпителия не несет в себе никаких угроз, поскольку каждые 2-4 недели рецепторные клетки полностью обновляются».

Запах является одним из наиболее сильных эмоциональных триггеров. К примеру, человеку достаточно просто почувствовать запах своего возлюбленного, чтобы он начал испытывать приятное волнение.

«Запах способен пробудить самые сильные воспоминания, образы и, казалось бы, давно забытые ощущения. Когда вы даете человеку духи, вы даете ему жидкую память. Киплинг был абсолютно прав: “Духи заставляют сердечные струны звенеть сильнее, чем звуки и взгляды”».

В книге «Естественная история чувств» Диана Аккерман приводит классификацию основных природных запахов и объясняет, почему синтетические парфюмерные композиции пользуются большей популярностью, чем натуральные:

«Все запахи делятся на несколько основных категорий: мятные (мятные конфеты), цветочные (розы), эфирные (груши), мускусные (мускус), смолистые (камфара), отталкивающие (протухшие яйца) и резкие (уксус). Тем не менее, поскольку сегодня большинство парфюмов создаются синтетическим путем, потребности в натуральных веществах практически не возникает.

Как известно, первыми искусственными духами, созданными на альдегидной основе, являются культовые Chanel No. 5. Когда в 1954 году журналист спросил у Мэрилин Монро, что она надевает, когда ложится спать, актриса кокетливо ответила “Несколько капель Chanel No. 5”.

Верхней нотой популярного женского аромата является альдегид (синтетический цветочный запах) — его вы чувствуете первым. Потом ваш нос улавливает среднюю ноту (жасмин, роза, иланг-иланг и ландыш) и, наконец, базовую, которую часто называют “шлейфом аромата” (ветивер, ваниль, дубовый мох, сандаловое дерево, амбра, мускус и пачули)».

Далеко не все окружающие нас предметы имеют свой запах, поскольку одним из основных условий его возникновения является летучесть того или иного вещества (свойство молекул отрываться от поверхности жидких и твердых тел). Так, попадая в открытый космос, астронавты теряют способность ощущать вкус и запах, поскольку в условиях невесомости процесс испарения происходит в несколько раз медленнее.

Ни для кого не секрет, что человек различает всего 4 основных вкуса — соленый, кислый, горький и сладкий. То есть, большинство вкусовых качеств пищи определяются ничем иным, как ее запахом. Посудите сами: чаще всего желание отведать «чего-нибудь вкусненького» вызвано каким-то приятным ароматом. :)

Некоторые химики пошли настолько далеко в развитии данной теории, что начали утверждать, будто вино — это насыщенная различными ароматами абсолютно безвкусная жидкость. Согласно данной гипотезе, человек, страдающий насморком, не в состоянии отличить вино от простой воды. :)

На сегодняшний день существует огромное количество исследований, объясняющих, как работает обонятельная система человека. Но несмотря на то, что число нераскрытых секретов все еще остается большим, в одном мы можем быть абсолютно уверены — в жизни каждого из нас запахи играют далеко не второстепенную роль. :)

Обоняние - процесс восприятия запахов веществ. Элементы, воспринимающие запахи веществ, расположены в слизистой оболочке верхней и отчасти средней носовых раковин. Эти элементы представлены обонятельными клетками, рецепторами.

Строение органов обоняния человека

Рецепторные клетки имеют короткие (15-20мкм) периферические отростки и длинные центральные. Тела этих клеток находятся в толще слизистой, поверхность которой составляет 240-500мм 2 . Обонятельные рецепторы составляют орган химического чувства. У человека их около 40млн., а у собак, например, во много раз больше (около 225млн.). Этим объясняются высокие способности собак улавливать запахи.

Периферические отростки обонятельных клеток заканчиваются булавовидными утолщениями. Эти утолщения на своей вершине содержат 10-12 заостренных волосков, состоящих из 9 пар нитей. Обонятельные волоски являются своеобразными антеннами, активно взаимодействующими с молекулами пахучих веществ.

Считается, что молекулы пахучих веществ оседают на поверхности слизистой носовых раковин и растворяются в секрете желез, которые тоже расположены в слизистой носа. Растворенные таким образом вещества раздражают обонятельные волоски и булавовидные утолщения. Отсюда импульсы поступают по обонятельным нервам в центры обоняния головного мозга, расположенные в промежуточном мозге и коре. Там формируется ощущение запаха вдыхаемых веществ.

Система обонятельных рецепторов, обонятельных нервов и центров обоняния составляет анализатор обоняния. Этот анализатор менее важен для жизни человека, чем зрение и слух. Утрата обоняния проявляется в невозможности ощущать запахи веществ в воздухе (а они могут оказаться небезразличными для здоровья), распознавать испортившуюся пищу. Для работников парфюмерной, пищевой промышленности, сферы питания утрата обоняния может стать причиной смены профессий.