Ученые неплохо разобрались с тем, как устроено ухо — орган слуха. Понятно, как работает глаз, как он воспринимает цвета и изображения. Ощущение вкуса тоже изучено, хотя к 4 базовым вкусовым ощущениям (горькое, сладкое, соленое, кислое) в последнее время пытаются добавить и другие, новые. Умами, например. Слышали? Нет? Ну не расстраивайтесь, в ближайшем будущем мы напишем и про вкус.
Но сегодня наша тема — обоняние. Самое неизученное и непонятное чувство, вызывающее множество вопросов. Начнем с простого.
Можно ли измерить обоняние?
Вы не поверите, но можно. И для этого даже существуют специальные приборы — ольфактометры. И целых две отрасли науки — ольфактометрия, предметом изучения которой является количественная оценка запахов, и одорометрия, занимающаяся его качественными характеристиками. Острота обоняния измеряется в ольфактиях.
Существует несколько разных конструкций льфактометров. Наиболее распространенный носит имя своего создателя — Хендрика Цваардемакера (Звардемакера).
Этот удивительный человек жил в конце 19 — начале 20 века в Нидерландах, и сделал огромный вклад в науку о запахах, переработав ранее существовавшую классификацию запахов, автором которой был Карл Линней,
Одновременно с систематикой запахов Цваардемакер изобрел и прибор для измерения остроты обоняния, конструкция которого не претерпела до наших дней особых изменений.
Ольфактометр Цваардемакера представляет собой полый цилиндр с пористыми стенками и вставленной в него стеклянной трубкой с делениями. В цилиндр помещается пахучее вещество. Чем глубже трубка погружается в сосуд, тем больше молекул вещества попадает в нос тому, кто пользуется прибором и принюхивается к открытой стороне трубки. Например, если для ощущения запаха «контрольного вещества» требуется погрузить трубку в цилиндр на 1 см, то острота обоняния равна 1 ольфактии.
Существуют и другие модели ольфактометров, Эльсберга и Леви, например. В этой конструкции воздух с пахнущим агентом подается в оцениваемый нос посредством импульсной подачи воздуха в герметичный сосуд по трубке. Из другой трубки при этом вытесняется воздух с пахучим веществом.
Так что измерить обоняние можно.
Но это только один из вопросов...
А что с классификацией запахов?
До Цваардемакера за систематику запахов брался, как уже говорилось, Карл Линней, для которого систематизация знаний была главным делом всей жизни. Хлебом не корми — дай все уложить в систему и разложить по полочкам. Правда, названия Линней придумывал не то чтобы очень точные, и не всегда выглядящие по-научному, но он был первым, и критиковать его было некому. Спасибо, что систематизировал хотя бы так.
Запахи Линней разделил на следующие категории:
- благовонные;
- пряные;
- мускусно-амбровые;
- чесночно-луковые;
- козлиные;
- отталкивающие;
- вызывающие тошноту.
Понятно, что руководствовался ученый преимущественно собственным носом. Но другой системы предложено не было, и линнеевскую никто особенно не трогал до 1895 года, до выхода в свет труда Цваардемакера «Физиология запахов». В этой работе ученый несколько изменил систему Линнея, и добавил в классификацию еще два типа ароматов. Новая систематика выглядела так:
- эфирный запах (так пахнет, например, ацетон);
- ароматический (запах пряности гвоздика как пример);
- бальзамический (запах ванили);
- каприловый (запах сыра);
- амбромускусный (ну, тут понятно — мускус);
- чесночный (по названию понятно);
- горелый (примером которого служит запах бензола);
- отвратительный (сюда был отнесен запах клопов);
- тошнтворный (скатол — токсичное органическое соединение с характерным, крайне неприятным запахом).
Позднее предлагались и другие системы. Например, в середине прошлого века Джон Эймур, биохимик из Великобритании, предложил свою систематику, основанную на 7 базовых ароматах. Таковыми он считал эфирный, камфарный, цветочный, мускусный, едкий, ментоловый и гнилостный. А все остальные, по мнению Эймура, представляют собой только комбинацию из базовых запахов.
Предпринимали собственные попытки классификации запахов и парфюмеры — а куда же без них в науке об ароматах. Среди них были парфюмер Эжен Риммель, Анри Робер — создатель аромата Chanel No.19, и другие. В конце концов парфюмеры решили отпочковаться от общей классификации, и создали свою, в которой разложили по полочкам только запахи, нужные для составления ароматов. В «парфюмерной» системе основными считаются следующие запахи:
- цитрусовый;
- древесный;
- цветочный;
- амбровый;
- запах кожи;
- запах папоротника, или фужерный;
- запах дубового мха, или шипровый.
Математики также постарались сделать вклад в систематику запахов. Одни из них не стали усложнять дело, и просто разделили запахи на приятные и неприятные. К первым были отнесены вещества, молекулы которых обладают высокой молекулярной массой, к неприятным — с низкой.
Другие, напротив, постарались углубиться в проблему по максимуму, и преуспели. Одной из последних работ в этой сфере стала система, предложенная математиками из Питтсбурга, в которую вошли уже 144 «чистых запаха». Эта классификация разрабатывалась с применением метода неотрицательной матричной факторизации, применяемого в статистике. Кажется, стоит вернуться к системе Цваардемакера, чтобы окончательно не запутаться...
Почувствовать и распознать запах — не одно и то же?
Именно так. Когда измеряют остроту обоняния, эти два значения практически всегда различаются. Чтобы появилось ощущение некоего запаха, нужно меньше молекул пахнущего вещества. Чтобы понять, что это, определить запах — больше. Последний показатель зависит еще от «нанюханности», то есть осведомленности о том или ином запахе.
При этом нужно еще учитывать множество тонкостей.
Например, у разных людей различается и чувствительность к разным запахам. Кто-то может лучше чувствовать одни, и быть совершенно нечувствительным к другим.
А еще, как в свое время выяснил Цваардемакер, некоторые запахи могут подавляться другими. То есть, если смешать два определенных аромата, один из них перестает восприниматься.
Например, запах аммиака, резкий и неприятный, можно совершенно заглушить розовым маслом. А убрать из накуренного помещения запах табака поможет эфирное масло горького миндаля.
Путь запаха от носа к мозгу
А почему только от носа? Молекулы пахучего вещества могут попадать на обонятельный эпителий и из полости рта тоже. Именно поэтому нам так важен не только вкус, но и запах пищи, что в последние два года почувствовали на себе миллионы людей, перенесших ...сами знаете какое заболевание)) Упоминать его лишний раз не хочется, так оно уже утомило всю планету...
На обонятельном эпителии расположены рецепторы определенных веществ. Кстати, за открытие разных типов рецепторов в 2004 году была присуждена Нобелевская премия в области физиологии и медицины. Ее получили Линда Бак и Ричард Аксель.
У человека в настоящее время функционирует около 350 генов, отвечающих за «кодирование» обонятельных рецепторов на восприятие определенного запаха. А раньше их было намного больше, как и у других животных — около 1000. Но с течением времени роль обоняния в нелегком деле выживания людей уменьшилась, сократилось и количество рецепторов. Издержки эволюции, ничего не поделать.
Хорошо, попала молекула вещества на обонятельный нейрон, и что дальше?
А вот дальше все пока не совсем ясно. Не существует даже общепринятой теории обоняния, за эту роль борются две разных, стереохимическая и вибрационная. Вопросы есть к обеим, поэтому ученым, изучающим обоняние, есть над чем работать.
Но в общих чертах проследить дальнейший путь сигнала от носа до мозга можно.
Из обонятельного эпителия, от возбужденного молекулой пахнущего вещества нейрона, сигнал по обонятельному нерву поступает в обонятельную луковицу — участок переднего мозга. В этой луковице расположено множество «клубочков», каждый из которых настроен на восприятие сигналов от определенного типа рецепторов. Разные ароматы вызывают активацию разного набора клубочков, этот набор и обрабатывается луковицей, после чего сигнал, уже прошедший предварительную классификацию, поступает в корковый обонятельный центр. Где и интерпретируется — «О, какой восхитительный аромат кофе! А как пахнут эти лилии! А вот этот запах уберите, пожалуйста, подальше, или заставьте того, кто его издает, чаще мыться...»
Вот примерно так мы чувствуем запахи.
Оставайтесь с нами. Мы будем рассказывать много интересного о человеке, его теле, о том, как на нас влияют разные внешние и внутренние факторы, и как, вообще, все это устроено.
