Окружающий воздух насыщен многочисленными летучими молекулами, обладающими запахом. Наиболее активные из них способны вызывать обонятельное ощущение на значительном удалении от источника. В процессе питания обонятельная система тесно взаимодействует с вкусовыми почками, формируя комплексное восприятие аромата и вкуса пищи. Тактильное чувство, или осязание, предоставляет центральной нервной системе данные о физических свойствах объектов: их текстуре, температуре, твердости и оказываемом давлении.
Обоняние осуществляется благодаря специализированным рецепторным клеткам, расположенным в слизистой оболочке верхнего носового хода. Площадь каждой обонятельной зоны сопоставима с площадью почтовой марки. Различные типы рецепторов избирательно реагируют на специфические пахучие молекулы. Возникшие нервные импульсы по обонятельным нервам передаются через обонятельные луковицы в соответствующие центры головного мозга для дальнейшего анализа.
Интенсивность запаха напрямую зависит от летучести вещества и концентрации его молекул в воздухе. Одним из наиболее пахучих соединений считается ванилин. Для сравнения, запах чесночного масла слабее ванилина примерно в 1000 раз, а аромат лимонной цедры – примерно в 15 000 раз. Эта разница обусловлена химической структурой молекул и порогами чувствительности обонятельных рецепторов.
Вкусовая чувствительность обеспечивается вкусовыми почками, основная масса которых сосредоточена на поверхности языка. Они также присутствуют на слизистой нёба, зева и надгортанника. На языке эти рецепторные структуры расположены внутри специальных выростов – сосочков, различающихся по форме и локализации. Каждая почка преимущественно реагирует на один из базовых вкусов, но может слабо активироваться и другими. Стимуляция происходит молекулами пищи, растворенными в слюне, после чего сигнал поступает в мозг.
Выделяют несколько типов сосочков, несущих вкусовые почки. Желобоватые сосочки находятся у корня языка, листовидные – по его боковым поверхностям, а грибовидные – на спинке. Нитевидные сосочки выполняют преимущественно механическую функцию и сосредоточены около кончика. Хотя рецепторы разных модальностей пространственно распределены, их специализация не является абсолютно строгой.
Осязание (тактильное восприятие) обеспечивается разнообразными рецепторами, расположенными в слоях дермы. Эти рецепторы реагируют на различные виды механического воздействия, температурные изменения и вибрацию. Все возникающие нервные импульсы первоначально направляются в таламус – часть мозгового ствола, выполняющую роль сенсорного распределительного центра. Далее информация передается в соматосенсорную кору больших полушарий для окончательного распознавания.
Рецепторы, залегающие ближе к поверхности кожи (эпидермису), реагируют на легкое прикосновение, холод и тепло. Более глубоко расположенные рецепторные окончания возбуждаются при сильном давлении и вибрации. Распределение тактильных рецепторов по поверхности тела крайне неравномерно и соответствует функциональной значимости участка.
Наибольшая плотность осязательных рецепторов отмечается на кончиках пальцев, губах и стопах, что связано с их активным участием в исследовании окружающего мира. Например, кожа пальцев способна ощущать движение отдельной мухи, тогда как на спине аналогичное давление останется незамеченным. Эта чувствительность позволяет мозгу точно оценивать свойства объекта и дозировать мышечное усилие при манипуляциях.
Человеческий язык содержит около 10 000 вкусовых почек, каждая из которых имеет короткий жизненный цикл в несколько дней и постоянно замещается новыми. Интересно, что древнегреческий философ Демокрит, впервые предположивший существование атомов, связывал вкусовые ощущения с их формой: острый вкус – с колючими атомами, а сладкий – с округлыми.
Человек способен различать до 10 000 различных запахов благодаря работе примерно 50 миллионов обонятельных клеток. Стоит отметить, что обонятельная чувствительность наиболее высока в детском возрасте, а затем постепенно снижается из-за естественной гибели части рецепторов. Вкусовые предпочтения начинают формироваться еще на пренатальной стадии развития: плод способен воспринимать молекулы из пищи матери, попадающие в амниотическую жидкость, и с 12-й недели начинает ее заглатывать, демонстрируя врожденное предпочтение к сладкому вкусу.