В 2004 году ученые Л. Бак и Р. Аксел (США) получили Нобелевскую премию за цикл исследований, позволивших вскрыть молекулярную основу распознавания запахов и тем самым существенно расширить представления о функциональных возможностях обонятельной системы.

Проведенный анализ статей последних лет показал, что роль и механизмы деятельности системы обоняния, а также причинно- следственные связи между нарушением обоняния и нейродегенера- тивными заболеваниями изучаются в крупнейших университетах и научных центрах мира.

Растительные ароматические вещества - одна из составных частей воздушной среды, с которой человек много тысячелетий живет в теснейшем взаимодействии. Они состоят из сотен компонентов и являются регуляторами жизненно важных процессов как для самих растений, так и для всех живых существ. Флора и фауна тесно соприкасаются друг с другом. И растения, и организмы животных содержат вещества единой природы - белки и другие биологические компоненты. Например, в корнях солодки содержится кислота, сходная по структуре с гормоном надпочечников глюкокортикоидом, фитоэстрогены некоторых растений схожи с женскими гормонами и по структуре и по воздействию на организм, а жасмин и фокиения (вьетнамский кипарис) проявляют свойства мужского полового гормона тестостерона.

Каждый год в атмосферу поступает около 900 млн тон растительных ароматических веществ! Они оказывают большое влияние на климат Земли, дают огромное количество энергии, которая обусловливает постоянный положительный заряд атмосферы по отношению к поверхности Земли, обеспечивают атмосферу биологически активным кислородом. Ведь это, ни много ни мало, а обеспечивает всем нам нормальную жизнедеятельность.

Растения выполняют функцию "санитаров биосферы": обеззараживают канцерогены и токсичные вещества, попадающие в окружающую среду, разлагают их на безопасные составные части, и пока еще спасают тем самым наше тяжелое экологическое положение.

Растения поддерживают жизнь живых организмов. В процессе эволюции сформировалась выраженная зависимость нормального функционирования организма человека от наличия в окружающей среде растительных ароматических веществ. Постоянно присутствующие определенные концентрации пахучих молекул составляют естественный фон окружающей среды: антимутагенный, антиканцерогенный, антиаллергенный, антистрессовый и еще много разных "анти-"... Разрушение этого целительного фона может привести к поломке систем регуляции центральных и вегетативных механизмов в организме. И тогда возникают болезни.

Развитие организма человека в естественной атмосфере на протяжении тысячелетий способствовало его тесному контакту с биологически активными компонентами растительных ароматических веществ, что привело к формированию определенной зависимости от них организма человека. В пользу этого свидетельствует факт значительного сходства химической структуры некоторых компонентов эфирных масел и ряда важных регуляторных факторов организма - стероидных гормонов, простагландинов, нейромедиаторов и др.

Обычный человек может различать до тысячи различных запахов, а у некоторых людей, обладающих особым даром "нюхача", диапазон этот намного шире - до 10 тысяч и более!

Это происходит благодаря наличию в нашем носу очень чувствительного обонятельного эпителия, расположенного на поверхности верхних носовых ходов и задней части носовой перегородки в виде участка слизистой, занимающего площадь примерно в 5 см2 (по 2,5 см2 в каждом носовом ходе), где находится слой специальных клеток-рецепторов, воспринимающих запахи (у человека приблизительно 6 млн таких обонятельных клеток; для сравнения, у кролика - около 100 млн, у немецкой овчарки - более 200 млн!).

В настоящее время ученым удалось выстроить всю цепочку - от взаимодействия пахучего вещества с рецептором до формирования в мозге четкого впечатления определенного запаха. Немаловажную роль в этом сыграли исследования американцев Ричарда Аксела и Линды Бак, за которые они были удостоены Нобелевской премии 2004 года по физиологии и медицине.

Ученых поразило то, что в распознавании запахов задействовано более 3% общего количества генов организма! Причем, каждый ген содержит информацию об одном-единственном обонятельном рецепторе, который реагирует с пахучими веществами.

Обонятельные клетки развиваются достаточно рано: уже у 8-11-недельного плода они хорошо дифференцированы и предположительно способны выполнять свою функцию; к 20-22-й неделе достигают зрелости, а к 38-40-й - полной зрелости.

Аспект воздействия запахами на мозговые центры

Научно доказано, что ароматические вещества - компоненты эфирных масел воздействуют именно на глубокую лимбическую систему как структуру, напрямую связанную с обонятельной системой.

Лимбическая же система в ответ на воздействие запахов обеспечивает нормальную саморегуляцию на всех уровнях и во всех системах организма, т.е., можно сказать, что

ароматические вещества помогают организму самому справиться с болезнью.

Благодаря тесной связи "обонятельного мозга" с нейроиммунно- эндокринной системой, запахи способны влиять на функции многих органов, а отсюда - через систему обоняния посредством запахов можно корректировать функции организма!

Запахи могут восстанавливать гармонию лимбической системы, что приводит к нормализации физиологических функций, улучшению самочувствия, поддержанию здоровья. Поэтому ни в коем случае нельзя лишать себя природных запахов, нужно больше бывать на природе, гулять в лесу, парке и т.д.

Но запахи могут также и нарушить гармонию лимбической системы, вызвав тем самым целый ряд отклонений в нашем самочувствии и даже привести к проблемам со здоровьем. При глубоких нарушениях функционирования лимбической системы возникают отклонения в эмоционально-волевой сфере (отсюда - асоциальное поведение, агрессия, нарушение пищевого и сексуального поведения, различные фобии, безразличие и пр.), грубые нарушения памяти, нарушения сознания, дисфункция эндокринной, иммунной и нервной систем, нарушения сна и пр. Так что с запахами шутить не рекомендуется.

Возможность воздействовать через обонятельную систему на важные мозговые центры открывает перед медициной широкие перспективы в профилактике и лечении многих функциональных отклонений и заболеваний.

Недавно наши отечественные ученые Сибирского отделения РАН (Институт цитологии и генетики, Институт катализа им. Г.К. Борескова и Международный томографический центр) сделали важное открытие: выявили новый канал доставки лекарственных препаратов в мозг человека - по волокнам обонятельных нервов. Это открывает совершенно новые возможности для диагностики, а также для прямой доставки лекарственных препаратов непосредственно в мозг, в жизненно важные мозговые центры!

Кстати, интраназальное (в полость носа) применение лекарственных средств давно известный и в настоящее время широко применяемый путь введения целого ряда препаратов. Он используется для вакцино- профилактики, лечения мигрени, остеопороза, аденомиоза, половой дисфункции, иммунодефицитов (препарат Тимоген) и даже проведения заместительной инсулинотерапии. Важнейшей особенностью интра- назального введения лекарственных средств является возможность их проникновения непосредственно в центры головного мозга, связанные, как известно, со многими важнейшими системами организма.

За пределами носа обнаружены до двухсот типов обонятельных рецепторов: в простате, кишечнике, коже и даже в сперме. В сперматозоидах они обеспечивают хемотаксис - движение к яйцеклетке по "запаху" выделяемых ею химических веществ, в кишечнике - помогают высвобождению серотонина. Находящиеся в кератиноцитах (клетках внешнего слоя кожи) обонятельные рецепторы OR2AT4 (их открыли и исследовали немецкие ученые) реагируют на одорант сандала повышением в них концентрации ионов кальция, что заставляет кератиноциты делиться, мигрировать и регенерировать, а это способствует восстановлению поврежденной кожи!

Другие обонятельные рецепторы ученые обнаружили в клетках кожи, синтезирующих пигмент меланин, и в фибробластах. А вот за что они отвечают, еще предстоит выяснить.

Как влияют на нас ароматы

Через органы обоняния растительные ароматические вещества действуют в сверхмалых дозах, всего 1012 -1010, но, независимо от того, ощущаем мы их в атмосфере или нет, оказывают на нас положительный биорегулирующий эффект.

Лроматерапию рассматривают как своеобразную фармакотерапию. Через систему обоняния компоненты эфирных масел воздействуют на различные органы и системы. Кроме того, молекулы эфирных масел проникают с вдыхаемым воздухом в альвеолы легких, откуда через их мембрану и мембрану капилляров, их окружающих, попадают в кровеносное русло и далее, как уже указывалось, во все органы и ткани (А.Т. Быков, Т.Н. Маляренко, 2009) .

К настоящему времени показано множество эффектов влияния обонятельных сигналов на центральную нервную, нейрогуморальную и эндокринную системы, которые описываются как изменение физиологического состояния и поведения.

Благодаря растительным ароматическим веществам наш организм способен постоянно ориентироваться в среде своего обитания. Длительное отсутствие в атмосфере ароматических веществ (например, в замкнутом пространстве помещений офисов и квартир, в космическом полете, выраженный их дефицит в условиях асфальтового мира городов) отрывает человека от биосферы. В результате ломается естественная биорегуляция всех функций организма, что может стать причиной развития болезней.

Кроме того, сенсорные притоки (звуки, запахи, тактильные ощущения) крайне важны для мозга, так как они во многом обеспечивают его энергетический потенциал, активируют рост нервных клеток, ускоряют переработку информации в центральной нервной системе, стимулируют когнитивные (познавательные) функции, такие как память, внимание, психомоторную координацию, речь, счет, мышление, ориентацию и др., оптимизируют функции вегетативной нервной системы. Отсутствие в окружающей среде ароматических веществ или значительное снижение чувствительности обонятельных рецепторов (поражение слизистой наса инфекцией, травмы, хронический насморк) создает условия для дизрегуляции центральных и вегетативных механизмов, что является причиной болезней, и в этой связи дополнительный обонятельный сенсорный приток (запахи) представляется не только желательным, но и необходимым, особенно у пожилых и старых людей (Быков, Маляренко, 2003; Bykov et al., 2006).

Запахи оказывают воздействие на нашу "физиологию" и эмоциональное состояние. Они могут возбудить аппетит, улучшить настроение и самочувствие либо ухудшить их, могут повысить или понизить работоспособность и даже заставить купить не очень нужную вещь, оказывают антистрессорное, седативное и расслабляющее, тонизирующее и стимулирующее, антисептическое, согревающее, гормоноподобное, сосудорасширяющее и другие действия.

Чувствительность же к запахам у всех людей разная.

Восприятие запахов зависит от индивидуальных особенностей каждого человека (его эмоционального состояния, гормонального фона, возраста, состояния слизистой носа), а также от внешней среды (обонятельные ощущения обостряются весной и летом, т.е. в теплую и влажную погоду) и температуры используемых эфирных масел (лучше всего ощущаются запахи теплых эфирных масел, подогретых до 37-38°С).

Очень чувствительно обоняние у детей и беременных женщин.

У женщин чувствительность к обонятельным сигналам может изменяться в зависимости от фазы менструального цикла. У большинства обоняние обостряется в периовуляторную (перед и сразу после овуляции) фазу, что подтверждено лабораторно. Снижена обонятельная чувствительность у женщин, принимающих гормональные контрацептивы.

По наблюдениям специалистов, болезненную чувствительность к ароматам испытывают неврастеники.

Способность воспринимать запахи меняется на протяжении всей жизни. Максимума острота обоняния достигает к 20 годам и примерно до 50-60 лет находится на одном и том же уровне, а затем начинает снижаться. Особенно заметно снижено обоняние у пожилых людей (старческая гипосмия или пресбиосмия). Хотя - все очень индивидуально, тем более, что в наше время достаточно причин для расстройства обоняния в любом возрасте.

Специалисты отмечают, что за последние несколько десятков лет процент людей, страдающих потерей обоняния, значительно вырос (согласно данным Национального института здоровья США, за двадцать лет - в восемь раз!), причем значительно преобладает молодежь. Причиной, как считают, является плохая экологическая ситуация в мире.

От того, что мы вдыхаем, зависит внутричерепное давление, крово- и лимфообращение, работа сердца и нервной системы.

Ароматы оказывают положительное влияние на работу центральной нервной системы: обладают седативным и антидепрессантным эффектом (лаванда, мята, апельсин), снимают стрессовые состояния, повышают внимание и реакцию, работоспособность и умственную активность, улучшают память.

Запахи обрабатываются в той же области мозга, которая отвечает и за память. Известный нейрофизиолог академик Наталья Петровна Бехтерева советовала при нарушении памяти, замедлении ассоциативных процессов в мозгу наряду с применением фармакологических препаратов, улучшающих деятельность мозга, обязательно применять не менее эффективное благотворное действие естественного отдыха на природе - прогулок в лесу, потому что сопровождающие их запахи оказывают очень благотворное воздействие на сложные механизмы памяти. Известно, что хвойные породы вырабатывают от 4 до 30 кг фитонцидов на 1 га насаждений; можжевельник, например, - более 30 кг!

Ароматические вещества воздействуют на функциональное состояние и физиологическую активность мозга (которая, нужно сказать, имеет огромное влияние на то, как мы думаем, чувствуем и ведем себя в тот или иной момент). Так, аромат розмарина обладает мощным активирующим действием на структуры головного мозга и улучшает работу зрительного анализатора.

Некоторые растительные ароматы стимулируют выработку в организме важнейших биологически активных веществ. Запах лаванды, например, - очень важного гормона и медиатора серотонина - древнейшего из всех гормонов на Земле (серотонин участвовал в фотосинтезе первых растений и управлял нервными центрами древних головоногих моллюсков и допозвоночных животных!). В процессе развития человеческого эмбриона серотонин формируется как один из самых первых гормонов. Он присутствует в головном мозге, пищеварительном тракте, шишковидной железе и тромбоцитах.

Серотонин влияет на аппетит, сон, настроение и эмоции, сосудистый тонус (снижение уровня серотонина в мозге является одним из факторов формирования депрессивных состояний и тяжелых форм мигрени), играет роль в регуляции сократимости матки и маточных труб и в координации родов (продукция серотонина в мышце матки возрастает за несколько часов или дней до родов и еще больше увеличивается непосредственно в процессе родов), необходим для нормального процесса овуляции у женщин, что обеспечивает выход полноценной яйцеклетки и возможность оплодотворения.

В нашем организме ежедневно вырабатывается необходимый для жизнедеятельности объем серотонина. Но для этого обязательно необходим ультрафиолет. Недостаток солнечного света в зимнее время года является частой причиной распространенной сезонной депрессии.

При достаточном уровне серотонина человек пребывает в душевном равновесии, контролирует свои поступки, становится более терпимым, уравновешенным в общении с окружающими (поэтому серотонин еще называют "гормоном душевного равновесия" и "социальным гормоном"), оптимально готов к телесной, психической, умственной нагрузке. Серотонин освобождает от чувства голода, увеличивает бодрость духа и концентрацию внимания, делает засыпание быстрым и легким, а сон глубоким, уменьшает чувствительность к температуре и ее перепадам, к болевым ощущениям, укрепляет память и улучшает способность к обучению, создает психическую стабильность, душевное спокойствие, терпимость к окружающим, уверенность в себе. Он прогоняет тоску и возвращает радость жизни.

Когда же в организме не хватает серотонина, человек постоянно чем-то недоволен, испытывает чувство беспокойства, даже когда для этого нет реальных причин, впадает в депрессию, у него часто нарушается сон, появляется раздражительность, гневливость, конфликтность в отношениях с окружающими, обидчивость, наблюдается поведенческая расторможенность, склонность к зависимому поведению (алкоголизму, азартным играм), повышенной агрессии, высокой импульсивности, неврозам и различным их проявлениям.

Стимулирует выработку серотонина ароматические вещества лаванды, нероли, майорана, ладана, ванили, розы, жасмина, цитрусов (последние содержат индол, который через триптофан связан с выработкой серотонина), а также запах кофе.

Аромат жасмина стимулирует выделение эндорфинов ("гормонов счастья"), которые повышают настроение, действуют антидепрессивно, являются естественными болеутоляющими веществами организма; а герани действует на нейромедиатор ацетилхолин, который контролирует системы мышц и органов, память, мышление, сосредоточение внимания.

Ароматы мяты понижают количество катехоламинов (адреналин, норадреналин, дофамин) - химических посредников во взаимодействиях между клетками, которые влияют на активность обмена веществ, сгорание углеводов, жиров и аминокислот, повышение чувствительности клеточных мембран к половым гормонам и гормону роста, прямое или косвенное повышение активности эндокринных желез, стимулирование гипоталамуса и гипофиза, а через них - гормональной функции. Чем активнее вырабатываются катехоламины, тем лучше наш организм приспосабливается к окружающей среде. Кстати, дофамин является антагонистом серотонина, остюда - увеличение уровня дофамина приводит к снижению уровня серотонина (и депрессии), и наоборот.

Обоняние человека влияет наздоровье

Кроме рефлекторного, существует ассоциативный механизм восприятия запахов, влияющий в основном на психоэмоциональную сферу человека. Наше настроение подвержено влиянию ароматов не меньше, чем наша физиология. Пример тому - действие запахов лаванды, камфоры, апельсина, нероли, герани, которые бодрят, внушают оптимизм, снимают депрессию, подавленность, раздражительность. Одни запахи настраивают нас на сентиментальный лад, другие действуют возбуждающе, запахи могут навевать легкую грусть, вызывать желание активной деятельности.

У большинства людей улучшается настроение от запахов хвои, цитрусовых; запахи розы, ландыша, жасмина вызывают положительные эмоции. А вот аромат черемухи или багульника вызывает беспокойство, раздражение и головные боли.

Запахи мускатного ореха, валерианы, мяты действуют антистрес- сорно, снимают подавленность, оказывают расслабляющее действие, усиливают ощущения счастья, спокойствия.

Волокна обонятельного тракта приносят импульсы к двум небольшим, но значимым участкам мозга, отвечающим за настроение: locus ceruleus ("голубое пятно"), в котором содержится норадреналин, и raphe nucleus ("ядра шва"), содержащие серотонин.

Эфирные масла розмарина, лимона, базилика, мяты перечной обладают стимулирующим действием на "голубое пятно", вследствие чего выделяется норадреналин (и потому их действие на организм стимулирующее), а вот лаванда, нероли, майоран воздействуют на "ядра шва", вследствие чего высвобождается "гормон радости" и антидепрессант серотонин. (Поэтому эти эфирные масла обладают седативным эффектом).

Отмечаемое при ароматерапии улучшение настроения связывают с ноотропной активностью некоторых эфирных масел: как уже говорилось, запах жасмина стимулирует выделение эндорфинов, герани - ацетилхолина, лаванды - серотонина, мяты - способствует снижению повышенного количества катехоламинов.

В свою очередь, "эмоциональные" структуры мозга, реагирующие на запахи, тесно связаны с областями головного мозга, регулирующими жизненно важные физиологические функции организма: частоту сердечных сокращений, кровяное давление, ритм и глубину дыхания.

Запахи обладают мощным мотивационным воздействием. Даже не будучи ощущаемыми, они управляют нашим сознанием, помогают выбирать друзей и партнеров, информируют об опасности, изменяют настроение, способны привлечь или оттолкнуть людей друг от друга, влияют на поведение, в том числе половое. При этом особенно мощно действуют так называемые половые аттрактанты или феромоны, необходимые для привлечения особей противоположного пола.

Есть даже такое понятие как химическая коммуникация, или обмен информацией посредством запахов.

Позже появились данные, что и мужские запахи влияют на менструальные циклы и время наступления овуляции у женщин. А ученые из Филадельфии открыли возможность влияния феромонов на нормализацию и стабилизацию веса человека и даже его омоложение.

Итак, существует дополнительная обонятельная система, которая позволяет бессознательно ощущать определенные химические сигналы, подаваемые людьми, находящимися рядом с нами, управляет нашими нейроэндокринными и поведенческими реакциями, играет ключевую роль в регуляции репродуктивного и материнского поведения, она непосредственно связана со структурами мозга, регулирующими выработку гормонов (у женщин, как уже упоминалось, под действием таких сигналов могут изменяться гормональные циклы).

Разделение слоев основной и дополнительной обонятельных луковиц начинается после 8-й недели развития и завершается к 20-22-й. Как показали исследования, нервные волокна основной и дополнительной обонятельной систем образуют единый нервный пучок на пути к переднему мозгу; дополнительная обонятельная луковица не дегенерирует у плода, сохраняется до 35-й недели, что не исключает существования вомероназальной системы обоняния на поздних сроках внутриутробного развития, а также у новорожденных и взрослого человека.

У человека вомероназальный орган представлен небольшим углублением (вомероназальной ямкой) - крошечным образованием, расположенным в 1,5-2 см от края ноздри, в стенке носовой перегородки на границе хрящевого и костного ее отделов, что достаточно далеко от обонятельного эпителия. Он наблюдается в явном виде почти у 70% взрослых людей с двух сторон, примерно у 8-19% обнаруживается лишь с одной из сторон носовой полости. Интересно, что у людей с гипогонадотропным гипогона- дизмом (синдром Кальмана), характерным симптомом которого является аносмия (отсутствие обоняния), вомероназальный орган отсутствует.

Вомероназальный орган имеет входы в некоторые области гипоталамуса, участвующие в регуляции репродуктивного, защитного, пищевого поведения, нейрогуморальной секреции (в первую очередь гонадотропных, т.е. имеющих влияние на половые органы, гормонов).

Дополнительный путь восприятия запахов проходит параллельно главному, с ним не пересекаясь. Он идет в обход главным обонятельным луковицам и коры головного мозга - в дополнительные, находящиеся в переднем мозге, а уже от них - к структурам, которые заведуют репродуктивным и материнским поведением: гипоталамусу - главному регулятору эндокринной системы и многих функций организма, тесно связанному с лимбической системой и корой мозга (в гипоталамусе находятся центры регуляции эмоций и поведения), и от него - к передней доле гипофиза, которая вырабатывает гормоны, влияющие на работу половых желез, и к структуре лимбической системы - упоминаемой уже миндалине у отвечающей за эмоции: эмоциональное восприятие, эмоциональную память и контроль эмоций.

И если основная обонятельная система имеет представительство в коре больших полушарий головного мозга, благодаря чему мы ощущаем и запоминаем запахи, то проекции вомероназального органа в коре мозга на сегодняшний день не обнаружено (электроэнцефалографи- ческие исследования, к примеру, показали, что при действии феромонов активируются не корковые, а передние таламические структуры, участвующие в анализе обонятельных сигналов; таламус - структура промежуточного мозга - является подкорковой "станцией" для всех видов чувствительности), что позволяет говорить о том, что дополнительная обонятельная система реализуется на более примитивном, подсознательном уровне и запахов явно "не слышит", а также не связана с когнитивными функциями мозга - памятью, вниманием, речью, счетом, мышлением, ориентацией и др.

Согласно современной концепции «дуального обоняния», мы имеем две обонятельные системы - основную и дополнительную.

Основная обонятельная система начинается в обонятельном эпителии полости носа и проецируется в кору больших полушарий мозга («обонятельный мозг»). Благодаря ей мы ощущаем, запоминаем, различаем запахи, они влияют на когнитивные функции нашего мозга (память, речь, счет, мышление, внимание и т.д.) и функционирование систем организма.

Дополнительная обонятельная система начинается в специальном воме- роназальном органе, расположенном в носу, проходит параллельно основному пути в участки мозга, которые заведуют репродуктивным и материнским поведением (гипоталамус-гипофиз и миндалина). Не имея проекции в коре больших полушарий, она реализует свои эффекты на более примитивном, подсознательном уровне, отвечая за половое поведение, а феромоны для нас «не пахнут».

Память является сложной психической деятельностью. Основные процессы в ее структуре - это запоминание, сохранение, припоминание, восстановление (узнавание, воспроизведение), а также и забывание.

Ученые доказали: ничто так не связано с памятью, как запах. Знакомые запахи пробуждают старые воспоминания с большей активностью, чем знакомые виды или звуки.

В мозге отделы, обеспечивающие восприятие запахов, тесно связаны с зонами, ответственными за возникновение эмоций. Поэтому все запахи эмоционально окрашены и могут надолго сохраняться в эмоциональной памяти и активизировать ее ("запах порождает образ"), что вызывает у нас те или иные эмоциональные переживания. Пережитые же эмоции - как положительные, так и отрицательные - запоминаются и в дальнейшем выступают в виде сигналов, побуждающих нас к действию либо удерживающих от действий.

У североамериканских индейцев существовал своеобразный способ фиксации в памяти дорогих и важных событий и переживаний. Они носили при себе (крепили к ноге) специальные флакончики с составами, обладающими сильными и характерными ароматами - "запахами событий", и в те минуты, воспоминание о которых им хотелось удержать в памяти, они открывали какой-нибудь из них и вдыхали из него запах. Запах увязывался с событием, и потом, даже через много лет, мог пробудить необычайно яркие и живые воспоминания и даже восстановить зрительную картину события.

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.

Запах - это способность вещества воздействовать на рецепторы обонятельного анализатора, что сопровождается возникновением специфического ощущения.

Обоняние увеличивает объем информации об окружающем мире.

Существует несколько теорий восприятия запахов. По химической теории запах - это следствие присутствия в окружающей среде определенных концентраций пахучих молекул. Недостатком химической теории запаха является то, что она не объясняет, почему молекулы различных структур имеют одинаковый запах. В то же время молекулы, имеющие разное строение и химический состав, могут обладать одинаковым запахом.

Согласно стереохимической теории , запах обусловлен формой и размерами молекул, а не их химическим составом. Запах вещества зависит от того, насколько точно их молекулы вписываются в соответствующие лунки, расположенные на рецепторных мембранах обоняния. Однако эта теория не может дать ответ на все вопросы, связанные с восприятием запахов.

Согласно квантовой теории , восприятие запахов связано с колебательными движениями атомов, входящих в состав ароматических веществ. В результате колебаний атомов возникают электромагнитные волны, которые поглощаются рецепторной мембраной и трансформируются в ощущение запаха. Но эта теория не может объяснить, почему два вещества имеют совершенно разные запахи, хотя электромагнитные колебания их атомов полностью совпадают. Эта теория также не дает ответа на все вопросы [Губанов Н.И. и др., 1978]. По-видимому, имеют значение структура, форма молекул и их квантовые свойства. До сих пор не известно, какое именно свойство пахучего вещества вызывает нервный импульс.

У человека обонятельные клетки (обонятельные нейроны) входят в состав обонятельного эпителия. Они расположены в верхнем носовом ходе и задней части носовой перегородки. Обонятельные клетки лежат тонким слоем, живут около 60 дней и гибнут. Затем они дифференцируются из базальных клеток. Обонятельные клетки являются единственными нейронами, способными в течение всей жизни организма непрерывно обновляться. Эти клетки расположены среди обонятельного эпителия, в состав которого входят также клетки ненейронной природы, опорные клетки, разделяющие рецепторные клетки. Базальные клетки выполняют функцию стволовых. За счет базальных клеток обонятельные нейроны способны к постоянному обмену и регенерации. Секреторные клетки обонятельных (боуменовых) желез продуцируют слизь.

Чувствительная площадь первичного контакта воспринимающей поверхности с пахучими молекулами представляет собой обнаженное вещество самого нерва, т.е. при ощущении запаха происходит непосредственный контакт с окружающим миром [Райт Р.Х., 1966].

Учитывая количество обонятельных волосков, их длину, диаметр, можно рассчитать, что, например, у кролика первичная площадь контакта между пахучими молекулами и воспринимающей поверхностью составляет 600 м 2 . У человека она в 100 раз меньше. Эта чувствительная поверхность представляет собой обнаженное вещество нерва.

У человека количество обонятельных клеток составляет около 60 млн. Импульс в отдельном нервном волокне возникает при попадании на его рецепторы 8-10 молекул пахучих веществ. Ощущение запаха возникает, если одновременно возбуждается не менее 40 нервных волокон.

Обонятельные клетки имеют форму веретена с двумя отростками - периферическим и центральным. От периферического (апикального) отдела отходит дендрит, который заканчивается обонятельной булавой, несущей 10-15 ресничек - обонятельных рецепторов, которые находятся в слое слизи и медленно, но несинхронно колеблются [Бронштейн А.И., 1950].

Молекулы ароматических веществ сначала поглощаются слизью, затем контактируют с ресничками и рецепторными молекулами в мембране обонятельных клеток.

Сходство и различие запахов связывают, во-первых, со структурой (т.е. с конфигурацией пахучих молекул и рецепторных участков на поверхностной мембране обонятельных волосков), во-вторых, с колебательными свойствами пахучих молекул (соответствием резонансных колебательных частот молекул ароматических веществ и рецептора).

Обонятельные рецепторы - это выросты плазматических мембран. Каждая из них состоит из 9 пар двойных трубочек, расположенных по периферии реснички, и одной пары, расположенной в центре. Они - участники рецепции, усиления сигнала и преобразования его в изменение биоэлектрической активности клетки. Рецепторы распадаются на группы с одинаковыми спектрами, т.е. одинаковыми ответами на стимул. Выделяют три группы рецепторов:

· реагирующие на феромоны;

· реагирующие на запахи пищи;

· реагирующие на широкий круг веществ.

Механизм преобразования сигнала при изменении ионной проницаемости плазматической мембраны клетки, дающий начало развитию рецепторного потенциала, до конца не расшифрован.

Исследователи считают, что трансдукция обонятельного сигнала сопряжена с цитоскелетом обонятельных нейронов. Основная роль отводится микротрубочкам, которые, как полагают, участвуют в рецепции, трансформации и проведении стимулов внешней среды. Акцепторной молекулой одорантов служит тубулин - основной белок микротрубочек [Этингоф Р.Н. и др., 1987].

От центрального (дистального) отдела обонятельной клетки отходит аксон. В виде нескольких (до 20) тонких нитей он проникает через отверстия решетчатой кости и поступает в мозг, образуя на нижней поверхности лобной доли обонятельные луковицы. Внутри такой луковицы аксоны переплетены между собой и заканчиваются в теле клубочка, где имеются синапсы, через которые нервные импульсы с помощью неиромедиаторов передаются в обонятельные структуры мозга [Шеперд Г., 1978].

Ключевой системой действия растительных ароматических веществ является лимбическая система, включающая гиппокамп, гипоталамус, миндалевидное ядро и другие образования. Эти структуры названы обонятельным мозгом. Лимбическая система действует совместно с корой больших полушарий и ретикулярной формацией.

Эмоциональные напряжения, стрессы, действие экологических факторов сопровождаются глубокими сдвигами во многих функциональных системах организма. При этом первичные запускающие изменения, ведущие к патологии, происходят в лимбической системе.

Растительные ароматические вещества осуществляют свое действие через лимбическую систему, что сопровождается нормализацией нейрофизиологической функции лимбической системы, включением гипофизадреналовой системы, формированием биорегулирующих эффектов на всех органах и системах организма.

В последние годы выявлена ноотропная активность растительных ароматов на медиаторное звено ЦНС. Так, ароматы лаванды способствуют выделению серотонина, ароматы жасмина стимулируют выделение эндорфинов, а герани - действуют на ацетилхолин. Ароматы мяты способствуют снижению повышенного количества катехоламинов и т.д.

Привлекают внимание особенности и закономерности действия растительных ароматов через органы обоняния и обонятельный мозг на различные органы и системы. Они характеризуются сверхмалыми дозами (в диапазоне 10 -18 - 10 -10), а также противоположно направленным эффектом при более высоких дозах. Кроме того, несмотря на различный химический состав действующих ароматов и объектов, наблюдаются общие закономерности их действия в сверхмалых дозах. В этом диапазоне активны именно регуляторные вещества, которые в основном имеют пептидную и полипептидную природу, однако и некоторые вещества непептидной природы (в частности, растительные ароматические) действуют в сверхмалых дозах.

В нашей лаборатории на животных получены данные о действии растительных ароматических веществ (РАВ) на соматические клетки в сверхмалых дозах - на уровне 10 -10 - 10 -9 .

Нередко ароматы растений независимо от того, ощущаем мы их в атмосфере или нет, оказывают биорегулирующие эффекты.

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.

Сталкивались ли вы с ситуацией, когда в магазине парфюмерии вы просто влюбляетесь в конкретный аромат, приобретаете его, а придя домой и, нанеся на себя вожделенное приобретение, испытываете, мягко говоря, разочарование? Случалось ли вам удивляться, почему ваши любимые духи, которыми вы пользовались длительное время, вдруг перестали вас радовать? А когда ваш друг называет ваш любимый, откровенно легкий и свежий (для вас) парфюм тяжелым и сладко-приторным, что вы думаете, как себе это объясняете?

Считается, что не стоит дарить духи другому человеку, руководствуясь своим собственным выбором. Вы согласны? Почему? И чем можно объяснить все эти ситуации? Для начала стоит разобраться, что такое запах и как мы воспринимаем его.

Так что же фактически означает понятие «запах»?

Запахом называют субъективное ощущение, возникающее благодаря процессу обоняния и связанное с попаданием на определенный участок слизистой носовой полости достаточного для активации чувствительных рецепторов количества газообразного вещества.

Иными словами, запах — это не жидкость во флакончике, а наше реакция посредством вдыхания на эту жидкость.

Учитывая, что в определении фигурирует слово «субъективное», я постараюсь объяснить, что же влияет на наше индивидуальное восприятие ароматов, и надеюсь, смогу помочь вам впредь делать правильный выбор в парфюмерии (значительно экономя средства и время) и даже лучше понимать окружающий мир.

"Нет двух человек, которые воспринимали бы один и тот же запах одинаково", - сказал Патрик Мак Леод, президент Института обоняния и директор лаборатории сенсорной нейробиологии.

Если рассуждать здраво, то на наше обоняние влияет несколько факторов:

1) Ваш индивидуальный тип восприятия запахов.

2) Состояние вашей нервной системы

3) Состояние вашего физического здоровья.

4) Пол (мужчины, женщины)

5) Возраст

6) Внешняя среда (влажность, температура воздуха, наличие или отсутствие освещения, чистота воздуха и т.д.)

Давайте рассмотрим все пункты подробнее.

1) ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ТИП ВОСПРИЯТИЯ ЗАПАХА.

Прошу заметить, несмотря на то, что обонятельный аппарат технически устроен у всех одинаково, существуют нюансы, которые приято называть индивидуальными особенностями. Мы сейчас говорим именно о врожденных особенностях, которые сложно изменить, ну, разве что, путем сознательных длительных тренировок.

Типы людей по восприятию запахов:

Макросматики - люди с развитой, выраженной реакцией на запахи.

Остро чувствуют даже небольшую концентрацию запаха, даже на значительном удалении от его источника. Обычно именно такие люди лучше улавливают нюансы, оттенки, быстрее и острее чувствуют запахи. Для них обоняние и ароматы являются важнейшим проводником в познании и ощущении мира.

В моей практике не так много было таких людей, и как правило, они источник аромата (флакон духов, баночку с эфирным маслом) держат при дегустации довольно далеко от своих носов, распознают даже состав парфюма в нюансах.

Микросматики - люди, которым требуется больше времени и более высокая концентрация веществ для восприятия ароматов (наиболее распространенный тип людей). Именно на них делается расчет при выпуске массовой парфюмерной продукции, которая для макросматиков будет просто отталкивающей или слишком «убойной».

Я наблюдаю, как большинство людей подносят близко-близко флакон духов, внюхиваясь, пытаясь понять, нравится аромат или нет.

Аносматики - люди, не воспринимающие запахи. Довольно редко встречающийся тип. Компенсируют, как правило, восприятие мира иными рецепторами. В наши дни, к счастью для них, разработаны методики исправления этой особенности, требующие, правда, длительных занятий и тренировок.

Аносмия может носить как временный (при болезнях), так и постоянный (после травмы) характер. К этому состоянию приводит большое количество болезней, поражающий как периферический, так и центральный отделы анализаторов. Иногда возможно развитие односторонней аносмии, как правило, при незначительной травме головы. Если запахи не воспринимаются с рождения, говорят о врожденной аносмии. Как правило, существование без восприятия запахов не сопровождается значительным снижением качества жизни. Тем не менее, нельзя сказать, что снижение обоняния проходит бесследно. Так, если человек не может воспринимать запахи, изменяется восприятие аппетита.

Паросматики - люди, неправильно воспринимающие запахи. Как пример: большая группа людей утверждает, что ваниль пахнет сладко, а паросматик уверенно считает, что запах ванили — кислый и горький.

Какосматики - люди, у которых постоянно возникают обонятельные галлюцинации. Считается, что это явление связано с нарушением работы определенных центров головного мозга, проявляющимися в том, что человек ощущает запах, которого в действительности нет.

2) СОСТОЯНИЕ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ

Во-первых, восприятие запаха зависит от типа нервной системы человека. Считается, что люди, склонные к выраженным эмоциям, более чувствительны к запахам. Чем большей чувствительностью обладает человек, тем острее и ярче он видит мир, в частности, запахи. Кстати, зная эту информацию, можно сделать вывод, что сознательное развитие обоняние (обонятельные тренировки) — прекрасный путь к развитию общей чувствительности человека.

Однако один и тот же человек в разных эмоциональных состояниях может в разных оттенках и с разной силой воспринимать даже знакомый запах. А это утверждение дает вам также прекрасную подсказку: вы можете анализировать свое состояние, наблюдая изменения вашего восприятия запаха. Осталось только вычислить, как вы воспринимаете конкретный запах в самом «нормальном» состоянии. И запахи могут быть прекрасным тестом для осознания своих состояний в повседневной жизни.

3) СОСТОЯНИЕ ВАШЕГО ФИЗИЧЕСКОГО ЗДОРОВЬЯ

К изменению обоняния могут привести различные состояния нарушения здоровья. Например, нарушения обмена веществ, инфекционные заболевания, повреждение нерва при операции, опухоли, токсическое воздействие лекарственных препаратов, травмы и прочее, прочее. Огромное количество фактором, связанных с физическим состоянием человека, влияют на восприятие запахов! Эти изменения поддаются коррекции, а в большинстве случаев проходят без следа. Но только в том случае, если вы действительно займетесь исправлением первопричины, а не решите, что с измененным обонянием или вообще без обоняния вполне можно жить.

Кстати, ученые заметили, что за прошедшие несколько десятков лет значительно вырос процент людей, страдающих потерей обоняния. Серьезные исследования этого явления проводились в США. Согласно данным Национального института здоровья, за 20 лет (с 1969 по 1981 год) цифра, свидетельствующая о таких нарушениях, возросла с 2 млн. человек до 16 млн. Причем, с жалобами к специалистам в основном теперь приходят именно молодые люди - в возрасте от 17 до 20 лет. Такую негативную динамику врачи всего мира связывают с плохой экологической ситуацией. К сожалению, в нашей стране такие исследования проводятся чрезвычайно редко и не носят систематического характера.

Есть ли средства, с помощью которых можно вернуть утраченное обоняние? Конечно, профессиональные рекомендации по этому вопросу может дать только врач, но есть и универсальные средства, применяемые при данной патологии. Это витамин А (он входит в состав обонятельных клеток), а также средства, возбуждающие нервную систему: кофеин, фенамин, эфедрин, стрихнин. Витамины группы В тоже усиливают обоняние.

Не менее важна при восстановлении обоняния и правильная диета, призванная улучшить питание нервной ткани. В нее входят мясо (лучше говядина), рыбий жир, масло, бобовые. Показаны и блюда, возбуждающие нервную систему, - кофе, чай, соленья, копчености. В случае, когда нарушения восприятия запахов связаны с аллергией, больше подойдет вегетарианская кухня. При этом важно избегать употребления сладостей, консервов, рыбы, апельсинов, орехов, алкоголя.

Так же на остроту восприятия может влиять работа других органов чувств. Если, скажем, человек плохо слышит, видит, этот изъян компенсируется за счет обоняния.

Кроме того, обонятельному рецептору присущая усталость. Если человек получает много обонятельных раздражителей, причем интенсивных, обоняние через какое-то время притупляется. В данном случае достаточно сделать перерыв в вашей активной обонятельной жизни — постараться не использовать парфюм, аромамасла, освежители воздуха и почаще промывать нос и бывать на свежем воздухе.

Продолжение статьи читайте в следующем номере.