Сила обоняния. Как умение распознавать запахи формирует память, предсказывает болезни и влияет на нашу жизнь - Иоганнес Фраснелли

источником раздражения. Напротив, источник может быть удален от организма на значительное расстояние. Раздающийся после разряда молнии гром мы слышим за много километров, и для этого не нужно, чтобы молния ударила нам во внутреннее ухо. Фотоны, воспринимаемые нами в течение всего светового дня, преодолевают 150 миллионов километров, прежде чем отразятся от какого-нибудь дерева, проникнут в наши глаза и активизируют рецепторные клетки сетчатки.

При восприятии химических стимулов вкуса и обоняния дело обстоит несколько по-иному. В данном случае некоторые вещества, химические соединения, вступают в непосредственный контакт с рецепторными клетками. Для того чтобы мы ощутили сладкий вкус сахара, его молекулы должны раствориться в слюне и подействовать на вкусовые рецепторы, расположенные во вкусовых сосочках языка. В этих сосочках на поверхности рецепторных клеток находятся рецепторы, реагирующие на молекулы сахара. Эта реакция вызывает изменение конфигурации рецепторов и порождает потенциал действия. Таким образом, вещества, вызывающие ощущение вкуса, должны быть водорастворимыми. Для того же, чтобы мы ощутили аромат, пахучие вещества должны проникнуть в нос.

На этом месте мне придется остановиться, чтобы разъяснить разницу между ароматом, запахом и пахучим веществом. Под словом «аромат» мы разумеем какой-то приятный запах, но не всякий запах является ароматом. Оба выражения описывают наши ощущения. Пахучее вещество, напротив, является химическим веществом, вызывающим ощущение аромата или запаха. Пахучее вещество является субстанцией, вступающей в контакт с обонятельными рецепторами, а аромат или запах – это то, что мы затем воспринимаем и ощущаем.

Пахучие вещества достигают рецепторов не через слюну, а через воздух. Следовательно, они должны быть летучими, то есть должны обладать способностью переходить в парообразное состояние. Оказавшись в носу, они могут вступать в контакт со своими рецепторами в обонятельных клетках. Воздействие раздражителя опять-таки приводит к изменению конфигурации рецепторного белка и порождению потенциала действия, передающего электрическое возбуждение в головной мозг.

Как работает наше обоняние

Обонятельная слизистая оболочка

Вся носовая полость выстлана слизистой оболочкой, причем большая часть ее представлена так называемым мерцательным эпителием. Он получил такое название, потому что на поверхности его клеток присутствуют маленькие, постоянно колеблющиеся («мерцающие») реснички, участвующие в очищении дыхательных путей. В мерцательном эпителии, однако, обонятельные рецепторы отсутствуют. Они находятся на весьма небольшом участке поверхности стенки полости носа – в верхней части носовой полости. В так называемой крыше носа, расположенной позади его корня, обнаруживается слизистая оболочка другого типа, обонятельная слизистая оболочка. Она отличается от мерцательного эпителия, так как в этом участке находятся также нервные клетки, а именно обонятельные рецепторные клетки. Эти клетки на стороне, обращенной в полость носа, несут реснички – действительно напоминающие по форме ресницы выросты. На этих ресничках находятся обонятельные рецепторы, белки, распознающие пахучие вещества.

В процессе восприятия запаха посредством химического чувства, как уже было сказано, надо, чтобы хоть небольшая часть источника раздражения вступила в непосредственный контакт с рецепторами, а следовательно, и с нервной системой. Например, когда мы пьем кофе, часть пахучего вещества из напитка возгоняется в воздух и с током вдыхаемого воздуха поступает в носовую полость, где связывается с рецепторными белками рецепторных клеток. Не важно, что мы ощущаем – запах человеческого тела, коровьего навоза, пиццы или розы: каждый раз пахучее вещество и, соответственно, часть источника запаха, пусть даже крошечная, поступает в организм. При восприятии физических раздражителей, как я уже говорил, не происходит непосредственного контакта источника раздражения и рецепторных клеток.

Обонятельные рецепторные клетки

Обонятельные рецепторные клетки, как и все рецепторные клетки, являются нервными клетками, а значит, являются частью нервной системы. В случае физических чувств рецепторные клетки находятся в глубине тканей организма. Они могут повреждаться, если сила раздражения превосходит пороговый уровень – например, если мы смотрим на солнце или слышим невыносимый грохот. Но в принципе зрительные и слуховые рецепторные клетки хорошо защищены от воздействий окружающей среды. С обонянием как химическим чувством дело обстоит по-другому: рецепторные клетки должны находиться в непосредственном контакте с окружающим миром, так как иначе они не смогут нормально функционировать. Таким образом, помимо пахучих веществ на них действуют всевозможные токсические раздражители, которые потенциально могут их повредить и даже убить. По этой причине эволюция снабдила наши обонятельные рецепторные клетки особым свойством – способностью к регенерации. В обонятельном эпителии располагаются не только обонятельные рецепторные клетки, но и стволовые клетки, которые могут созревать и становиться рецепторными. Эта особенность присуща нервной системе взрослого человека, хотя в норме отмирающие нервные клетки не восстанавливаются, что, например, мы наблюдаем при поперечном миелите. Напротив, обонятельные рецепторные клетки образуются постоянно. По существующим оценкам, обонятельные клетки обновляются за период от шести недель до шести месяцев.

Исследование стволовых клеток является пока оживленно обсуждаемой темой, потому что получать их можно только из эмбрионов. Но стволовых клеток обонятельной слизистой оболочки эти этические дискуссии не касаются. Поэтому существует множество исследовательских групп, которые пытаются выделять стволовые клетки из обонятельной слизистой оболочки и пересаживать их в другие ткани, например в спинной мозг, в надежде, что там они будут дифференцироваться в нервные клетки спинного мозга. Этот подход пока только зарождается, но подает надежду, что когда-нибудь нам удастся излечить поперечный миелит.

Обонятельные рецепторы

Пахучие вещества, которые мы можем воспринимать обонянием, исчисляются сотнями тысяч. Но каким образом могут обонятельные рецепторные клетки регистрировать такое множество химических соединений? Чтобы попытаться дать ответ на этот вопрос, нам стоит присмотреться к органам чувств, принципы работы которых нам известны лучше и точнее: глубже всего исследовано в этом отношении зрение. Мы знаем, что палочки отвечают за черно-белое зрение, а колбочки – за цветовое. На самом деле в нашей сетчатке присутствуют колбочки трех различных типов, которые реагируют на световые волны различной длины. Клетки одного типа реагируют на длинноволновое излучение в красном спектре, клетки другого типа – на более короткие волны зеленого цвета, а клетки третьего типа – на еще более короткие волны синего цвета. Когда мы наблюдаем цветную поверхность, происходит стимуляция колбочек соответствующего типа. Если поверхность окрашена в зеленый цвет, то происходит стимуляция преимущественно колбочек, воспринимающих световые волны в зеленом спектре, а клетки двух других типов реагируют в меньшей степени; если поверхность окрашена в синий цвет, то прежде всего возбуждаются колбочки, реагирующие на синие световые волны. Если мы видим предмет бирюзового цвета, то возбуждаются колбочки синего и зеленого типов в равной степени. Когда же мы наблюдаем радугу, то происходит стимуляция колбочек всех трех типов. Специалисты подсчитали, что мы, люди, способны различать до десяти миллионов цветовых оттенков. Некоторые из нас страдают цветовой слепотой; в этом случае отсутствуют колбочки для зеленого