Глава 4. Обоняние
Немного о терминологии
Прежде всего договоримся, что считать обонянием. Это одно из чувств, с помощью которых мы ориентируемся в мире. Это понятно? Будем считать, что да. Другими словами, обоняние — это способность воспринимать ощущение, которое создаётся в мозгу обонятельными клетками-рецепторами, иначе — анализаторами, когда на них действуют молекулы разных веществ и аэрозолей. (Иными словами, рецепторы — это особые клетки, способные преобразовать полученное извне раздражение в сигнал, который передаётся в центральную нервную систему, в головной мозг.)
Кстати, вы точно знаете значение терминов «анализ» и «анализатор»? Я на всякий случай напомню. Анализом называется метод исследования сложного объекта расчленением его на более простые составные части. А анализатором принято именовать приборы, с помощью которых сей анализ и производится.
В нашем случае в качестве анализатора выступает система обоняния, состоящая из рецепторов запаха — совокупности чувствительных клеток, нервных путей, ведущих от рецепторов к центральной нервной системе, и те участки мозга, которые ответственны за создание «образа запаха». (Совсем «простенький» механизм, вы не находите?..)
Чудеса живого мира
Сегодня в мире имеется немало живых существ, которые прекрасно обходятся без зрения, а то и без слуха. Возьмите древнейших обитателей нашей планеты — придонных морских обитателей или более знакомых нам муравьев. Среди них есть абсолютно слепые и глухие популяции. (Так мы называем совокупности живых существ одного вида, будь то животные или растения, которые находятся на одной определённой территории.)
Вы спросите: «Как же они находят пищу, пару, как общаются друг с другом?» Оказывается, с помощью запахов. Они выделяют разнообразные химические сигналы, по которым остальные знают, что нужно делать, куда бежать, прятаться или кого грызть…
В книге «Чувства животных и человека» Л. Милн и М. Милн выделяют три основных направления, обеспечивающие жизнь живому существу. И все три направления относятся к обонянию. Первое — поиск запахов (будь то пища или пара), второе — отношение к найденным сигналам (нападать или бежать, спасаться) и третье — использование запахов (химических сигналов) для общения между собой. Учёные считают, что именно обоняние предшествовало всем другим чувствам, с помощью которых животное могло на расстоянии ощутить присутствие пищи, особей противоположного пола или приближение опасности. Вы можете возразить: «Мы же не муравьи…» Что же, возьмём линию эволюции, которая привела к созданию человека. Известно, что в мире обезьян есть лемуры, приматы и человекообразные животные. Первые (лемуры и широконосые обезьяны), кроме зрения, слуха и осязания, используют для общения между собой и обоняние. У них оно значительно лучше развито, чем у приматов. А у человекообразных обоняние и вовсе слабое.
Считается, что разделение линии предков человека (гомининов) и шимпанзе началось около шести миллионов лет назад (именно тогда среди гомининов наметилась тенденция к передвижению на двух ногах). И с тех пор человек потерял ещё часть обоняния, а с ним и часть мира запахов по сравнению с общими предками.
«Обонятельный снаряд»
Слово «снаряд» происходит от глагола «снаряжать». А это, согласно Владимиру Ивановичу Далю, означает «устроить, снабдить всем нужным». Стало быть, и слово «снаряд» в заголовке означает «устройство». В нашем случае это устройство «нюхательного механизма». Полтораста лет назад (время выхода Толкового словаря живого великорусского языка) понятие о механизме обоняния, надо полагать, было довольно простым: «Обонятельные снаряды, суть внешнее орудие обоняния, слизистая плева внутри (сопли) и два обонятельных нерва, у корня носа». Всё?!
Конечно, специалисты, врачи-отоларингологи (otos — по-гречески ухо, larynx — гортань и rhinos — нос), знали больше, но не думаю, чтобы очень уж намного. А насколько мы сегодня продвинулись в наших знаниях об этом «обонятельном снаряде» и каково устройство нашей обонятельной системы?
Нос нужен прежде всего для дыхания. Можно, конечно, дышать и ртом, но носом лучше. Почему? Когда воздух проходит через нос, он очищается от пыли и мелкого мусора, становится влажным и тёплым, что весьма важно для здоровья всего организма.
Нос нужен, чтобы нюхать. Он, как направляющий наконечник, направляет вдыхаемые запахи в мозговые центры, где их и распознают, т. е. нос, как глаза и уши, помогает нам ориентироваться в мире.
Но вы, наверное, не задумывались, что полости носа работают и в роли резонатора (вроде корпуса музыкального инструмента). Они резонируют вдыхаемый воздух, и это придаёт нашему голосу характерный звуковой оттенок. По чистому голосу легко определить, кому он принадлежит. А вспомните, как глухо и невнятно звучит любой голос во время насморка…
Помимо сказанного, нос немаловажен и с эстетической точки зрения.
Внешнее орудие обоняния
В словаре Владимира Ивановича Даля говорится: «Нос — внешнее орудие обоняния. Снаружи носа отличают: переносье, хребтик и горбок, кончик, крылья, перегородку и ноздри». Смотрите, сколь сложным оказывается наше «внешнее орудие обоняния». Давайте-ка познакомимся с ним поближе…
Владимир Иванович далее пишет: «У коровы морда и рыло; у лошади храп; у собаки щипец; у лягавой чутье; у свиньи рыло с пятачком. У нас с вами нос!»
Носы бывают разные — большие (есть поговорка «Нос на семерых рос, да одному достался»), горбатые носы (считаются, что их владельцы — себе на уме), нос баклушей (значит, толстый), носик тоненький, востренький, носишка с пуговку (маленький — курнофля)… Да мало ли какие ещё определения можно придумать для столь важной части собственного (или чужого) лица…
Представьте себя в зеркале, подобно коллежскому асессору Ковалёву из повести Николая Васильевича Гоголя. Ведь это у него в один злосчастный день сбежал с лица… нос. Просто сбежал, оставив после себя пустое, голое, «как блин», место. Коллежский асессор Ковалёв (он же майор, как сам себя любил называть) глядится в зеркало и сетует: «Боже мой! боже мой! За что это такое несчастие? Будь я без руки или без ноги — всё бы это лучше; будь я без ушей — скверно, однако ж всё сноснее; но без носа человек — чёрт знает что: птица не птица, гражданин не гражданин, — просто возьми да и вышвырни за окошко!»
Нет, серьёзно, человек без носа — нонсенс. Но главное-то, главное: зачем он нам? Э-э-э, господа, ну-ка ещё раз к доброй русской пословице обратимся: «Он носом слышит, где обед готовят». То-то… Стало быть, нос не только является эстетическим украшением лица, но и имеет общественное, так сказать, социальное значение. Социальный — значит, связанный с жизнью остальных особей своего сообщества — своего стада, стаи, косяка, роя…
Мы с вами, в отличие от остального животного мира, — существа не стайные, не стадные. Имея разум, мы наделены свободой воли. Поэтому для нас запахи не играют такой важной роли в жизни, и мы можем позволить себе ими пренебречь. Тем более что, не имея чёткой линейки основных запахов, мы пока что чаще всего блуждаем в мире ароматов, как в тёмном густом лесу.
Начнём с самого простого. Знаете ли вы, как в принципе устроен наш «обонятельный снаряд»? (Иначе говоря, представляете ли вы себе механизм собственного обоняния?) Голову даю на отсечение, что не знаете и даже не представляете…
Древний врач Алкмеон Кротонский
Примерно за четыре-пять веков до начала нашей эры в Древней Греции на острове Самосе, что и по сей день находится в Эгейском море, жил великий философ и математик Пифагор. Не может быть, чтобы вы о нём ничего не слыхали. Как и у каждого известного философа, у него было много учеников. И среди них — Алкмеон Кротонский.
В те далёкие времена считалось, что все чувства, память и знания помещаются в сердце. Алкмеон же источником познания определил мозг, считая его органом мышления. Он открыл и главные нервы органов чувств и назвал их пути и окончания в мозговом центре «ходами» или «каналами».
Он первым описал и орган обоняния.
В его время люди уже догадывались, что запах — это нечто, отлетающее от цветов или от чего-то другого и попадающее в нос. Алкмеон считал, что в носу есть щель, ведущая прямо в мозг, и пахучие вещества через неё туда и попадают.
В отличие от своего учителя — великого Пифагора, который не оставил ни одного письменного труда, Алкмеон Кротонский считается автором первого древнегреческого медицинского трактата.
Путь запаха
Природе пришлось немало потрудиться, чтобы приспособить обонятельный анализатор к нуждам организма. Попробуем проследить пути запаха через обонятельную систему.
Сначала из воздуха во время вдоха или изо рта при еде в обонятельную систему попадают пахучие химические вещества. Они проникают в периферический отдел. Это «прихожая» системы обоняния — наш нос. В нём находятся рецепторы и нервы.
Нервы ведут в центральный отдел обонятельного анализатора, который находится в переднем мозге. Это главный аппарат. В нём-то и происходит процесс распознавания «унюханного» запаха. В мозгу возникают обонятельные ощущения, т. е. некий «образ запаха».
Органы обоняния
Эти органы служат, как вы, наверное, догадываетесь, для улавливания и распознавания запахов. У человека это верхне-задняя область носовой полости с двумя костными выступами на боковых стенках (раковинами) и частью носовой перегородки. Эта часть носа покрыта мокрым обонятельным эпителием с тоненькими волосками-ресничками (на самом деле эти реснички не что иное, как обонятельные рецепторы, т. е. чувствительные к запаху клетки). Каждая площадка обонятельного эпителия в любой ноздре величиной с монетку. Но волоски-реснички во много раз увеличивают эту поверхность, причём у каждого живого существа площади этих поверхностей (вместе с ресничками) разные. Если, к примеру, подсчитать общую площадь эпителия со всеми ресничками в собственном носу, получится площадка примерно с ладошку (около 25 квадратных сантиметров. Это вам уже не «монетка»), В то же время у пса, который и ростом-то до половины вашего не дотягивает, площадь нюхательного эпителия в тысячи раз больше.
На обонятельных волосках-ресничках запахового эпителия находятся так называемые молекулярные рецепторы. Это чувствительные клетки, которые улавливают запахи, превращают их в электрические сигналы и отправляют в мозг. А уж дальше центральная нервная система производит их анализ и создаёт у нас то или иное впечатление от полученного аромата.
Интересная и пока непонятная деталь: многие запахи мы с вами неплохо запоминаем. Между тем обонятельный эпителий довольно быстро обновляется (т. е. примерно каждые 25–35 дней «старые» эпителиальные клетки заменяются новыми). Как же тогда происходит запоминание и узнавание запахов?
Вы, конечно, уловили разницу в величине нашего обонятельного эпителия и собачьего. У нас на этой площадке примерно 10 миллионов чувствительных клеток-волосков. Это немного, и потому мы относимся к микросматикам, то есть к «слабонюхающим существам». Собаки, кошки, слоны, свиньи и другие животные — макросматики. У них площадь обонятельного эпителия значительно больше (у собаки она примерно с ладонь). Но при этом увеличена она не потому, что у макросматиков носы больше (хотя у некоторых есть в носах дополнительные раковины в костной стенке). Главное — у них больше ресничек-рецепторов. У зверей они тоненькие — тоненькие и превосходят наши по количеству (потому и получается, что общая площадь больше, а нюх лучше). Кстати, мало того, что у братьев наших меньших нюхательных рецепторов больше. Они ещё и куда чувствительнее наших с вами. Это ещё больше увеличивает разницу в обонянии.
У пресмыкающихся и некоторых других животных в перегородке носа есть ещё и «второй нос» — развитый якобсонов орган (у нас-то он почти атрофировался). Есть он и у рыб, в виде двух ямок, на голове рядом со ртом. А у насекомых обонятельными органами служат чувствительные образования, в основном на «усах-антеннах».
Каждый рецептор имеет по два отростка. Длинный отросток входит в обонятельный нерв и передаёт сигналы в мозг. А коротенький (у позвоночных) идёт на поверхность обонятельного эпителия и заканчивается утолщением, на котором и находятся реснички-рецепторы (обонятельные волоски). Волоски погружены в выделяемую слизь (при насморке это сопли. Когда их много, они мешают обонянию. Но когда при высокой температуре нос сухой, тогда вообще никакого запаха не учуешь. Наверное, поэтому у хорошей собаки всегда нос умеренно мокрый).
В эту слизь в носу попадают молекулы пахучих веществ. Там они застревают, и рецепторы на ресничках определяют, что к ним пожаловало и в какой отдел мозга отправить сигнал о пришельцах для распознавания.
В общем, кое-что мы всё же узнали, ну хотя бы на тройку с минусом… Не согласны?
Нобелевская премия за открытия в области обоняния
В 2004 году американские биологи Ричард Эксел и Линда Бак получили Нобелевскую премию. Эксел открыл семейство генов, которые генерируют протеины, улавливающие запахи, а в лаборатории профессора Линды Бак ведутся исследования того, как мозг различает и истолковывает ароматы, обнаруженные рецепторами носа.
Результаты их исследований позволили объяснить механизм работы органов обоняния, доказали, что обонятельная система человека гораздо сложнее, чем считалась раньше, и что запахи могут влиять не только на эмоции человека, но и на его поведение.
Вкусовые рецепторы — сколько их?
Кажется, не очень-то много разных вкусов существует на свете, а вот сколько независимых рецепторов имеется на языке, чтобы их различать? (Заметьте, независимых рецепторов, то есть тех, что различают лишь основные, базовые вкусы.) Этого пока никто не знает. Некоторые специалисты предполагают, что к имеющимся базовым вкусам следует добавить ещё по крайней мере с полдюжины других, которые должны регистрировать специальные (независимые) рецепторы. Немалую роль в ощущении вкуса играют обоняние, тепловые и тактильные (через тройничный нерв) ощущения.
Собственно вкус мы воспринимаем главным образом корнем и верхней поверхностью задней части языка, а также его краями и кончиком.
Вкусовую чувствительность обеспечивают ветви лицевого и языкоглоточного нервов. Но когда, вкушая что-нибудь особенно приятное, мы говорим: «Ах, какой аромат!», мы оцениваем одновременно и вкус, и запах. Они, как правило, неразрывны.
Язык и его «вкусовая карта»
Наш язык — это мышечный орган. Он помогает нам говорить, глотать и является органом вкуса. История его изучения, а также его функций насчитывает множество лет и, как ни странно, до сих пор содержит столько же заблуждений.
В 1901 году в журнале «Philosophische Studien» впервые была опубликована «вкусовая карта» языка: кончик чувствителен к сладости, задняя часть — к горькому вкусу, кислое более всего ощущается боковыми точками языка, а солёный вкус мы воспринимаем одинаково всей поверхностью языка. Однако далеко не все были согласны с такой «географией». И, как пишут некоторые специалисты, несмотря на то, что во многих книгах по физиологии повторяется «вкусовая карта» языка, тем не менее научного подтверждения она не имеет. Вы спросите: «Как же так?»
Но продолжим по порядку. Высуньте язык перед зеркалом и внимательно его рассмотрите. Прежде всего, поверхность его, кроме самого основания, не гладкая, а как бы покрыта тесно расположенными бугорками. На самом деле это сосочки — химические рецепторы, определяющие вкус. (Количество типов независимых рецепторов вкуса в настоящее время точно не установлено.) Они разные по форме. Те, что расположены на кончике, краях и на тыльной стороне языка, выполняют по-настоящему функцию анализаторов вкуса, потому что у них имеются вкусовые почки — рецепторы вкуса. Их больше всего на кончике, на краях и на задней части языка. Но есть и на задней стенке глотки, на мягком нёбе, на миндалинах и надгортаннике. И всё это хозяйство покрыто слизистой оболочкой (слюнями).
Сосочки чувствительны к четырём основным вкусовым раздражителям: сладкому, горькому, солёному и кислому. Сигналы (или нервные импульсы) об их соотношении поступают в мозг и позволяют ему опознать продукт, который вы жуёте.
Вкусовые почки распределяются по всей поверхности языка неравномерно. Они образуют зоны, специализированные на определённом вкусе, например, сладкий вкус лучше воспринимают почки, в основном расположенные на поверхности передней части языка. Кислое улавливают почки по обеим сторонам языка, горькое — почки в задней части языка, а почки, чувствительные к солёному, разбросаны по всему языку.