1. Определение понятия "запах".
Запах - ощущение, обусловленное действием летучих пахучих веществ на рецепторы слизистой оболочки носовой полости. Запахи могут быть классифицированы по пахучим веществам, вызывающим качественно разные субъективные впечатления. Запах для большинства людей относительно слабо дифференцированное, интегральное ощущение, т. к. он определяется суммарным эффектом от раздражения обонятельных рецепторов, рецепторов тройничного нерва и рецепторов вомероназального органа; кроме того, возможно, что в ощущение запаха вовлечено восприятие аэрозольной компоненты атмосферы [18].
Следует отметить, что 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.
В отличие от животных, 90% информации человек получает через зрение, около 5% - с помощью слуха, на обоняние же приходится лишь около 2% [21].
Следует отметить, что эти данные относятся к усредненным данным по человечеству. Однако люди, лишенные зрения, получают информацию другими органами чувств гораздо большей степени.
2. Теории запахов.
Со времен Лукреция Кара было предложено множество теорий запахов [23]:
Атомарная (корпускулярная) теория римского поэта и философа Лукреция Кара.
Колебательная теория Дайсона (Dyson) 1938 г. или гипотеза об обусловленности запаха инфракрасным резонансом колебания молекул.
Предположение Лайнуса Полинга, который в 1946 г. предположил, что специфичность запаха связана с формой и размером молекулы химического вещества.
Стерическая теория Монкриффа (R.W. Moncrieff) 1949 г., который заявил, что запах ощущается, если переносимые воздухом молекулы комплементарно “встраиваются” в некие участки рецепторов обонятельной нервной системы.
Химическая теория Цваардемакера. Одоривектор (молекулы пахучего вещества) растворяется в секрете боуменовых желез и вступает в контакт с волосками обонятельных клеток и вызывает их возбуждение.
Физическая теория Генингса. Одоривекторы излучают волны высокой частоты, которые передаются на обонятельный анализатор и различные группы клеток резонируют в ответ на колебания, характерные определенному одоривектору.
Электрохимическая теория Мюллера. Возбуждение органа обоняния происходит благодаря электрохимической энергии пахучего вещества.
Стереохимическая теория Эймура.
Колебательная спектроскопическая теория туннелирования электронов, или волновая теория Луки Турина (Luca Turin), согласно которой каждый аромат определяется частотой колебаний межатомных связей в молекулах, на которые нос реагирует.
3. Стереохимическая теория.
В 1949 году Р. Монкрифф предложил гипотезу, сильно напоминавшую догадку Лукреция 2000-летней давности. Монкрифф предположил, что обонятельная система построена из рецепторных клеток немногих типов, каждый из которых воспринимает отдельный «первичный» запах, и что пахучие молекулы оказывают свое действие при точном совпадении их формы с формой «рецепторных участков» этих клеток. Он предположил, что существует от 4 до 12 типов рецепторов, каждый из которых отвечает основному запаху. Его гипотеза была новым приложением концепции «ключа и замка», которая оказалась плодотворной для объяснения взаимодействия ферментов с их субстратами, антител с антигенами, молекул ДНК с молекулами РНК [22]. Дж. Эймур развил и детализировал теорию Р. Монкриффа [25]. Потребовалось два усовершенствования: во-первых, установить, сколько существует видов рецепторов, и, во-вторых, определить размеры и форму каждого из них. Для определения количества видов рецепторов Эймур установил число основных запахов, считая, что каждый из них отвечает форме рецептора. Это было достигнуто при объединении 600 соединений в группы на основе сходности запаха. На основании частоты встречающихся запахов удалось выделить 7 запахов, которые можно рассматривать как первичные.
4. Вибрационная теория запаха.
Вибрационная теория Дайсона предполагает, что физическую основу запаха составляет не размер, форма или реакционная способность молекул пахучих веществ, а их колебательные движения [26]. Эта теория дает простое и общее объяснение одному из наиболее загадочных явлений, касающихся запаха: вещества, имеющие совершенно разное строение, например, мускусы, пахнут очень похоже, тогда как вещества с весьма сходной структурой молекул, например, кетоны, пахнут по-разному. Молекула представляет собой, в сущности, набор тяжелых частиц, связанных друг с другом упругими силами. При этом одна и та же колебательная частота может соответствовать самым разнообразным химическим структурам и химическим свойствам.
На основании собранной информации Дайсон предположил, что осмические частоты, к которым чувствителен нос, соответствуют волновым числам между 1400 и 3500; так, ощущения эфирных запахов вызываются колебаниями с волновыми числами около 2700. Кроме того, Дайсон подчеркивал, что, помимо наличия определенных характеристических колебательных частот, пахучее вещество должно обладать достаточной летучестью и определенной растворимостью.
5. Комбинаторная теория.
В марте 1999 г. исследователи Линда Бак (Linda Buck), Беттина Малник (Bettina Malnic) из Гарвардской Медицинской Школы (Harvard Medical School), Джунзо Хироно (Junzo Hirono) и Такааки Сато (Takaaki Sato) из японского научного центра “Life Electronics Research Center” в г. Амагасаки (Amagasaki) своей публикацией дали ответ на старую загадку — как нос различает такое колоссальное количество запахов [30, 31]. Оказалось, что механизм обоняния у млекопитающих работает по комбинаторному принципу, т. е. идет процесс распознавания и переработки запаховых сигналов. Вместо выделения отдельного рецептора под каждый специфический запах, система обоняния использует “рецепторный алфавит”, что выливается в специфический ответ на запах, перерабатываемый в нейронах мозга. Как в языке или музыке, с целью резкого снижения числа рецепторов до реально необходимого количества система обоняния, по-видимому, использует комбинацию рецепторов (аналог словам или музыкальным нотам, или коду компьютерной программы), что, тем не менее, позволяет ей передавать широкую гамму ароматов. Как и в генетическом коде, где четыре нуклеотида (аденин, цитозин, гуанин и тимин) позволяют создавать почти бесконечное число комбинаторных последовательностей генов, обонятельная система млекопитающих также использует комбинаторный подход. Первым подтверждением этого стали результаты работы Бак и ее соавторов. Когда запах возбуждает нейрон, сигнал передается по аксону в обонятельную луковицу. Эта структура, расположенная в самой передней части мозга, является центром обмена информацией о запахе. Из обонятельной луковицы сигналы ретранслируются в высшие отделы коры головного мозга, где они обрабатываются, после чего в лимбической системе генерируются соответствующие эмоции.
Заключение.
Обоняние отличается от восприятия вкуса тем, что первичные запахи нам неизвестны. Не исключено, что единого «набора» первичных запахов вообще не существует. Известно немало классификаций запахов, основанных на интроспекции и субъективных ощущениях, но принципиальная проблема заключается в том, чтобы выделить несколько фундаментальных, первичных запахов, при смешении которых возникает 10 000 или более сложных ароматов, воспринимаемых обонятельной системой человека.
