A Weizmann Tudományos Intézet szaglással foglalkozó tudósa, Noam Sobel szerint nem vagyunk élesen tudatában szaglásunknak a mindennapi életben (folyamatosan szaglászunk, anélkül, hogy rágondolnánk), de DNS-ünk 5 százalékát a szaglás köti le, ami szerinte kifejezi, mennyire fontos számunkra az érzékelésnek e formája, ami a többihez képest gyakran alulértékelt. A szaglással foglalkozó tudósok azonban meggyőző bizonyítékot szolgáltattak arra, hogy sokkal kifinomultabb érzékelésünk e formája, mint korábban gondoltuk.
A szaglás az orr hátsó részén kezdődik, ahol több millió érzékelő neuron található a szaglóhámnak nevezett szövetcsíkban. Ezeknek a sejteknek a csúcsain receptoroknak nevezett fehérjék találhatók, amelyek szagmolekulákat kötnek meg. A receptorok olyanok, mint a zárak, és a zárak kinyitásához szükséges kulcsok a mellettük elsuhanó szagmolekulák.
Így működik a szaglás
Az embereknek körülbelül 450 különböző típusú szaglóreceptoruk van. (Összehasonlításképpen: a kutyáknak körülbelül kétszer ennyi.) Minden egyes receptort sok különböző szagmolekula aktiválhat, és minden egyes szagmolekula több különböző típusú receptort. A receptorokat és a szagmolekulákat összekötő erők azonban nagyon eltérő erősségűek lehetnek, így egyes kölcsönhatások jobban "illeszkednek", mint mások.
"Gondoljunk egy zárra, amelyet 10 különböző kulccsal lehet kinyitni. A kulcsok közül kettő tökéletesen illeszkedik, és könnyen kinyitja az ajtót. A másik nyolc nem illeszkedik olyan jól, és több próbálkozás kell ahhoz, hogy kinyíljon az ajtó" - magyarázta Leslie Vosshall, a Rockefeller Egyetem szaglástannal foglalkozó tudósa a BrainFacts magazinnak .
A receptorok összetettsége és a szagmolekulákkal való kölcsönhatásuk teszi lehetővé, hogy a legkülönfélébb szagokat érzékeljük. És amit mi egyetlen szagnak gondolunk, az valójában számos szagmolekula kombinációja, amely különböző receptorokra hat. Bonyolult idegi kódot hoz létre, amelyet a rózsa vagy a frissen nyírt fű illataként vagy valamilyen veszélyes dologként tudunk azonosítani. Ez az idegi kód az orr érzékelő neuronjainál kezdődik. Amint egy szagmolekula kötődik egy receptorhoz, elektromos jelet indít el, ami az érzékelő neuronoktól a szaglógumóba jut, az előagy alján található struktúrába. Ez továbbítja a jelet más agyterületekre további feldolgozásra.
5.-es biológiakvíz: hány veséje van egy embernek? – 10 kérdés az emberi testről
Az egyik ilyen terület a piriform kéreg, a szaglógumó mögött elhelyezkedő neuronok gyűjteménye, amely a szagok azonosításán dolgozik. A szaginformáció a talamuszba is eljut: ez az agyba érkező összes érzékszervi információ reléállomásaként szolgál. A talamusz továbbítja a szaglással kapcsolatos információk egy részét az orbitofrontális kéregbe, ahol aztán az ízleléssel kapcsolatos információkkal integrálható. Amit gyakran az ízlelésnek tulajdonítunk, az valójában ennek az érzékszervi integrációnak az eredménye.
"A szaglórendszer kritikus jelentőségű, amikor értékeljük az általunk fogyasztott ételeket és italokat" - mondta Charles Wysocki, a Monell Chemical Senses Center tudósa. A szaglásnak és az ízlelésnek ez a párosítása magyarázza, hogy miért tűnnek az ételek megfázás, vagy éppen a covid esetén íztelennek. A szagok ennél is bonyolultabb kölcsönhatásokban vesznek részt, például érzelmeket, vagy akár konkrét emlékeket is felidézhetnek. Ez azért történik, mert a talamusz szaginformációkat küld a hippokampusznak és az amigdalának, a tanulásban és az emlékezetben részt vevő kulcsfontosságú agyi régióknak.
A tudósok korábban úgy gondolták, hogy az emberi orr körülbelül 10 ezer különböző illatot képes azonosítani, Vosshall és kollégái azonban kimutatták, hogy az emberek sokkal több szagot tudnak megkülönböztetni. A kutatók egy 128 különböző szagmolekulát tartalmazó készletből 10, 20 vagy 30 szagmolekulából álló véletlenszerű keverékeket állítottak elő. Olyan sokat, hogy a tesztben résztvevők számára már felismerhetetlenek legyenek a keletkező szagok. A kutatók ezután három fiolát mutattak, amelyek közül kettő azonos keveréket, míg a harmadik egy másik mixet tartalmazott, és arra kérték az embereket, hogy válasszák ki a kakukktojást.
Ahogy az várható volt, minél nagyobb volt az átfedés a kétféle keverék között, annál nehezebb volt őket megkülönböztetni. Miután kiszámították, hogy a résztvevők többsége hány keveréket tudott megkülönböztetni, a kutatók meg tudták jósolni, hogy az emberek hogyan járnának, ha a 128 különböző szagmolekulából létrehozható összes lehetséges keverékkel találkoznának. Az így szerzett adatok alapján becsülték meg, hogy az átlagember legalább egy billió különböző szagot képes érzékelni, ami messze meghaladja a korábbi 10 ezres becslést.
De Vosshall szerint az egybillió valószínűleg alábecsüli az érzékelhető szagok valódi számát , mivel a világon több mint 128 különböző típusú szagmolekula létezik. Ennek alapján az emberek szaglóképességét nem szabad lebecsülni. Sőt, az újabb kutatások szerint az orrunk képes felülmúlni a szemünket és a fülünket, amelyek "csak" több millió szín és körülbelül félmillió hangszín között képesek különbséget tenni.
Na de hogyan válik életmentővé a szaglásunk?
Nyilvánvaló, hogy a potenciális fenyegetés szagának észlelése és az arra való reagálás képessége az emlősök túlélésének előfeltétele, és ez alól mi, emberek sem jelentünk kivételt. Csakhogy van, amikor a reakció olyan gyors, hogy el sem jut a tudatunkig, csak "megtörténik". A Karolinska Institutet kutatói Svédországban egy újszerű technika segítségével tanulmányozni tudták, hogy mi történik az agyban, amikor a központi idegrendszer úgy ítéli meg, hogy egy szag veszélyt jelent. A PNAS című szakfolyóiratban megjelent tanulmány szerint a kellemetlenséggel vagy nyugtalansággal járó negatív szagokat hamarabb feldolgozza az agyunk, mint a pozitív szagokat, és ezek fizikai elkerülő választ váltanak ki.
"A veszélyhez kapcsolódó kellemetlen szagokra adott emberi elkerülő választ sokáig tudatos kognitív folyamatnak tekintették, a mi tanulmányunk elsőként mutatja be, hogy ez tudattalan és rendkívül gyors" - mondta Behzad Iravani, a tanulmány vezető szerzője, a Karolinska Institutet Klinikai Idegtudományi Tanszékének kutatója az intézet hírportáljának .
Mint korábban láthattuk, az emberi agy nagy területe (mintegy 5 százaléka) foglalkozik a szagok érzékelésével és feldolgozásával. A sokmillió szag jelentős része az egészségünket és a túlélésünket fenyegető veszélyhez kapcsolódik, mint például a vegyi anyagok és a romlott ételek szaga. A szagjelek az orron keresztül történő belégzést követően 100-150 milliszekundumon (ezredmásodpercen) belül érik el az agyat.
Minden élő szervezet túlélése attól függ, hogy képes-e elkerülni a veszélyt és keresni a jutalmat. Az embernél a szaglás különösen fontosnak tűnik a potenciálisan káros ingerek észlelésében és az azokra való reagálásban.
A svéd tudósok megfejtették
Sokáig rejtély volt, hogy milyen idegi mechanizmusok játszanak szerepet abban, hogy egy kellemetlen szag az emberben elkerülési viselkedést váltson ki. Ennek egyik oka az, hogy nincsenek nem invazív módszerek a szaglógumóból, a rhinencephalon (szó szerint 'orragy') első részéből érkező jelek mérésére, amelyeknek közvetlen kapcsolataik vannak az idegrendszer fontos központi részeivel, és segítenek a fenyegető és veszélyes helyzetek, anyagok észlelésében, illetve az emlékezetben.
A Karolinska Institutet kutatói olyan módszert fejlesztettek ki, amely először tette lehetővé az emberi szaglógumó jeleinek mérését, ami feldolgozza a szagokat és jeleket továbbít az agy mozgást és elkerülő viselkedést irányító részeihez. Eredményeik három kísérleten alapulnak. Ezekben a résztvevőket arra kérték, hogy értékeljék hat különböző - részben pozitív, részben negatív - szaggal kapcsolatos élményüket, miközben mérték az egyes szagokra reagáló szaglógumó elektrofiziológiai aktivitását.
"Egyértelmű volt, hogy a szaglógumó kifejezetten és gyorsan reagál a negatív szagokra, és körülbelül 300 milliszekundum alatt közvetlen jelet küld a motoros kéregnek. A jel hatására az ember öntudatlanul hátrahajol és eltávolodik a szag forrásától. Az eredmények arra utalnak, hogy a szaglásunk fontos szerepet játszik abban, hogy észleljük a környezetünkben lévő veszélyeket, és e képességünk nagy része sokkal tudattalanabb, mint a látás és a hallás által közvetített veszélyre adott reakciónk - mondta a tanulmány szerzője, Johan Lundström, a Karolinska Institutet Klinikai Idegtudományi Tanszékének docense.
Ez is érdekelhet
Ez a jelenség korántsem ismeretlen, hiszen a legtöbb ember megtapasztalta, hogy hátrahőköl, ha megcsapja egy kellemetlen szag. Most már azt is tudjuk, hogy ez nem tudatos cselekvés, hanem a beépített gyorsreagálású védelmi mechanizmusunk része. Jobban érthető ez a védő hatás, ha azokra az anoszmiás emberekre gondolunk, akik (például a covid miatt) időlegesen vagy tartósan elveszítették a szaglóképességüket. A Nature tudományos magazin szerint ezek az emberek kiszolgáltatottá válnak az olyan veszélyekkel szemben, mint az ételmérgezés vagy a tűz, mert kevésbé képesek felismerni a romlott ételeket és a füstöt. Egy 2014-es tanulmány szerint az anoszmiában szenvedő emberek több mint kétszer nagyobb valószínűséggel éltek át veszélyes eseményt, mint azok, akiknek jó volt a szaglásuk.
