Физиологические механизмы обоняния и вкуса
Химические факторы окружающей среды имеют большое значение для всех животных: они вызывают, регулируют или каким-то образом видоизменяют многие формы активности, связанные с питанием, размножением и взаимоотношениями в сообществе. Насекомые, например, используют множество различных химических веществ для передачи сообщений и для защиты от хищников; другие вещества позволяют им распознавать подходящую пищу. Многие позвоночные выделяют специфические пахучие секреты, которыми они метят свою территорию, привлекают особей другого пола или защищаются от врагов. Всякий, кто хоть однажды встречал скунса (вонючку), поймет, насколько эффективным может быть такое средство защиты. Кроме того, хеморецепция (в форме обоняния) помогает хищникам выслеживать добычу, а намеченной жертве — обнаруживать близость хищника.
Чувствительность к тем или иным веществам может быть весьма специфической, т. к. раздражителями могут служить лишь вполне определенные вещества, которые оказывают действие даже в низкой концентрации. Вместе с тем существуют и не очень чувствительные, неспецифические рецепторы; таковы, например, рецепторы в коже лягушки. Если смочить кожу на спине лягушки разбавленной кислотой или концентрированным раствором какой-нибудь неорганической соли, лягушка начнет потирать смоченное место задней ногой. Такого рода общая химическая чувствительность часто встречается у водных животных. У позвоночных ею обладают только влажные участки тела. Вспомните, как «щиплет» глаза от дыма или мыла или как чувствительна ссадина на коже к любой жидкости.
К специфическим и высокочувствительным хеморецепторным системам относятся органы вкуса и обоняния. У человека и других наземных организмов эти два вида чувствительности ясно дифференцированы, но у водных животных, особенно на низших ступенях филогенетического развития, часто трудно бывает решить, какие рецепторы следует считать вкусовыми и какие — обонятельными
Вкусовые ощущения вызываются химическими веществами, растворенными в слюне или в воде. Как показали исследования, человек способен различать 4 первичных вкуса: сладкий, соленый, горький и кислый.
Каждому из основных вкусов соответствует определенный класс физических раздражителей. Ощущения сладкого в основном вызывают сахара, соленого - вещества типа хлористого натрия (обычной поваренной соли). В естественной природе ощущение кислого служит показателем того, что потенциальная пища уже разлагается и ее не следует употреблять. Горький вкус указывает на присутствие ядовитых веществ в растениях или фруктах. Большое значение соленого и кислого вкуса, можно объяснить эволюцией биологических видов, зародившихся в воде. Потребление достаточного количества соли жизненно важно для нашего организма: при длительной ее нехватке в крови он перестает удерживать влагу, в результате чего наступает обезвоживание организма.
Вкусовые ощущения возникают благодаря воздействию раздражителя на расположенные на поверхности языка специальные органы – вкусовые почки, каждая из которых содержит хеморецепторы. У человека бывает от 9 000 до 10 000 вкусовых почек. При этом существуют два подхода, объясняющие возникновение вкуса. Согласно первому из них каждая вкусовая клетка и связанный с нею нейрон реагируют исключительно на конкретное химическое вещество. Например, на присутствие сахара, обеспечивая специфическую связь с головным мозгом: концепция адресного кодирования.
Согласно второму подходу вкусовая почка и связанный с нею нейрон в какой-то степени реагируют на каждое из специфических качеств. Так устроено, кстати, и цветовое зрение: отдельные колбочки (например, красные) преимущественно реагируют на одну длину волны, но при этом они чувствительны и к другим волнам (например, к зеленому цвету). Наша вкусовая чувствительность во многом определяется тем, какой именно участок языка стимулируется. Известно, что к сладкому наиболее чувствителен кончик языка, к кислому – его края, к соленому – передняя и боковая поверхности, а к горькому – мягкое небо.
Сенсорные нейроны в составе черепно-мозговых нервов обеспечивают передачу вкусовой информации от языка к головному мозгу. Они заканчиваются в продолговатом мозге, где соединяются синапсами с другими нейронами, благодаря которым информация поступает в таламус. От таламуса нейроны передают информацию в соответствующие участки коры больших полушарий, где происходит ее переработка в адекватную модальность ощущений.
Некоторые заболевания (диабет, гепатит, рассеянный склероз), травмы, плохое питание, употребление лекарственных препаратов (антибиотиков, анестетиков), а также другие причины способны вызывать различные изменения вкусовой чувствительности. К числу наиболее распространенных среди них относят агевзию - потерю вкуса, гипогевзию - пониженную вкусовую чувствительность и гипергевзию - повышенную вкусовую чувствительность. В целом на формирование определенных вкусовых предпочтений человека влияют как генетические, так и средовые факторы.