чем пахнет человеческий мозг
Как мозг воспринимает запахи?
Обоняние — древнейший механизм, благодаря которому мы способны слышать ароматы и познавать окружающий мир. Одни запахи предостерегают нас от опасности, вторые вызывают приятные воспоминания, а третьи пробуждают аппетит. Разве вы не хотели свежую булочку, когда проходили мимо кондитерской, откуда доносился аромат выпечки? Но почему так происходит? Для того, чтобы ответить на вопрос, давайте разберемся, как мозг воспринимает запахи.
Мы слышим запахи благодаря обонятельному эпителию в верхней части носа, глубоко внутри. На его поверхности расположено около 10 миллионов обонятельных нейронов. В их клеточной мембране содержится около 1000 различных рецепторов. При этом каждый нейрон имеет только один белок и отвечает за определенный запах. За данное исследование американские ученые Линда Бак и Ричард Аксель получили Нобелевскую премию. Такое количество рецепторов создает огромный диапазон воспринимаемых запахов. Каждый конкретный запах кодируется, чтобы мы без труда узнали его в следующий раз. За счет механизма присвоения индивидуальных кодов мы можем различать и запечатлевать около 10 тысяч запахов.
Какой путь преодолевает запах прежде, чем мы поймем, что именно слышим?
Представим, что перед нами букет пионов. Мы наклоняемся к нему, чтобы насладиться ароматом цветов. Здесь начинается самое интересное. На вдохе молекула запаха, называемая одорантом, попадает в наш нос.
1. Одорант растворяется в слизистой и активизируют обонятельные рецепторы.
2. Они распознают, что это запах пиона, и начинают передавать информацию об этом в виде электрического импульса.
3. Сигнал проходит через обонятельный нерв, представляющий собой систему аксонов, и попадает в обонятельный тракт. Далее импульс следует в обонятельный треугольник.
4. Из обонятельного треугольника электрический импульс стремится по трем направлениям: длинным путем над мозолистым телом (тогда появляются ассоциации), средним путем от ядер перегородки (происходит поиск источника запаха), и коротким — сразу в крючок (обеспечивает двигательную защитную реакцию на резкий запах).
5. Нервный импульс поступает в подкорковый слой, который связан с лобными долями мозга и некоторыми двигательными центрами, а также с лимбической системой.
6. После того как мы услышали аромат, мы начинаем его анализировать. «Раскодированный» запах классифицируется человеком как приятный или неприятный; узнаваемый или новый; интенсивный или едва уловимый.
Эти стадии классификации проходят последовательно. Если нам нравится запах пионов, мы слушаем дальше, узнаем и оцениваем его интенсивность.
Мы слышим запахи только тогда, когда вес пахучей молекулы находится в диапазоне 17 — 300 дальтон (атомная единица массы равная 1.66053892 * 10-27 кг). Например, мы не слышим запах кислорода (15,99903 дальтон), зато мы прекрасно распознаем его аллотропную модификацию — озон (48 дальтон). Именно им пахнет после грозы.
С обонянием и лимбической системой все не так-то просто! Мы приближаемся к ответу, который поставили еще в начале: почему запахи вызывают эмоции и воспоминания, пробуждают аппетит или настораживают.
Дело в том, что обонятельный тракт является частью лимбической системы наряду с другими из элементов, такими как: гиппокамп, отвечающий за формирование долговременной памяти; гипоталамус, который отвечает за голод, жажду, половое влечение, режимы сна и бодрствования; миндалевидное тело, управляющее страхом, агрессией и осторожным поведением. Поэтому обоняние тесно связано с памятью, эмоциями, половым влечением, голодом, агрессией, защитой, сном и бодрствованием. Например, неприятные запахи сигнализируют об опасности: запах гари предостерегает нас от пожара, а запах прокисшего молока предупреждает, что его лучше не пить. И наоборот: аромат булочек с корицей вызывает в нас аппетит, а запах любимого человека пламенеет в нас желанием.
Мы также выяснили, что лимбическая система отвечает не только за обоняние, но также за память и эмоции. Благодаря гиппокампу формируется ассоциативная память. Именно поэтому определенные запахи вызывают у нас конкретные эмоции и способны пробудить воспоминания. Для памяти ароматы становятся «ярлыками», которые прочно ассоциируются с важными для нас событиями. Часто это происходит неосознанно. Например, спустя много лет, вы услышали парфюм, который напомнил вам о первом поцелуе, потому что тогда на вашем возлюбленном был такой же. Мы не сомневаемся, что каждый найдет в своей жизни подобные примеры. Но как запоминать запахи осознанно? В этом нам поможет дворец памяти и некоторые другие техники запоминания.
Как дворец памяти поможет нам запоминать запахи?
Для начала мы разберемся, что такое дворец памяти. Это мнемотехника, иначе говоря, техника запоминания, впервые упомянутая великим оратором Цицероном. Он рассказывает историю поэта Симонида, который должен был прочесть поэму в честь одного богача, у которого он пировал. Когда поэт вышел на улицу, здание, где проходило празднество рухнуло, и все погибли. Лица умерших были настолько обезображены, что родственники не могли их опознать. Помог Симонид, который помнил, в каком порядке за столом сидели гости. Отсюда и берет начало дворец памяти как техника упорядоченного расположения фактов в хорошо знакомом месте.
Для того чтобы создать дворец памяти, нужно выбрать хорошо знакомое вам место. Это может быть ваша квартира, улица, по которой вы часто гуляете, или дорога от работы до дома. Важно, чтобы вы знали местность подробно и смогли ярко, живо представить ее в любой момент времени, пройтись по ней, оглядеться вокруг и увидеть детали.
После этого можно начать привязывать запахи, которые нам надо запомнить, к местам и вещам в выбранном месте. К примеру, в начальных нотах аромата у вас бергамот, апельсин и роза. Начальные ноты можно расположить у входной двери вашей комнаты. Бергамот созвучно со словом бегемот, а значит можно представить у двери бегемота оранжевого (апельсинового цвета) с розой в зубах. Чем абсурднее будут ваши образы, тем легче будет запомнить ароматы. Но есть одно уточнение: вы должны знать, как пахнет бергамот, апельсин, роза, иначе вы будете запоминать только составы духов, но не представлять их запах, что гораздо сложнее.
По аналогии с примером, вы можете расположить запахи в комнате, используя образы, созвучия, схожести форм. Не нагружайте предметы дворца памяти лишними запахами. Чем меньше привязанных запахов к той же двери, тем лучше. Пусть ассоциация наталкивает вас на дальнейший ход мысли. И чем чаще вы мысленно прогуливаетесь по дворцу памяти, тем лучше.
Таким образом вы можете запоминать составы множества духов и любую другую информацию. Но как же запоминать сами запахи?
Еще пять советов
1. Ассоциируйте запахи с людьми, которых вы хорошо знаете, с животными, явлениями природы. Благодаря образам вам будет легче вспомнить аромат. В этом деле лучше довериться интуиции и запоминать первую ассоциацию или образ, которые возникнут у вас в голове.
2. Классический прием парфюмера: ассоциация запаха с цветом. Можно разделить оттенки на теплые и холодные и подобрать запахи, которыми вы располагаете к этим оттенкам, исходя из собственных предпочтений.
3. Вы можете изобразить запах на бумаге. Дайте волю фантазии, пусть аромат примет ту форму, которую вы пожелаете!
4. Ассоциируйте запах с музыкой. Вдыхая аромат полыни, вы слышите одинокую свирель в поле, а при запахе сандалового дерева в голове вдруг заиграл ситар? Значит, вы идете в верном направлении.
5. Описывайте запах как можно подробнее. Заведите себе блокнот и пишите в него все, что вы чувствуете, услышав аромат. Любые мысли, образы. Воспоминания и переживания станут вам помощниками в запоминании запахов.
Комбинируйте техники и запоминайте комплексно. Для начала возьмите пять ароматов, например: иланг-иланг, пачули, ваниль, бергамот и сандал. Запомнив эти ароматы, можно добавлять новые. Не забывайте регулярно тренироваться и успех обязательно придет!
Кто бы мог подумать, что.
Многие гены обоняния наших предков выключились в процессе эволюции из-за отсутствия необходимости. Хороший нюх не давал особого преимущества в борьбе за существование, поэтому механизм естественного отбора не устранил особей со слабым обонянием.
Змеиный нос — это раздвоенный язык, который улавливает природу и направление запаха. Молекулы пахучего вещества попадают на органы обоняния во рту. Так что, если змея показывает вам язык, она не дразнится, скорее всего, она просто ищет добычу.
Мы заблуждались, думая, что акулы способны учуять каплю крови за несколько километров. Да, у них отличный нюх, но им не тягаться с угрем, который способен по одной молекуле одоранта понять, что это за запах.
Женщины лучше, чем мужчины, распознают и классифицируют ароматы. Возможно, так сложилось в процессе эволюции. Женщины более избирательно выбирали полового партнера, обращая внимание, в том числе, и на запах. Это обеспечивало более здоровое потомство.
В жару мы слышим запахи острее, чем в холодное время года. Поэтому зимние ароматы интенсивные, а летние — легкие.
Мы в ответе за те запахи, которыми себя окружаем?
Мы в ответе за те запахи, которыми себя окружаем?
Автор
Редакторы
Статья на конкурс «био/мол/текст»: На протяжении 12 лет я изучаю запахи, а живу с ними с самого рождения. Думаю, наконец, появилась возможность поделиться своими мыслями и чувствами к этим молекулам, которые способны влиять на наше поведение и нашу жизнь! В данной статье представлен современный взгляд ученых на особенности восприятия запахов людьми, анализируются факторы, влияющие на формирование индивидуального запаха тела человека, и информация, которую он может передавать окружающим. Рассматривается вопрос о существовании феромонов человека.
Конкурс «био/мол/текст»-2018
Эта работа опубликована в номинации «Свободная тема» конкурса «био/мол/текст»-2018.
Генеральный спонсор конкурса — компания «Диаэм»: крупнейший поставщик оборудования, реагентов и расходных материалов для биологических исследований и производств.
Спонсором приза зрительских симпатий выступил медико-генетический центр Genotek.
Люди могут закрыть глаза и не видеть величия, ужаса, красоты,
и заткнуть уши, и не слышать людей или слов.
Но они не могут не поддаться аромату.
Ибо аромат — это брат дыхания.
Патрик Зюскинд. Парфюмер. История одного убийцы
Вы, вероятно, спросите: «Почему я отвечаю за запахи, которые меня окружают? Я не парфюмер и моюсь хорошо». Но сможете понять, насколько верно утверждение, высказанное в названии статьи, только тогда, когда прочтете ее до конца.
Вокруг нас огромное количество ароматов, но всегда ли мы осознаем, какое влияние они на нас оказывают и каков наш вклад в их создание?
Вспомните, например, как вы, проходя мимо кондитерского магазина, вдруг почувствовали запах свежеиспеченного хлеба. И даже если вы только что поели, в памяти всплывут картины хрустящей хлебной корочки, и вы, возможно, представите ее вкус.
Рисунок 1. Неприятный запах подмышечной впадины
Хотя, возможно, кто-то может найти этот запах приятным, так как особенности воспрития людьми запаха пота зависят от особенностей их генотипа [67]. — Ред.
Запахи активно используют в рекламных целях, в том числе и продавцы дорогих автомобилей [1–3], у которых даже есть собственный аромат, созданный парфюмерными компаниями, и мы интуитивно знаем, как пахнет автомобиль дорогой марки. Запахи пытаются использовать и в военном деле, например, США планировали создать «вонючую бомбу» [66], но, на мой взгляд, военные действуют не с той стороны. Не лучше ли создать запах, который заставит всех успокоиться и подумать о мирном сосуществовании всех рас и национальностей, поднимет настроение и снимет стресс? Например, как группа ученых из Нидерландов и Германии, которые научились поднимать людям настроение, распыляя на вечеринке аромат апельсина, морской воды или перечной мяты [4].
Синтетические запахи, которые создают в химических лабораториях, безусловно, интересны для исследования и могут оказывать на нас воздействие, но наиболее уникальным является сочетание биомолекул, создающих естественный запах нашего тела. Представьте, что вы едете в общественном транспорте, и рядом с вами стоит человек, который неприятно пахнет (рис. 1).
Он может так пахнуть только для вас, а может и для всех окружающих, но согласитесь, что этот человек обязательно вызовет у вас яркие эмоции. А задумывались ли вы когда-либо, почему?
Чтобы это понять, нужно ответить на два вопроса:
Почему мы так эмоционально реагируем на запахи?
Отвечая на первый вопрос, рассмотрим особенности строения обонятельной системы. Дело в том, что обоняние можно назвать одним из самых эволюционно древних чувств, так как это химическое чувство, которое было развито еще у простейших, активно используется насекомыми в хемокоммуникации, а также рыбами и, конечно, млекопитающими [5], [6].
Центральные структуры, обрабатывающие обонятельную информацию, — самые древние во всей коре (это палеокортекс) и связаны с лимбической системой (такими структурами как гиппокамп, таламус, миндалина, поясная извилина, свод, гипоталамус) (рис. 2) [7].
Рисунок 2. Схема строения обонятельной системы человека
рисунок автора статьи
Подобная связь очень важна при формировании эмоций (агрессии, страха, удовольствия), поведенческих реакций и памяти. Поэтому запахи, воспринимаемые нами, вызывают яркие эмоции и способны оживить события давно минувших дней. Люди обладают способностью хранить воспоминания о запахе длительное время и формировать свое предпочтение к предмету или объекту только на основании запахового стимула [8]. Обонятельная кора связана с другими структурами головного мозга, создавая целостность восприятия. Так анализируются молекулы запахов, распознаваемых рецепторами обонятельного эпителия.
Но помимо этого существует орган, распознающий сигналы, в обработке которых кора может и не участвовать, так как стимул от этого органа идет непосредственно в гипоталамус, а затем к структурам лимбической системы, вызывая эмоции. В подобных условиях мы можем еще и не понять, что ощущаем запах, а он уже влияет на наше поведение. Но это должен быть не просто запах, а социально значимый стимул, называемый обобщенным термином «феромон», который воспринимается рецепторами так называемого вомероназального органа (ВО), или ямки Якобсона (рис. 3).
Рисунок 3. Анатомическое расположение вомеронозального органа (VNO)
Рисунок 4. Вомероназальной орган (VNO) 76-летнего человека на уровне носовой перегородки (ns). pc — парасептальный хрящ; re — респираторный эпителий.
Однако здесь далеко не всё так просто и однозначно. До сих пор остается нерешенным вопрос о наличии и функционировании вомероназальной системы у человека [8–13]. Впервые ВО у человека обнаружил Фредерик Руйш (Frederik Ruysch) в 1703 году [14]. В работах ряда ученых описаны доказательства существования и функционирования вомероназальной системы у взрослого человека [15–18]. К примеру, в статье Тимоти Смита (Timothy Smith) ВО был найден у мужчины 76 лет (рис. 4) [19]. Вместе с тем, по мнению других ученых, на поздних этапах внутриутробного развития у плода человека наблюдаются дегенеративные изменения вомероназального нерва и рецепторного аппарата ВО [20], [21].
Ряд исследователей не отрицают наличие у взрослого человека ВО, но рассматривают его как нефункциональный, в связи с тем, что он содержит небольшое количество нейронов, и гены, которые у животных отвечают за преобразование и передачу сигнала от данного органа, у человека являются псевдогенами [22–25]. При этом слабое функционирование ВО еще не означает отсутствие у человека феромонов в связи с тем, что, как оказалось, данная структура не единственная в восприятии запахов предполагаемых половых феромонов человека андростенона и эстратетраенола [20]. Однако до конца не определен независимый от ВО механизм, с помощью которого эти стероидные соединения стимулируют центральную нервную систему. Вероятно, это происходит через активацию рецепторов основной обонятельной системы [26]. Таким образом, более обоснованной является теория о том, что происходит согласованный анализ информации о предполагаемых феромонах человека, поступающей от обонятельного анализатора и ВО.
СМИ очень часто в рекламных целях описывают феромоны как вещества, способные подчинить волю других людей и заставить их влюбиться. Однако, к счастью или к сожалению, они не оказывают эффекта «волшебной палочки», привлекающей всех подряд особей противоположного пола, заставляя забыть про всё и всех, кроме источника феромонов.
Термин «феромон» был создан в 1959 году Карлсоном и Люшером после открытия бомбикола, полового феромона шелкопряда. Слово было составлено из греческих корней φέρειν (переносит) и όρμή (возбуждение). Согласно определению Карлсона и Люшера, «феромоны являются веществами, которые выделяются индивидами и, будучи восприняты другими индивидами того же вида, вызывают специфические реакции, поведение или биологическую модификацию». В зависимости от эффекта выделяют два типа половых феромонов: одни изменяют поведение, а вторые физиологию. Однако до сих пор ведутся споры об обоснованности выбора веществ, отнесенных к феромонам человека.
В то время как гормоны образуются в эндокринных железах, циркулируют только внутри организма и участвуют в его метаболизме, феромоны обычно вырабатываются экзокринными железами или выделяются с мочой. В составе секрета наиболее важной анатомической области, формирующей запах тела, — подмышечных впадин — основными компонентами являются: андростенон, андростенол и андростадиенон. Их синтез происходит в результате превращения половых гормонов под действием ферментов кожи подмышечной впадины, повышенной температуры данной области и действием бактериальной микрофлоры. Эти соединения известны своим феромональным действием [28]. К примеру, в статье Йонаса Хорнунга (Jonas Hornung) с соавторами (2018) установлено воздействие андростадиенона на эмоциональный фон людей [27]. Эстрогены, прогестерон и другие гормоны также могут преобразоваться в другие химические вещества. Кроме того, определенный вклад в формирование запаха тела женского организма вносят женские феромоны — копулины. Копулины были идентифицированы в вагинальном секрете, как у людей, так и у обезьян. В состав копулинов входят короткоцепочечные алифатические кислоты, например уксусная, пропионовая, маслянная и изовалериановая [29]. Важно отметить, что существуют исследования как в пользу феромонального воздействия описанных выше веществ, так и отрицающие подобное воздействие. В некоторых работах выявлено влияние синтетических аналогов копулинов на поведение мужчин [30–31]. У них повышался уровень тестостерона и под воздействием данного вещества предъявляемые фотографии женщин казались им более привлекательными. Однако есть и масштабные исследования, опровергающие подобные влияния [32].
Несмотря на все противоречия, сознательно или бессознательно мы не можем не реагировать на запахи, а связь систем, их распознающих, с «эмоциональным мозгом» запускает каскад ярких эмоций и влияет на наше поведение, хотя далеко не всё в механизмах обработки запаховых сигналов и составе важнейших молекул, их образующих, нам известно.
Почему для нас одни люди пахнут приятно, а другие нет?
Причиной неприятного запаха может быть множество факторов: активация иммунитета в связи с наличием заболеваний, неправильный обмен веществ, гигиена, генотип, эмоциональное состояние или личностные особенности конкретного человека (рис. 5).
Рисунок 5. Влияние различных факторов на индивидуальный запах человека
рисунок автора статьи
Например, известно, что человек, который испытывает стресс, способен через запах собственного тела передать данное состояние окружающим [33], [34]. В одном из исследований запах людей, прыгающих с парашютом (доноров запаха), давали вдохнуть другим испытуемым (реципиентам запаха), и благодаря функциональной магнитно-резонансной томографии выявили, что у реципиентов активировалась миндалина, которая отвечает за негативные эмоции и страх [35]. Часто люди упоминают, что у грустного человека «плохая энергетика», но оказывается, что мы, сами того не подозревая, находясь в стрессе, через запах вовлекаем в него окружающих. Вместе с тем положительные эмоции мы тоже способны передать через свои хемосигналы (запахи). Например, запах любимого человека способен снизить стрессовые реакции и субъективный дискомфорт [36].
Но не только эмоции влияют на наш индивидуальный запах, который уникален для каждого человека, подобно отпечатку пальцев [37], [38]. Интересным открытием ученого Клауса Ведикинда стало то, что индивидуальный запах человека связан с его генами главного комплекса гистосовместимости (major histocompatibility complex, MHC, или (у людей) human leucocyte antigen, HLA) [39], [40]. HLA-гены являются полиморфной областью генома человека, расположенной на коротком плече шестой хромосомы. HLA содержит гены, кодирующие молекулы клеточной поверхности, участвующие в иммунном распознавании и реакции на специфические патогенны (вирусы, бактерии и проч.) [41], [42]. Предполагается, что высокий полиморфизм и большое разнообразие генов MHC у людей и других видов — это результат нескольких эволюционных сил: половой отбор и неслучайный подбор пар, образованных особями не сходными по фенотипам (диссортативное скрещивание) [43], [44]. Диссортативное скрещивание по локусам MHC наблюдается у ряда позвоночных [45]: рыб [46], [47], рептилий [48], птиц [49], [50], грызунов [51–53] и других видов [54]. Одна из гипотез состоит в том, что, подбор пар с разными генотипами увеличивает гетерозиготность в локусах HLA, и это разнообразие улучшает способность потомства реагировать на больший диапазон патогенов и, следовательно, дает преимущество в выживании. Несмотря на то, что подобные закономерности однозначно доказаны у животных, выбор супружеской пары у людей, обусловленный отличием HLA-генов является весьма спорным и противоречивым [41], [55]. Однако во всех статьях, в которых не выявлена связь между привлекательностью запаха тела и HLA-генами, реципиентами запахов были мужчины или женщины, использующие гормональные контрацептивны [56], в то время как для остальных женщин, особенно во время овуляции, выбор полового партнера обусловлен HLA-генами, что отражается на предпочтении запахов мужчин, не сходных с ними по генам гистосовместимости. Есть основание полагать, что мужчины и женщины различаются по влиянию MHC на предпочтения в выборе партнера [41], [55]. Поскольку мужчины, как правило, имеют более высокий потенциальный репродуктивный уровень, а женщины часто несут большие репродуктивные потери, предполагается, что мужчины выбирают женщин с высокой фертильностью (плодовитостью) для увеличения вероятности размножения, в то время как женщины отдают свое предпочтение мужчинам, которые максимизируют выживаемость потомства. Таким образом выдвигается гипотеза, что мужчины меньше полагаются на HLA-опосредованные сигналы запаха при выборе супружеской пары, чем женщины.
Несмотря на все вышесказанное, выбор партнера во многих современных человеческих популяциях, несомненно, представляет собой сложный процесс принятия решений, зависящий от биологических, психологических и социокультурных факторов, поэтому даже женщины далеко не всегда прислушиваются к своим обонятельным ощущениям и выбирают супруга с отличными от них генами [57].
Какими бы ни были причины выбора партнера, неприятный запах тела может оттолкнуть потенциального избранника и подать сигнал опасности, ведь, как правило, подобный запах вызван состоянием болезни. Некоторые заболевания имеют очень характерный запах (цинга, желтая лихорадка, брюшной тиф и др.) [58], другие создают неприятный гнилостный запах (гонорея, острые респираторные заболевания и др.) [59], в то время как третьи привлекают (например начальные стадии сифилиса) [60]. Это достаточно сложная, но очень перспективная область изучения запахов: уже сейчас для выявления, например, начальных стадий рака и эпилепсии используют собак и электронные «носы» [61–63], так как уже известны некоторые биомаркеры, изменяющие запах крови и мочи людей, больных данными заболеваниями.
Знания о запахах и своей обонятельной системе могут быть полезны каждому человеку в современной жизни, наполненной большим количеством порой не нужных лишних ароматов. Например, женщины более чувствительны к запахам за счет высокой концентрации эстрадиола, поэтому, когда у женщин во время беременности повышается уровень половых гормонов, они страдают гиперсмией (гиперчувствительностью к запахам). При этом повышение уровня эстрогенов у женщин изменяет их собственный запах [64]. Исследования последних лет, выполненные сотрудниками Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова, свидетельствуют, что экстракт мужского пота вызывает значительное сокращение аномально длинных менструальных циклов не только у женщин репродуктивного возраста, но и у женщин 46–51 года до наступления менопаузы [65].
Конечно, мы не всегда можем контролировать запахи вокруг нас, так как их часто используют, чтобы обманывать, например, в рекламных целях. Но нельзя забывать, что мы тоже являемся источником запахов. Поэтому задумайтесь, какими запахами окружаете себя вы, когда работаете, когда болеете, когда ссоритесь, когда любите?
Ведь какое окружение из запахов мы для себя и других создаем, в таком мире эмоций мы и живем.