Zapachu lub zapach jest w kierunku , który pozwala na analizę chemiczne substancje lotne ( zapach ), obecnego w powietrzu.
Węch jest żywotnym zmysłem wielu gatunków; jest na przykład przydatna lub niezbędna do badań żywności (polowania, badania smacznych roślin itp.), unikania drapieżników , lokalizacji miejsca gniazdowania, nieśności, rozmnażania, wycielenia itp., w celu rozpoznania i oznakowania terytorium, do komunikacji między ludźmi za pomocą wiadomości węchowych, do poszukiwania partnerów seksualnych, zapylania kwiatów itp.
Zmysł ten jest używany rzadziej u ludzi niż u wielu ssaków, u których jest dominujący, niemniej jednak osobisty zapach nadal wydaje się odgrywać jedną lub więcej ról u ludzi w zakresie komunikacji niewerbalnej , w różnym wieku ciała. Życie, z niuansami w szczególności według płci (mężczyzna / kobieta), według wieku lub kontekstów społeczno-kulturowych.
Olfactique jest nauką pachnie język i ich rola w komunikacji niewerbalnej.
Przez rekina zmysł węchu jest najbardziej rozwinięty zwierząt.
Aparat węchowy jest mniej lub bardziej rozwinięty w zależności od rodzin ptaków. W węchowe żarówki z śniegu Petrel w szczególności na burzykowate rodziny , zajmują jedną trzecią masy mózgu. Dzięki bezpośredniej rejestracji odpowiedzi neuronalnej cebulek, a także obserwowaniu reakcji fizjologicznych osobników wiadomo, że sępy , kaczki , gołębie i szpaki dostrzegają różne zapachy i je rozróżniają.
Ptaki mogą używać zapachów do:
U niektórych gatunków wydzieliny z gruczołu moczowo-płciowego mają rozpoznawalny zapach, który różni się u poszczególnych osób, umożliwiając indywidualne rozpoznanie i być może interweniowanie w przyciąganiu potencjalnych partnerów. Dzieje się tak zwłaszcza w przypadku niektórych kaczek , wielu petreli , maskonurów i dudków .
Zapach kota jest jak dotąd najbardziej rozwiniętym spośród ssaków.
AplikacjePsy zostały z powodzeniem wyszkolone, aby wyczuwać krople rtęci, na przykład uwięzione w dywanie lub w pęknięciach podłogi, zanieczyszczone narzędzia, studnie, kanały ściekowe ... W ten sposób dwa labradory w Szwecji pomogły zidentyfikować 1,3 t rtęci zebranej w 1000 szkół które brały udział w projekcie „Mercurius 98”. W Stanach Zjednoczonych wyszkolony pies odzyskał 2 tony rtęci ze szkół w Minnesocie .
U ludzi jednostka jest na ogół w naturalny sposób zdolna do rozróżnienia własnego zapachu, zapachu swojego partnera małżeńskiego i niektórych krewnych oraz innych ludzi, ale zdolność ta może być znacznie osłabiona przez stosowanie dezodorantów perfum lub pewnych praktyk higieny osobistej . Mózg i inne narządy ( serce ) nadal reagować na niektóre węchowych bodźce podczas snu. Trzeciego dnia noworodek jest w stanie zareagować na zapach matki, mleka matki (lub sztucznego mleka, jeśli zaczęło być karmione tym mlekiem wcześnie) lub zareagować wyrazem twarzy. Inny przyjemnym (wanilina) lub nieprzyjemny (kwas masłowy) zapach. W większości badań porównujących zdolności węchowe mężczyzn i kobiet stwierdzono, że kobiety lepiej niż mężczyźni wykrywają zapachy, identyfikują je, rozróżniają i pamiętają. Obrazowanie funkcjonalne i badania elektrofizjologiczne wskazują na ten sam kierunek (gdy istnieją różnice między płciami). Cykl miesiączkowy, ciąża, gonadektomia i hormonalna terapia zastępcza wpływają na węch kobiet. Chociaż znaczenie feromonów jest przedmiotem dyskusji u ludzi, wydaje się, że istnieje złożony związek między ludzkimi hormonami rozrodczymi a funkcją węchową.
Niektóre zapachy mogą również pomóc skupić się na trudnym zadaniu; W ten sposób wykazano eksperymentalnie, że epizodyczna dyfuzja zapachu, takiego jak zapach mięty pieprzowej, może poprawić wyniki trudnego ćwiczenia wymagającego złożonego podwójnego zadania, ale nie poprawiła wyników testu - łatwego. U wielu zwierząt zapach jest znacznie ważniejszy niż u ludzi. Zatem korytarze biologiczne (w tym wodne) są dla wielu gatunków korytarzami zapachów i zapachów. Stosuje się je również głównie w nocy lub w półmroku rano i wieczorem. Smak , który może wykrywać substancje chemiczne w roztworze, jest blisko sens, że zapach. Ponadto nie ma rozróżnienia między smakiem a zapachem w środowisku wodnym.
Węch jest bardziej aktywny lub poprawia się w wilgotnym, gorącym (lub „ciężkim”) powietrzu, ponieważ wysoka wilgotność pozwala na dłuższe działanie cząsteczek aerozolu o nieprzyjemnym zapachu (np. Perfum).
Węch to funkcja sensoryczna, która odpowiada percepcji substancji zapachowych. Generalnie jest to świadoma percepcja, którą można uzyskać drogą bezpośrednią (zapach) lub drogą retro-nosową . Tę funkcję pełni śluzówka węchowa, która zajmuje około 10% lub 2 cm 2 całkowitej powierzchni jamy nosowej . Komórki gruczołowe występujące w błonie śluzowej i podśluzowej wydzielają śluz wyściełający nabłonek węchowy, co zapewnia trwałe przemycie błony śluzowej.
Ta śluzówka węchowa składa się z pierwotnych neuronów węchowych, znacznie bardziej wrażliwych niż smak. Te neurony są wyspecjalizowanymi neuronami dwubiegunowymi: na końcu dendrytów występują rzęski, które kąpią się w warstwie śluzu wyściełającej jamę nosową i kończą się w nabłonku węchowym , ciele komórkowym znajdującym się w pierwszej trzeciej części błony śluzowej oraz w aksonie komunikowanie się z opuszką węchową . Neurony węchowe, podobnie jak neurony smakowe, w przeciwieństwie do innych neuronów , są stale odnawiane co miesiąc lub dwa miesiące. W przeciwieństwie do tego, co dzieje się u gryzoni, komórki nerwowe opuszki węchowej człowieka nie odnawiają się lub odnawiają bardzo niewiele (mniej niż 1% w ciągu 100 lat) ( neurogeneza u dorosłych ).
Cząsteczki zapachowe docierają albo bezpośrednio przez dyfuzję do śluzu , albo są przejmowane przez białka transportowe ( białko wiążące zapach lub OBP), które pozwalają hydrofobowym cząsteczkom - większości - przenikać do śluzu pokrywającego nabłonek, a tym samym do '' dotrzeć do receptorów błonowych obecnych na rzęskach neuronów węchowych. Uważa się, że te białka transportowe koncentrują cząsteczki zapachu na receptorach błonowych. Jako ligandy cząsteczki zapachowe wiążą się z receptorami błony rzęskowej, co uruchamia szlak transdukcji dla bodźca obejmującego białka G olf (pierwszy przekaźnik), enzym cyklazy adenylanowej i cAMP (drugi przekaźnik). Drugi przekaźnik powoduje otwarcie kanałów jonowych Ca 2+ / Na + obecnych na błonie plazmatycznej receptora węchowego, te dwa jony następnie dostają się do komórki. Ca 2+ powoduje otwarcie kanału Cl - wyjście tego jonu powoduje depolaryzację błony, tak że receptor węchowy wytwarza potencjały czynnościowe . Impulsy te trafiają bezpośrednio do opuszki węchowej w przedczołowej części mózgu , gdzie ta informacja (i smak) jest przetwarzana przez organizm.
Każdy typ receptora węchowego (wymieniono 400 różnych typów białek receptora węchowego) wydaje się mieć szczególną wrażliwość, która częściowo, ale nie całkowicie, pokrywa się z wrażliwością innych komórek. Oznacza to, że określona cząsteczka aktywuje unikalny zestaw receptorów (każdy z tych receptorów odpowiada z własną intensywnością). Aksony neuronów węchowych niosących ten sam receptor zbiegają się w kierunku tej samej struktury synaptycznej (kłębuszków nerkowych) zlokalizowanej w opuszce węchowej. Ta „geograficzna” aktywacja jest następnie odzwierciedlana przez określony neuronalny wzorzec czasoprzestrzenny w opuszce węchowej i interpretowana jako zapach przez mózg.
Każdy z milionów zapachów wykrywanych przez ludzi jest tworzony przez substancję zapachową różniącą się strukturalnie od innych. Aby substancja miała zapach, musi mieć masę cząsteczkową mieszczącą się w określonych wartościach i być lotna. Mechanizm jest nadal stosunkowo słabo poznany, ale w ostatnich latach dokonano znacznego postępu w jego zrozumieniu po odkryciu genów (ponad 1000, czyli 3% ludzkich genów), które kodują białka receptorów węchowych. Ponieważ każdy neuron węchowy eksprymuje tylko jeden lub kilka z tych genów, niezbędnych jest zatem wiele receptorów węchowych. Człowiek jest więc w stanie dostrzec tysiące, a nawet miliardy związków zapachowych dzięki kombinatorycznemu systemowi kodowania opartemu na ograniczonej selektywności neuronów receptorów węchowych ( fr ) . Te neurony z ekspresją tego samego genu receptora węchowego przekazują cały swój potencjał czynnościowy do tego samego małego obszaru opuszki węchowej. Odkąd istnieje Homo sapiens , 60% jego genów węchowych zostało utraconych w wyniku inaktywacji genów, ale nadal ma 350 do 400 aktywnych genów .
Ludzki zapach uznano za jeden z najsłabiej rozwiniętych zmysłów. W XIX p wieku i do 1970 neuroanatomists qualifiaient Human microsmate (słaby rozwój obszarach mózgu związanych z węchu) ze względu na jej mniej przydatne dla przeżycia ( układ węchowy szczątkowe , po usunięciu nosa Dwunożność podłoża naziemnej), a zamiast tego na gatunki makrosmatyczne (gryzonie, psowate). Literatura naukowa uznała, że może to wykryć 10.000 różnych zapachów, ale badania przeprowadzone przez naukowców behawioralnych jak Karl von Frisch w 1970 roku wykazały, że człowiek posiada jakościową dyskryminacji zapachów grzywny i zróżnicowane, zachodzących na nieskończenie małych ilościach. Badanie przeprowadzone w 2014 roku sugeruje, że może on dostrzec ponad bilion (1000 miliardów ) zapachów. Zatem powonienie ma ogromne znaczenie w świadomym lub nieświadomym określaniu naszego zachowania. W praktyce istnieją dwa progi percepcji. Najsłabszy odpowiada wykryciu zapachu, którego podmiot nie może zidentyfikować. Drugi próg odpowiada identyfikacji danego zapachu. Niektóre cząsteczki, takie jak tiole , są wykrywane znacznie rzadziej niż inne. Niektóre zwierzęta są w stanie wykryć cząsteczki miliardy razy bardziej rozcieńczone niż próg naszego zmysłu węchu. Wreszcie istnieje domniemanie, że określone cząsteczki (hormony, feromony ) są wykrywane przez układ węchowy, nawet jeśli ich percepcja nie przekłada się na „świadomy” zapach.
Percepcja zapachu jest wynikiem bardzo szybkiego, prawie natychmiastowego bodźca, który zawiera kilka informacji, między innymi intensywność i jakość zapachu. Pod względem intensywności nasz zmysł węchu zachowuje się jak pojęcie ciepła i zimna. Intensywność sygnału jest ważna na początku percepcji, a następnie zmniejsza się stopniowo wraz z adaptacją. Jakościowo nasz zmysł węchu funkcjonuje tak jak dla pojęcia smaku. Potrafimy rozpoznać, docenić i sklasyfikować jakość zapachu w oparciu o instynktowne i kulturowe reakcje.
Chociaż podążają różnymi ścieżkami nerwowymi, zapach i smak są ze sobą ściśle powiązane, a wiele z tego, co przypisuje się smakowi, w rzeczywistości zależy od zapachu. Tak więc, jeśli narząd węchowy jest przekrwiony z powodu przeziębienia , wrażenia smakowe są znacznie zmniejszone.
Pewne kluczowe (cząsteczki zapachowe) - mechanizmy typu blokady (receptora) są znane i akceptowane, ale nie są w pełni zrozumiałe, podobnie jak w przypadku innych dziedzin, w których występują zjawiska rozpoznawania ligandów i białek ; nie są wystarczające, aby wyjaśnić działanie i szybkość reakcji węchowej (np. mechanizm węchu nie wydaje się zmieniać składu chemicznego cząsteczki zapachowej, a klasyczna fizyka i chemia nie wyjaśniają dobrze, co w składzie zapachowym faktycznie aktywuje receptor ).
Z kwant efekty wydają się tłumaczyć (przynajmniej częściowo) sprawność i szybkość zapachu (jak również wydają się odgrywać kluczową rolę w procesie enzymatycznym i magnétodétection ). Malcolm Dyson w 1938 r., A następnie Wright w 1977 r. Po raz pierwszy postawili hipotezę, że wibracje molekularne cząsteczki substancji zapachowej są wykrywane przez receptor (co może na przykład przekształcić w określony sposób zmiany termiczne produktu zapachowego w sygnale zrozumiałym dla mózgu). ), ale ta hipoteza nasuwała pytanie, w jaki sposób receptor może odróżnić określoną fluktuację, podczas gdy w komórkach i każdym żywym organizmie wszystko podlega ciągłym fluktuacjom termicznym.
W 1996 Luca Turin sugeruje, że receptor nie wykrywa fluktuacji termicznych, ale kwantowo-mechaniczne wibracje substancji zapachowej, proces tego typu zaobserwowano już w 1968 roku jako środek transdukcji sygnalizacji przez Lambe i Jaklevik, który wykazał " nieelastyczne tunelowanie elektronów ”(IET) zdolne do kodowania informacji o energii molekularnej (skwantyzowanych drgań lub fononów ) w powstałym prądzie (tunelowanie nieelastyczne odpowiada przejściu zachodzącemu bez utraty energii dla elektronu, który przekracza barierę izolacyjną (poprzez efekt tunelu ), podczas gdy traci energię w przypadku elastycznego przejścia, przypadek w dużej mierze dominujący). Taki efekt biologiczny jest możliwy w receptorach nosa; złota zasada Fermiego jest na jednym przenoszenia elektronów, a następnie środek zapachowy o słabo zakłócających obecności; komórka odbiorcza nie wyczuwałaby tego zapachu, ale niejako słyszałaby go (przez fonony, a nie przez system typu bębenkowego , ale przez system interakcji zachodzących w skali atomowej, wchodzący w zakres fizyki kwantowej i / lub chemii kwantowej . Wystarczyłoby, aby środek zapachowy otarł się o miejsce wiązania GPCR (bariery izolacyjnej), które wiąże się tam na krótko za pośrednictwem układu donora / akceptora elektronów, umożliwiając przeniesienie elektronu (spowodowane zakłócającym efekt samej obecności zapachu) .Jeśli przeniesienie elektronu jest nieelastyczne, jest dyskryminacyjne, a cząsteczkę zapachu można zidentyfikować po wzbudzeniu fononu . Model ten jest zgodny z rozpoznawaniem cząsteczek chiralnych poprzez węch.
Testowanie tej hipotezy jest teoretycznie dość łatwe dzięki temu, że drgania molekularne zmieniają się wraz z substytucjami izotopowymi. Rzeczywiście, izotop ma rozmiar / masę, która nieznacznie się zmienia, co oznacza zmianę wibracji (bez modyfikowania jakichkolwiek innych właściwości fizycznych, jeśli izotop nie jest również radioaktywny). Zastąpienie pojedynczego atomu środka zapachowego jednym z jego izotopów (na przykład atom tlenu lub wodoru zastąpiony jednym z ich izotopów) musi następnie zmienić zapach odczuwany przez podmiot, który wdycha środek zapachowy ... różnica, która prawie nie mogłaby wyjaśnić hipotezami niekwantowymi).
Ludzkie postrzeganie zapachów jest jednak modulowane przez czynniki subiektywne i kulturowe, które mogą komplikować eksperymenty. Ponadto pierwsze eksperymenty dały wyniki pochylone czasem w jednym kierunku, a czasem w drugim:
Podobnie jak inne zmysły, węch można wyostrzyć przez uwagę. Jego intensywność zależy również od rytmu dobowego . W ten sposób wykazano na szczurach laboratoryjnych, że odpowiedź neuronalna na zapach zmienia się w zależności od godziny. Tak więc u szczura zapach uważany za biologicznie neutralny ( olej cedrowy lub olej mineralny ) jest bodźcem zapachowym lepiej odbieranym w subiektywnej porze nocnej przez węch szczura niż w subiektywnym dniu, tak samo jak w przypadku zapachu biologicznego. . dotyczy ( alarmowy ) w taki sposób, jak w przypadku moczu na lisa , jednym z głównych potencjalnych drapieżników szczura.
W latach sześćdziesiątych XX wieku badania przeprowadzone przez profesora Lipsitta wykazały, że noworodki mają zdolność wykrywania zapachów i uczenia się. Nawet w okresie życia płodowego układ węchowy płodu jest jednym z pierwszych zmysłów, które należy wprowadzić między 11 a 15 tygodniem.
Narażenie płodu na substancje zapachowe przenoszone przez płyn owodniowy daje mu pierwsze doświadczenie węchowe, które prawdopodobnie wpłynie na jego preferencje po urodzeniu.
Na poziomie anatomicznym układ węchowy składa się z dwóch struktur, głównego układu węchowego, którego pobudzenie wywołuje doznania węchu, oraz układu trójdzielnego , który wywołuje odczucia somatosensoryczne (dotykowe, termiczne, bólowe, wilgotne). Istnieje trzecia część zwana „ narządem lemieszowo-nosowym ”, która jest umieszczona z powrotem w otworze nozdrzy. U ludzi, narząd lemieszowy jest jeszcze w stanie szczątkowym, ponieważ jego aferentnych nerwów znikają z 18 -tego tygodnia życia zarodkowego. Wydaje się, że nie działa, ale jego wpływ na wykrywanie feromonów jest przedmiotem wielu dyskusji (Giorgi i in., 2000; Foltan i Sedy, 2009; Mast i Samuelsen, 2009). U wielu gatunków kręgowców ten narząd czuciowy jest powiązany na przykład z postrzeganiem feromonów służących do jego rozmnażania lub oznaczania terytorium.
Zaburzenia zapachu nazywane są dysosmiami .
Ilościowy Anosmia i hyposmiaUtrata węchu nazywana jest anosmią , jej znaczny spadek nazywamy hiposmią . Najczęściej jest to spowodowane urazami, niektórymi zatruciami ( przewlekłe zatrucie ołowiem np. U osób starszych) lub wirusem ( SARS-CoV-2 , odpowiedzialny za COVID-19 ) lub źle leczonymi infekcjami ( ostry nieżyt nosa , ...), ale mogą mieć również podłoże genetyczne lub wrodzone lub wynikać z przyjmowania pewnych leków .
Anosmia może wpływać na wszystkie zapachy lub tylko na niektóre z nich (specyficzne anosmie). Często towarzyszy jej ageuzja (jej odpowiednik związany ze smakiem), chociaż ten spadek smaku obserwuje się u osób, które późno tracą węch. Czasami utrata węchu jest oznaką zablokowania zatok, zwłaszcza w chorobie polipów nosa .
Brak węchu jest jednym z sygnałów ostrzegawczych chorób neurodegeneracyjnych , takich jak choroba Alzheimera czy choroba Parkinsona , lub innych problemów innych niż „normalna” utrata czucia związana ze starzeniem się. Zaobserwowano również, że u myszy laboratoryjnych zmodyfikowanych tak, aby naturalnie wytwarzały blaszki amyloidowe, odtwarzając w ten sposób to, co obserwuje się u ludzi w przypadku choroby Alzheimera, pierwszą częścią mózgu dotkniętą degeneracją jest ta, która jest odpowiedzialna za zapach mysz (znajduje się między środkiem mózgu a kufą). Pierwsze objawy to szybki i zauważalny spadek węchu, wykrywany z pierwszych blaszek po około 3 miesiącach (u zmodyfikowanych myszy). Dlatego badanie węchowe mogłoby być jedną z alternatyw dla droższych metod (skaner itp.) Wczesnej diagnostyki choroby Alzheimera ”.
Utrata węchu ma różny wpływ na osoby dotknięte chorobą: często wywołuje okres silnej depresji , której towarzyszą różne objawy, w tym w szczególności spadek apetytu i libido, a zwłaszcza pobudzenie seksualne. Kiedy jest ciężki, wiąże się ze zwiększonym ryzykiem wypadku domowego.
Skuteczny test bez względu na wiek i kulturę pacjenta, nie angażujący umiejętności pamięciowych , polega na wdychaniu bardzo nieprzyjemnych zapachów: normalna osoba (odruchowo) blokuje oddech od początku wdechu, a przy braku zapachu wdycha dłużej przed wykryciem zapachu lub niewykrycie go.
HiperosmiaHiperosmia jest zwiększenie zdolności węchowe, na przykład, mają zdolność do identyfikacji ostatnią osobą opuszczającą krzesło z jego zapachem. Ten objaw znajdujemy u osób z klasterowym bólem głowy związanym z migreną lub przewlekłą pierwotną niewydolnością kory nadnerczy .
Jakościowy CacosmiaZaburzenie zapachu, które powoduje, że pacjenci lubią lub odczuwają nieprzyjemne zapachy, które są zgniłe lub uważane za nieprzyjemne. Kakosmia może mieć podłoże fizjologiczne (nieżyt nosa, zapalenie zatok, guz) lub psychologiczne. Często mylony z kakostomią, która oznacza wydychanie nieprzyjemnych zapachów. Pochodzą one z zaburzeń czynnościowych (jamy ustnej lub układu pokarmowego).
ParosmiaOmamy węchowe to wypaczenie zapachu do innego zapachu, ogólnie nieprzyjemne.
FantosmiaPhantosmia (lub fantosmie) jest zapach fantomowego, który występuje bez źródła zapachu jest obecny. Może być przyjemne lub nieprzyjemne.
We Francji operacje „Nos Kleopatry”, w ramach których obywatele raz dziennie odnotowują swoje wrażenia węchowe przy oknie lub na balkonie, umożliwiły lepsze śledzenie ścieżki niektórych rodzajów zanieczyszczeń w miastach przemysłowych (na przykład Calais ), poprzez mapowanie tych danych, skrzyżowane z danymi prognozy pogody.
Bioinspiracja : naukowcy próbują czerpać inspirację z węchu zwierząt, aby opracować sztuczny nos .