Geruch (Geruch)

Geruchsrezeptorzellen befinden sich in einer Schleimhaut oben in der Nase. Kleine haarähnliche Verlängerungen dieser Rezeptoren dienen als Stellen für im Schleim gelöste Geruchsmoleküle, um mit chemischen Rezeptoren auf diesen Verlängerungen zu interagieren (Abbildung 2). Sobald ein Geruchsmolekül einen bestimmten Rezeptor gebunden hat, führen chemische Veränderungen innerhalb der Zelle dazu, dass Signale an den Riechkolben gesendet werden: eine zwiebelartige Struktur an der Spitze des Frontallappens, wo die Riechnerven beginnen. Vom Riechkolben werden Informationen an Regionen des limbischen Systems und an den primären Riechkortex gesendet, der sich sehr nahe am gustatorischen Kortex befindet (Lodovichi & Belluscio, 2012; Spors et al., 2013).

Abbildung 2. Olfaktorische Rezeptoren sind die haarähnlichen Teile, die sich vom Riechkolben in die Schleimhaut der Nasenhöhle erstrecken.

Geruchsrezeptoren sind komplexe Proteine, die als G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCR) bezeichnet werden. Diese Strukturen sind Proteine, die sieben Mal über die Membranen von Riechzellen hin und her weben und Strukturen außerhalb der Zelle bilden, die Geruchsmoleküle und Strukturen innerhalb der Zelle wahrnehmen, die die neuronale Botschaft aktivieren, die letztendlich von Riechneuronen an das Gehirn übermittelt wird. Die Strukturen, die Geruchsstoffe wahrnehmen, können als winzige Bindungstaschen mit Stellen betrachtet werden, die auf aktive Teile von Molekülen (z. B. Kohlenstoffketten) reagieren. Es gibt etwa 350 funktionelle Geruchsgene beim Menschen; Jedes Gen exprimiert eine bestimmte Art von Geruchsrezeptor. Alle Geruchsrezeptoren einer bestimmten Art gehören zu Strukturen, die Glomeruli genannt werden (gepaarte Zellcluster auf beiden Seiten des Gehirns). Für ein einzelnes Molekül zeichnet das Aktivierungsmuster über die Glomeruli ein Bild der chemischen Struktur des Moleküls. Somit kann das olfaktorische System eine Vielzahl von Chemikalien in der Umwelt identifizieren. Die meisten Gerüche, denen wir begegnen, sind tatsächlich Mischungen von Chemikalien (z. B. Speckgeruch). Das olfaktorische System erzeugt ein Bild für die Mischung und speichert es im Speicher, genau wie für den Geruch eines einzelnen Moleküls (Shepherd, 2005).

Es gibt enorme Unterschiede in der Empfindlichkeit der olfaktorischen Systeme verschiedener Arten. Wir denken oft an Hunde mit weit überlegenen olfaktorischen Systemen als unsere eigenen, und in der Tat können Hunde einige bemerkenswerte Dinge mit ihren Nasen tun. Es gibt einige Hinweise darauf, dass Hunde gefährliche Tropfen des Blutzuckerspiegels sowie Krebstumoren „riechen“ können (Wells, 2010). Die außergewöhnlichen olfaktorischen Fähigkeiten von Hunden können auf die erhöhte Anzahl funktioneller Gene für olfaktorische Rezeptoren (zwischen 800 und 1200) zurückzuführen sein, verglichen mit den weniger als 400, die bei Menschen und anderen Primaten beobachtet wurden (Niimura & Nei, 2007).

Viele Arten reagieren auf chemische Botschaften, sogenannte Pheromone, die von einem anderen Individuum gesendet werden (Wysocki & Preti, 2004). Bei der pheromonalen Kommunikation werden häufig Informationen über den Fortpflanzungsstatus eines potenziellen Partners bereitgestellt. Wenn zum Beispiel eine weibliche Ratte bereit ist, sich zu paaren, sondert sie pheromonale Signale ab, die die Aufmerksamkeit männlicher Ratten in der Nähe auf sich ziehen. Die pheromonale Aktivierung ist tatsächlich eine wichtige Komponente bei der Auslösung des Sexualverhaltens bei der männlichen Ratte (Furlow, 1996, 2012; Purvis & Haynes, 1972; Sachs, 1997). Es gab auch eine Menge Forschung (und Kontroversen) über Pheromone beim Menschen (Comfort, 1971; Russell, 1976; Wolfgang-Kimball, 1992; Weller, 1998).