Informație

Este olfacția aceeași între diferiți indivizi?


De exemplu, dacă miros parfumul unui trandafir, bine miroase a trandafiri (puțin dulci). Dar mirosul acela este același pentru ceilalți oameni?

Deoarece avem și voci diferite, de ce nu avem o olfacție diferită.


Oamenii au, în general, același set de receptori olfactivi, deoarece sunt codificați de gene (există probabil diferențe minore între oameni, deoarece există multe dintre aceste gene). Prin urmare, din punct de vedere chimic sau fizic, toți oamenii pot mirosi aceleași substanțe.
Cu toate acestea, modul în care este perceput un miros depinde foarte mult de modul în care creierul reacționează la un anumit miros (sau mai bine zis de activarea anumitor neuroni olfactivi). Prin urmare, oamenii individuali pot percepe aceeași substanță chimică într-un mod diferit - cât de diferit depinde probabil puternic de experiențele anterioare.


Oamenii au de fapt o mare diversitate în gama mirosurilor pe care le pot detecta. [1], [2] Variațiile sunt dependente de o serie de factori, inclusiv vârsta, sexul, sarcina, antrenamentul și genetica individuală. [3], [4], [5], [6]

O sursă semnificativă de variație genetică a funcției olfactive între indivizi provine din faptul că destul de multe gene cu detecție chimică au devenit în timpurile evolutive recente defecte în unele variante de gene, rămânând funcționale în altele. Moștenirea unui individ de o combinație specială de gene ale receptorilor olfactivi funcționali și nefuncționali oferă individului o combinație personalizată de sensibilități mirositoare. [1]

[1] Menashe, I., Man, O., Lancet, D. și Gilad, Y., 2003. Nasuri diferite pentru diferite persoane. Genetica naturii, 34 (2), p.143. PDF

[2] David G. Laing, Richard L. Doty, Winrich Breipohl, eds., Simțul uman al mirosului, Springer Science & Business Media, 2012, p. 312. Imagine

[3] Miros - Wikipedia

[4] A.B. Marin T.E. Acree J. Barnard, Variația în pragurile de detectare a mirosurilor determinate de analiza farmecului, Chem Senses (1988) 13 (3): 435-444. DOI: https://doi.org/10.1093/chemse/13.3.435

[5] Darren W. Logan, Mirosi ceea ce miros eu? Variația genetică a percepției olfactive., Biochem Soc Trans. 2014 aug; 42 (4): 861-865. doi: https://doi.org/10.1042/BST20140052

[6] Simon Makin, simțul mirosului are o aromă genetică, Noul om de știință


17.3 Gust și miros

Gust, numit și gustare, și miros, numit și olfactie, sunt cele mai interconectate simțuri prin faptul că ambele implică molecule ale stimulului care intră în corp și se leagă de receptori. Mirosul lasă un animal să simtă prezența hranei sau a altor animale - indiferent dacă sunt potențiali colegi, prădători sau pradă - sau alte substanțe chimice în mediu care le pot afecta supraviețuirea. În mod similar, simțul gustului permite animalelor să facă discriminări între tipurile de alimente. În timp ce valoarea simțului mirosului este evidentă, care este valoarea simțului gustului? Diferitele alimente cu gust au atribute diferite, atât utile, cât și dăunătoare. De exemplu, substanțele cu gust dulce tind să fie foarte calorice, ceea ce ar putea fi necesar pentru supraviețuirea în vremurile slabe. Amărăciunea este asociată cu toxicitatea, iar aciditatea este asociată cu mâncarea stricată. Alimentele sărate sunt valoroase în menținerea homeostaziei, ajutând corpul să rețină apa și oferind ioni necesari pentru funcționarea celulelor.


Prag scăzut pentru durere? Se pare că roșcatele sunt mai sensibile la durere și necesită mai multă anestezie pentru operații. Multe studii susțin această idee și am enumerat un site web pe care le puteți găsi numele în secțiunea de referință de mai jos.

În timp ce personal am un prag ridicat pentru durere, îmi dau seama că o persoană diferită nu infirmă o constatare. O mână de oameni care nu se conformează rezultatelor cercetării este destul de normală. Procentul de roșcate din studiu care au avut un prag mai scăzut pentru durere a fost în intervalul 90 percentile, dar acesta nu este de 100 la sută. Aparent, am plasat în 10 la sută cine a făcut-o nu au un prag de durere mai mic. Chiar și așa, mă trezesc din anestezie mai ușor și mai repede decât majoritatea oamenilor.

Predispus la cancerul de piele? Ceva negativ este că roșcatele sunt mai predispuse să dezvolte cancer de piele decât persoanele cu alte culori de păr, dar asta nu este cu adevărat o știre, nu-i așa? Se știe de mult timp că pielea palidă este mai susceptibilă la daunele provocate de soare.

Sunteți predispus la alergii? Se crede, dar nu este dovedit, că roșcatele sunt mai predispuse la alergii datorită naturii lor extrem de sensibile. Ei bine, sunt alergic la tot ceea ce este în lume, cu excepția poate a mea, așa că poate există o dovadă în asta, dar am rude cu alergii, chiar dacă nu sunt la fel de rele ca ale mele, care nu au părul roșu sau chiar o nuanță de roșu în păr. Deci, poate că este pur și simplu genetic, fără a avea nevoie de părul roșu. Sau poate alergiile mele sunt mult mai grave din cauza naturii mele sensibile?

Culoarea ochilor? Unele roșcate autentice se nasc cu ochi turcoaz și se spune că acest lucru este dovedit științific, deși nu a fost oferită nicio dovadă pe site-ul unde am găsit aceste informații. Ochii mei sunt alun și sunt de obicei prezenți ca verzi. Ochii albastru deschis sau mediu ar părea a fi cei mai rari dintre roșcate, în timp ce se spune că ochii căprui sunt cei mai frecvenți. Nu am cunoscut niciodată o roșcată cu ochi căprui.

Gene recesive? Gena roșcată este recesivă, astfel încât o mulțime de oameni pot purta acea genă, dar nu prezintă părul roșu sau trăsăturile însoțitoare, totuși pot transmite acea genă descendenților și poate fi o genă dominantă la acel individ.


Este olfacția aceeași între indivizi diferiți? - Biologie

Simțul mirosului uman este mult mai acut decât se credea anterior, totuși se crede încă în mod obișnuit că nu există un limbaj al mirosului.

În limba engleză există, într-adevăr, puține cuvinte pentru calitățile mirosului, vorbirea despre miros este rară și oamenilor le este greu să numească mirosurile în laborator. Cu toate acestea, datele interculturale arată o imagine diferită.

Există multe limbi pe tot globul care au lexicon cu miros mare (mirosul poate apărea chiar și în gramatică) în care vorbirea despre miros este de asemenea mai frecventă și denumirea mirosurilor este ușoară.

În diferite nișe culturale și ecologice, mirosurile joacă un rol semnificativ în viața de zi cu zi.

Aceste diferențe în limbajul mirosului pot avea consecințe asupra modului în care oamenii gândesc despre mirosuri.

Simțul mirosului uman poate realiza fapte uimitoare, totuși rămâne o credință predominantă că limbajul olfactiv este deficitar. Numeroase studii cu vorbitori de limbă engleză susțin acest punct de vedere: există puțini termeni pentru mirosuri, vorbirea despre mirosuri este rară, iar denumirea mirosurilor este dificilă. Cu toate acestea, acest lucru nu este adevărat în întreaga lume. Multe limbi au lexicon cu miros considerabil - mirosul este chiar gramaticalizat. În plus, pentru unele culturi, mirosul este mai frecvent, iar denumirea mirosurilor este mai ușoară. Această variație lingvistică este încă inexplicabilă, dar ar putea fi rezultatul unor factori ecologici, culturali sau genetici sau o combinație a acestora. Diferite moduri de a vorbi despre mirosuri pot modela și aspecte ale cunoașterii olfactive. În mod critic, această variație aruncă o nouă lumină asupra acestei importante modalități senzoriale.


Codificarea și transmiterea informațiilor senzoriale

Patru aspecte ale informațiilor senzoriale sunt codificate de sistemele senzoriale: tipul stimulului, localizarea stimulului în câmpul receptiv, durata stimulului și intensitatea relativă a stimulului. Astfel, potențialele de acțiune transmise peste un receptor senzorial și axoni aferenți codifică un tip de stimul, iar această segregare a simțurilor este păstrată în alte circuite senzoriale. De exemplu, receptorii auditivi transmit semnale prin propriul sistem dedicat, iar activitatea electrică din axonii receptorilor auditivi va fi interpretată de creier ca un stimul auditiv și un sunet mdasha.

Intensitatea unui stimul este adesea codificată în rata potențialelor de acțiune produse de receptorul senzorial. Astfel, un stimul intens va produce un tren mai rapid de potențiale de acțiune, iar reducerea stimulului va încetini, de asemenea, rata de producție a potențialelor de acțiune. Un al doilea mod în care intensitatea este codificată este numărul de receptori activi. Un stimul intens ar putea iniția potențiale de acțiune într-un număr mare de receptori adiacenți, în timp ce un stimul mai puțin intens ar putea stimula mai puțini receptori. Integrarea informațiilor senzoriale începe imediat ce informațiile sunt primite în SNC, iar creierul va procesa în continuare semnalele primite.


Ce este Biologia Cuantică?

Esența biologiei cuantice, potrivit lui Filippo Caruso.

Frumusețea fizicii este reprezentată în principal de capacitatea sa remarcabilă de a înțelege orice fenomen natural fascinant, de la originea curcubeilor până la formarea unei stele, de la culoarea albastră a mării până la anotimpurile în schimbare și chiar funcționarea de bază a omului. a realizat obiecte și tehnici precum lasere, coduri de bare, smartphone-uri, computere, GPS, LED-uri, sisteme de transport etc., pe care le folosim cu toții în viața noastră de zi cu zi. De aceea fizica poate fi privită ca fundamentul multor discipline științifice și permite, de asemenea, să înțeleagă și să rezolve probleme complet diferite în alte domenii, inclusiv, printre altele, medicină, biologie, inginerie și științe sociale. Practic, este alcătuit din două ramuri care se concentrează asupra lumii macroscopice și microscopice: sunt numite fizică clasică și, respectiv, cuantică. Pentru a testa și aplica acestea din urmă, de obicei trebuie să mergeți la laboratoare foarte sofisticate și scumpe, care să permită observarea proprietăților fragile ale obiectelor foarte mici, cum ar fi atomii și electronii, sau să proiecteze nanostructuri complexe, dar foarte curate, care este adesea posibilă doar la temperaturi. care sunt mult mai reci decât orice loc de pe Pământ. Cu toate acestea, studii experimentale și teoretice recente au arătat că fenomenele macroscopice naturale „fierbinți și umede” precum fotosinteza, olfacția și navigația păsărilor pot fi investigate remarcabil de bine prin fizica cuantică.

Experimente de spectroscopie laser ultrarapidă fascinante asupra fotosintezei au investigat transferul electronic de energie din complexul antenei, unde lumina este absorbită, la așa-numitul centru de reacție, unde energia electronică este convertită în energie chimică care este exploatată în continuare pentru viață de bacterii, alge și plante verzi. Acest proces de transport are loc de-a lungul unui fir molecular, reprezentat de un complex pigment-proteină la scară nano, similar cu un cablu TV standard de la o antenă de acoperiș la dispozitivele noastre TV interioare. Cu toate acestea, pentru unele sisteme biologice de recoltare a luminii, cantitatea de semnal (lumină) care trebuie absorbită de antenă este extrem de redusă, de aceea trebuie să optimizeze cât mai bine această sarcină de conversie a energiei pentru a supraviețui.

Sistemul prototip pentru aceste studii este așa-numita bacterie verde-sulf, care este un candidat principal pentru a fi progenitorul vieții pe planeta noastră. Se presupune că există pe Pământ de 3-4 miliarde de ani deja. Această bacterie trăiește și pe fundul oceanului la o adâncime de 5000 de metri, unde nu este detectată deloc lumina soarelui. Cu toate acestea, trăiește din strălucirea slabă a orificiilor hidrotermale provenite din structuri asemănătoare coșului, numite fumători negri. Cu alte cuvinte, absoarbe energia geotermală generată și stocată pe Pământ, chiar dacă aceasta corespunde unei cantități foarte mici de radiații luminoase. De fapt, fiecare bacterie absoarbe în jur de 3 fotoni pe secundă, în timp ce fiecare dintre structurile sale pigment-proteine, numite complex Fenna-Matthews-Olson (FMO), primește aproximativ 1 foton la fiecare 24 de ore. În comparație, să subliniem că o frunză de plantă absoarbe o cifră în jurul valorii de 1 urmată de 24 de zerouri de fotoni. Pe scara timpului, bacteria ar trebui să trăiască pentru epoca universului pentru a primi aceeași cantitate de lumină pe care o frunze o face în mai puțin de o microsecundă. Prin urmare, fiecare complex FMO trebuie să-și convertească cu succes fotonul unic zilnic în energie disponibilă pentru a supraviețui și pentru a garanta originea vieții pe Pământ. Prin urmare, acest transport de energie are loc în doar 5 secunde și cu o eficiență foarte remarcabilă de aproape 100%, ceea ce este foarte surprinzător, deoarece acestea sunt obiecte biologice & # 8216hot și umede & # 8217.

Fizica cuantică păstrează secretul eficienței remarcabile a fotosintezei. Foto: iStock.com/EOPITZ

În 2007, experimente ultra-rapide de spectroscopie laser realizate de Fleming și colab. au demonstrat că aceste fenomene necesită explicarea fizicii cuantice, deoarece teoria tradițională a fizicii clasice (Forster) nu se potrivește cu datele observate. În 2008, a doua surpriză a venit din studiile teoretice efectuate de Plenio, Huelga, Caruso, Aspuru-Guzik, Lloyd și colab. arătând că coerența cuantică nu este suficientă pentru a reproduce eficiența măsurată de 100%, în timp ce un alt ingredient important este reprezentat de perturbarea mediului și # 8221 (zgomot), reprezentată aici în principal de vibrațiile termice aleatorii ale schelelor proteice externe. Într-adevăr, fără zgomot se obține o eficiență de 50%, în timp ce cu zgomot se obține 100%. Se pare că structura proteinei externe nu numai că protejează coerența cuantică internă pentru o scară de timp de aproximativ 100 de ori mai mare decât cea așteptată, dar adaugă și o cantitate de zgomot pentru a optimiza sarcina de transfer de energie. Prin urmare, am demonstrat că interacțiunea dintre coerența cuantică și zgomotul de mediu extern inevitabil joacă un rol crucial în performanța complexelor bio-moleculare. Acest lucru poate fi explicat intuitiv prin faptul că, pe de o parte, coerența cuantică permite sistemului să exploreze mai multe căi de rețea în paralel pentru a realiza sarcina dorită, în timp ce, pe de altă parte, zgomotul este un ingredient cheie atât pentru a proteja proprietatea fragilă a coerență și, mai important, pentru a găsi soluția optimă și a lăsa cai ineficiente mai lente.

Aceste lucrări au dat naștere domeniului de cercetare foarte recent, dar în dezvoltare rapidă, cunoscut în prezent ca Biologie Cuantică, investigând rolul efectelor cuantice în sistemele biologice. Celelalte două subiecte principale din acest domeniu sunt date de navigația păsărilor și mirosul cuantic, unde au fost propuse și observate fenomene cuantice similare.

În ceea ce privește prima, există dovezi ale lui Schulten, Ritz și colab. propunând ca multe animale, inclusiv păsări, cum ar fi robinii europeni, să exploateze o proprietate cuantică foarte fragilă, numită încurcătură, pentru navigația pe distanțe lungi bazată pe orientarea relativă față de direcția câmpului magnetic Pământ și # 8217. Mai surprinzător, ei sunt capabili să păstreze astfel de încurcături în ochi, la temperatura camerei, pentru o scară de timp (zeci de microsecunde) care durează chiar mai mult decât cele mai avansate (adesea chiar ultra-reci) instalații de laborator. În special, această caracteristică declanșează diferite produse chimice în interiorul unei proteine, denumite criptocrom, în funcție de câmpul magnetic extern, oferind astfel o busolă chimică. Apoi, acest lucru ar permite păsării să creeze o hartă a câmpului magnetic al Pământului și al lui # 8217. Sprijinind această ipoteză, experimentele Ritz & # 8217s au arătat că prin adăugarea artificială a unui câmp magnetic extra foarte slab orientarea păsărilor este afectată și acest lucru se poate întâmpla doar printr-un nanodispozitiv cuantic foarte sensibil: Acest lucru este remarcabil de interesant.

Robinii europeni folosesc încurcarea cuantică pentru navigație. Foto: iStock.com/kart31

Olfacția este explicată în mod tradițional în termeni de teorie a formei sau modelul & # 8220 blocare și cheie & # 8221 (Moncrieff, 1949), adică simțim un miros special atunci când ambele forme ale moleculei odorante și ale receptorului corespunzător (în interiorul nasului) se potrivesc perfect. fiecare. Apoi, simțul mirosului nostru ar depinde doar de formele moleculelor pe care le adulmecăm în aer. Cu toate acestea, o teorie controversată, dezvoltată pentru prima dată de Dyson în 1927, a fost dezvoltată în continuare de Torino în 1990 (modelul cardului) după ce a observat prin experimente comportamentale cu muștele fructelor că moleculele cu aceleași forme (cu atomi de hidrogen înlocuiți cu deuteriu) corespund complet mirosuri diferite (de la parfumuri la ouă putrede). Cu toate acestea, aceste molecule prezintă vibrații destul de diferite. Într-adevăr, moleculele vibrează ca colecții de atomi pe arcuri oscilând la o anumită frecvență (o cuantă). Apoi, în prezența unei molecule anume & # 8220 smelly & # 8221, un electron din receptorul mirosului din nas poate sări # 8220 (tunelul printr-o barieră) peste ea, aducând o cantitate de energie într-una din legăturile odorantului, prin urmare, & # 8220activarea & # 8221 un rezonant & # 8220spring & # 8221 (ca un fel de tuning radio FM). În fizică, acest fenomen cuantic specific se numește tunel de electroni inelastici, adică nasul se comportă ca un microscop de tunel de scanare.

Aceste descoperiri teoretice și experimentale fascinante pot conduce la o mai bună înțelegere a sistemelor biologice, dar și la tehnologii cuantice mai eficiente și robuste pentru energia solară, comunicare și navigație, care sunt fundamentale în viața noastră de zi cu zi. De exemplu, mai mulți oameni ar trebui să știe că spectroscopia ultra-rapidă ne-a permis să arătăm că, în primul pas al fotosintezei, procesul de recoltare a luminii are loc într-o scară de timp picosecundă și cu o eficiență incredibilă de 99% datorită caracteristicilor cuantice, așa că de ce nu ar trebui Nu învățăm din ceea ce face Natura foarte bine de miliarde de ani?

În cele din urmă, o înțelegere mai profundă a fenomenelor naturale biologice ar putea aduce, de asemenea, un impact clar asupra consumului de energie al societății și al dezvoltării de tehnologii inovatoare, bio-inspirate, mai durabile și mai ieftine, care depășesc cu mult starea noastră actuală. Apoi, ar trebui să învățăm din ceea ce a făcut Natura foarte bine de atâția ani și să proiectăm noi nanomateriale care sunt capabile să exploateze aceleași principii fizice pentru a îndeplini unele sarcini cu o eficiență și o robustețe remarcabil de ridicate, de ex. procesul de recoltare a luminii într-o nouă celulă solară bioinspirată sau nanosenzori magnetici / olfactivi mai sensibili. Cu toate acestea, există încă mai multe întrebări deschise în ceea ce privește rolul final real al fizicii cuantice în proteinele specifice implicate în astfel de fenomene naturale și despre cum, de exemplu, tehnicile optime de control și schemele de manipulare, care au fost dezvoltate pentru alte sisteme cuantice, pot exploatați în continuare aceste efecte. Procedând astfel, credem că acestea din urmă vor fi convertite cu succes în dispozitive mai fezabile, robuste și foarte eficiente pentru energii verzi, protocoale de comunicație și navigație, detectare biologică și imagistică, toate bazându-se pe resurse durabile mai ecologice.

Care este mirosul de & # 8220Eureka! & # 8221? Foto: iStock.com/Imagesbybarbara


Simțul mirosului este un produs unic al genelor și al experienței

Noi cercetări sugerează că simțul miros unic al unei persoane este rezultatul interacțiunii genelor cu experiența. Un studiu al șoarecilor similari genetic arată că, deși genele pot decide tipurile de celule de detectare a mirosurilor pe care le are un animal în nas, istoricul său de viață influențează numărul diferitelor tipuri de celule, oferind fiecărui animal o percepție unică a mirosului.

Distribuiți pe Pinterest Cercetătorii consideră că simțul mirosului este produsul unei combinații de gene și experiență personală.

Studiul - care este publicat în jurnal eLIFE - este opera Wellcome Trust Sanger Institute din Cambridge din Regatul Unit și a altor centre de cercetare din Statele Unite și Brazilia.

Autorul principal Dr. Darren Logan, de la Wellcome Trust Sanger Institute, explică faptul că neuronii olfactivi - celulele nervoase din nas care detectează mirosurile - sunt „extrem de conectați” la neuronii din creier și că studierea lor ne poate ajuta să înțelegem cum neuronii se dezvoltă. El adauga:

„Am arătat că fiecare individ are o combinație foarte diferită de posibili neuroni olfactivi, conduși de genetică. În acest studiu am arătat, de asemenea, că, odată cu experiența diferitelor mirosuri, aceste combinații de neuroni se schimbă, astfel încât atât genetica, cât și mediul înconjurător interacționează pentru a oferi fiecărui individ un simț al mirosului unic. ”

Organul olfactiv din nasul unui animal conține neuroni sau celule nervoase, care identifică mirosurile și transmit informațiile către creier. Celulele conțin proteine ​​speciale, sau receptori, care reacționează la substanțe chimice specifice din miros.

În lucrarea lor, cercetătorii descriu cum există „sute la mii” de diferite tipuri de receptori olfactivi în nasul unui animal, permițându-i animalului să identifice o gamă largă de mirosuri diferite.

Receptorii olfactivi, ca toate proteinele, sunt codificați de gene, care pot varia foarte mult între diferiți indivizi. Acest lucru poate explica parțial de ce un miros este plăcut pentru o persoană și odios pentru o altă persoană.

Cu toate acestea, autorii notează că această explicație genetică nu este suficientă pentru a explica de ce unii oameni au un simț al mirosului mai sensibil decât alții.

Oare ar putea fi, se întreabă, că simțul mirosului unei persoane se bazează nu numai pe tipurile de receptori ai mirosului din organul lor olfactiv, ci și pe numărul relativ al fiecărui tip?

Pentru a răspunde la această întrebare, este nevoie de o tehnologie care să poată număra cu precizie numeroasele milioane de receptori de miros din nasul mamiferelor, lucru care nu fusese posibil până acum, spun cercetătorii.

Pentru studiu, echipa a dezvoltat și validat o metodă bazată pe secvențierea ARN pentru a număra cu precizie numărul fiecărui tip de receptor de miros din organul olfactiv al șoarecelui, care cuprinde 10 milioane de celule nervoase, fiecare dintre ele având un receptor care este codificat de un „Gena dintr-un fond de peste 1.000”.

Cercetătorii au folosit două grupuri de șoareci pentru investigația lor. Într-un grup, animalele au avut același machiaj genetic, dar au fost crescute în medii diferite. În celălalt grup, șoarecii au fost diferiți genetic, dar au fost crescuți în același mediu.

Din secvențierea ARN, echipa a stabilit că machiajul genetic al unui animal a decis ce receptori erau prezenți în organul său olfactiv.

Cu toate acestea, la fel de important, cercetătorii au descoperit că mediul în care a crescut un animal a avut un efect semnificativ asupra numărului relativ al diferitelor tipuri de receptori ai mirosului și asupra capacității animalului de a identifica diferite mirosuri.

O parte din experiment a implicat introducerea unor mirosuri diferite în apa potabilă a șoarecilor timp de câteva săptămâni și apoi examinarea modului în care acest lucru le-a afectat organele olfactive.

Cercetătorii au descoperit că unele tipuri de receptori de miros au crescut în număr, în timp ce altele s-au redus, după expunerea la un anumit miros. Schimbările au fost direct legate de recunoașterea mirosurilor, observă ei, arătând că doar mirosul unui miros poate modifica dispunerea receptorilor din organul olfactiv al șoarecelui.

„Am constatat că construcția celulară și moleculară a țesutului olfactiv la un moment dat este pregătită nu numai de genele organismului, ci și de istoria vieții sale”.

Prof. Fabio Papes, coautor al studiului

Cercetătorii sugerează că descoperirile lor ar putea avea implicații pentru medicina personalizată. De exemplu, dacă este cazul în care experiențele unei persoane influențează dezvoltarea organelor sale de simț, atunci tratamentele concepute numai din informațiile genetice nu pot avea întotdeauna răspunsul dorit.


Mulțumiri

Această lucrare a fost finanțată prin subvenții de la Institutul Național pentru surditate și alte tulburări de comunicare (DC002253 și DC007325).

Alte recenzii din această serie sunt: ​​Biologia celulară a auzului (Schwander et al. 2010. J. Cell Biol. doi: 10.1083 / jcb.201001138), Biologia celulară a gustului (Chaudhari și Roper. 2010. J. Cell Biol. doi: 10.1083 / jcb.201003144), Biologia celulară a vederii (Sung și Chuang. 2010. J. Cell Biol. doi: 10.1083 / jcb.201006020) și The cell biology of touch (Lumpkin et al. 2010. J. Cell Biol. doi: 10.1083 / jcb.201006074).


Cuprins

Simțul mirosului Edit

Percepția mirosurilor sau simțul mirosului este mediată de nervul olfactiv. Celulele receptorului olfactiv (OR) sunt neuroni prezenți în epiteliul olfactiv, care este un mic petic de țesut din spatele cavității nazale. Există milioane de neuroni receptori olfactivi care acționează ca celule de semnalizare senzorială. Fiecare neuron are cilii în contact direct cu aerul. Moleculele mirositoare se leagă de proteinele receptorilor care se extind de la cili și acționează ca un stimul chimic, inițiind semnale electrice care se deplasează de-a lungul axonilor nervului olfactiv către creier. [2]

Când un semnal electric atinge un prag, neuronul trage, care trimite un semnal care călătorește de-a lungul axonului către becul olfactiv, o parte a sistemului limbic al creierului. Interpretarea mirosului începe acolo, legând mirosul de experiențele anterioare și în raport cu substanța (substanțele) inhalate. Bulbul olfactiv acționează ca o stație de releu care conectează nasul la cortexul olfactiv din creier. Informațiile olfactive sunt procesate în continuare și transmise către sistemul nervos central (SNC), care controlează emoțiile și comportamentul, precum și procesele de gândire de bază.

Senzația de miros depinde de obicei de concentrația (numărul de molecule) disponibile pentru receptorii olfactivi. Un singur odorant este de obicei recunoscut de mulți receptori. Odorizantii diferiti sunt recunoscuti prin combinatii de receptori. Modelele semnalelor neuronice ajută la identificarea mirosului. Sistemul olfactiv nu interpretează un singur compus, ci în schimb întregul amestec mirositor. Acest lucru nu corespunde concentrației sau intensității unui singur constituent. [3] [4]

Majoritatea mirosurilor constau din compuși organici, deși unii compuși simpli care nu conțin carbon, cum ar fi hidrogenul sulfurat și amoniacul, sunt, de asemenea, mirositori. Percepția unui efect de miros este un proces în doi pași. În primul rând, există partea fiziologică. Aceasta este detectarea stimulilor de către receptorii din nas. Stimulii sunt recunoscuți de regiunea creierului uman care se ocupă de olfacție. Din acest motiv, o măsură obiectivă și analitică a mirosului este imposibilă. În timp ce sentimentele de miros sunt percepții personale, reacțiile individuale sunt de obicei legate. Ele se referă la lucruri precum sexul, vârsta, starea de sănătate și istoria personală.

Miroase acuitatea după vârstă și sex Editează

Capacitatea de a identifica mirosul variază în funcție de oameni și scade odată cu vârsta. Studiile arată că există diferențe de sex în ceea ce privește discriminarea mirosurilor, iar femeile depășesc de obicei bărbații. [5] În schimb, există unele studii care arată un avantaj masculin. [6] [7] [8] O meta-analiză recentă a arătat că diferențele de olfacție sunt extrem de mici, dar au confirmat un mic avantaj pentru femei. [9]

Femeile însărcinate au o sensibilitate crescută la miros, uneori rezultând percepții anormale ale gustului și mirosului, ducând la pofte sau aversiuni alimentare. [10] Capacitatea de gust scade și odată cu înaintarea în vârstă, deoarece simțul mirosului tinde să domine simțul gustului. Problemele cronice ale mirosului sunt raportate în număr mic pentru cei de la jumătatea anilor douăzeci, numărul crescând constant, sensibilitatea generală începe să scadă în a doua decadă a vieții și apoi se deteriorează considerabil pe măsură ce vârsta crește, mai ales o dată cu vârsta peste 70 de ani. [11]

Mirosul acuității în comparație cu alte animale Editează

Pentru majoritatea indivizilor neinstruiți, actul de a mirosi dobândește puține informații cu privire la ingredientele specifice unui miros. Percepția mirosului lor oferă în primul rând informații care generează un răspuns emoțional. [ este necesară citarea ] Cu toate acestea, persoanele cu experiență, cum ar fi aromele și parfumerii, pot identifica substanțe chimice discrete în amestecuri complexe folosind doar simțul mirosului.

Percepția mirosului este un sens evolutiv primar. Simțul mirosului poate induce plăcerea sau avertiza subconștient despre pericol, care poate, de exemplu, ajuta la localizarea perechilor, la găsirea hranei sau la detectarea prădătorilor. Oamenii au un simț al mirosului neobișnuit de bun, având în vedere că au doar 350 de gene funcționale ale receptorilor olfactivi, comparativ cu cei 1.300 găsiți la șoareci, de exemplu. Acest lucru se întâmplă în ciuda unui declin evolutiv aparent al simțului mirosului. [12] [13] Mirosul uman este comparabil cu multe animale, capabile să facă distincția între o gamă diversă de mirosuri. Studiile au raportat că oamenii pot distinge în regiune un trilion de arome unice. [14] [15]

Obituare sau adaptare Edit

Mirosurile cu care o persoană este obișnuită, precum mirosul propriu al corpului, sunt mai puțin vizibile decât mirosurile neobișnuite. Acest lucru se datorează „obișnuinței”. După expunerea continuă la miros, simțul mirosului este obosit, dar se recuperează dacă stimulul este îndepărtat o perioadă. [16] Mirosurile se pot modifica din cauza condițiilor de mediu: de exemplu, mirosurile tind să se distingă mai mult în aerul rece și uscat. [17]

Obișnuința afectează capacitatea de a distinge mirosurile după expunerea continuă. Sensibilitatea și capacitatea de a discrimina mirosurile se diminuează odată cu expunerea, iar creierul tinde să ignore stimulul continuu și să se concentreze asupra diferențelor și schimbărilor într-o anumită senzație. Când odorizantele sunt amestecate, un odorant obișnuit este blocat. Acest lucru depinde de puterea odoranților din amestec, care pot schimba percepția și prelucrarea unui miros. Acest proces ajută la clasificarea mirosurilor similare, precum și la ajustarea sensibilității la diferențele de stimuli complecși. [18]

Componentă genetică Edit

Secvențele genetice primare pentru mii de receptori olfactivi sunt cunoscute pentru genomurile a peste o duzină de organisme. Sunt proteine ​​transmembranare cu șapte spirale. Dar nu există structuri cunoscute pentru niciun receptor olfactiv. Există o secvență conservată în aproximativ trei sferturi din toate OR. Acesta este un site tripodal de legare a ionilor metalici [19], iar Suslick a propus că OR sunt de fapt metaloproteine ​​(cel mai probabil cu ioni de zinc, cupru și mangan) care servesc ca situs al acidului Lewis pentru legarea multor molecule odorante. . În 1978, Crabtree a sugerat că Cu (I) este „cel mai probabil candidat pentru un situs de metallo-receptor în olfacție” a volatilelor cu miros puternic. Aceștia sunt, de asemenea, buni liganzi care coordonează metalul, cum ar fi tiolii. [20] În 2012, Zhuang, Matsunami și Block au confirmat propunerea Crabtree / Suslick pentru cazul specific al unui șoarece OR, MOR244-3, arătând că cuprul este esențial pentru detectarea anumitor tioli și a altor compuși care conțin sulf. Astfel, prin utilizarea unei substanțe chimice care se leagă de cupru în nasul șoarecilor, astfel încât cuprul să nu fie disponibil receptorilor, autorii au arătat că șoarecii nu ar putea detecta tiolii fără cupru. Cu toate acestea, acești autori au descoperit că MOR244-3 nu are locul specific de legare a ionilor metalici sugerat de Suslick, arătând în schimb un motiv diferit în domeniul EC2. [21]

Impact evolutiv Edit

Gordon Shepherd a propus că ruta retro-nazală a olfacției (substanțele odorante introduse în mucoasa olfactivă prin cavitatea bucală adesea ca hrană) a fost parțial responsabilă pentru dezvoltarea acuității olfactive umane. El a sugerat că presiunea evoluționistă a diversificării surselor de hrană și complexitatea crescută a preparării alimentelor au prezentat oamenilor o gamă mai largă de substanțe odorante, ducând în cele din urmă la un „repertoriu mai bogat de mirosuri”. Animalele precum câinii prezintă o sensibilitate mai mare la mirosuri decât oamenii, în special în studiile care utilizează compuși cu lanț scurt. Mecanismele creierului cognitiv mai ridicate și mai multe regiuni olfactive ale creierului permit oamenilor să discrimineze mirosurile mai bine decât alte mamifere, în ciuda numărului mai mic de gene ale receptorilor olfactivi. [22]

Olfaktometrie Edit

În Germania, din anii 1870, concentrațiile de substanțe odorante au fost definite de Olfaktometrie, care ajută la analiza simțului mirosului uman în funcție de concentrația substanței mirositoare, intensitatea mirosului, calitatea mirosului și evaluarea hedonică.

Cea mai precisă simțire a mirosului este atunci când se întâlnește un miros pentru prima dată, înainte ca obișnuința să înceapă să schimbe percepția mirosului.

Editare concentrare

Concentrația mirosului este omniprezenta mirosului. Pentru a măsura senzația de miros, un miros este diluat până la un prag de detectare sau recunoaștere. Pragul de detectare este concentrația unui miros în aer atunci când 50% dintr-o populație poate distinge între proba mirositoare și o probă de referință fără miros. Pragul de miros al recunoașterii este de obicei un factor cu două până la cinci mai mare decât pragul de detectare. [23]

Măsurarea concentrației mirosurilor este cea mai răspândită metodă de cuantificare a mirosurilor. Este standardizat în CEN EN 13725: 2003. [24] Metoda se bazează pe diluarea unei probe de miros până la pragul de miros. Valoarea numerică a concentrației mirosului este egală cu factorul de diluare necesar pentru a atinge pragul mirosului. Unitatea sa este „Unitatea Europeană a Mirosului”, OUE. Prin urmare, concentrația mirosului la pragul mirosului este de 1 OUE prin definitie.

Editare olfactometru

To establish odor concentration, an olfactometer is used which employs a group of human panelists. A diluted odorous mixture and an odor-free gas—n-Butanol—as a reference are presented from sniffing ports to a group of panelists who are sensitive in odor perception. To collect an odor sample, the samples are collected using specialized sample bags, which are made from an odor free material, e.g., Teflon. The most accepted technique for collecting odor samples is the lung technique, where the sample bag is placed in a sealed drum, where a vacuum is created outside the bag, which fills under expansion, and draws into itself the sample from the source. Critically, all components which touch the odor sample, must be odor free, which includes lines and fittings.

In comparing the odor emitted from each port, the panelists are asked to report if they can detect a difference between the ports. The gas-diluting ratio is then decreased by a factor of 1.4 or two (i.e., the concentration is increased accordingly). The panelists are asked to repeat the test. This continues until the panelists respond with certainty and correctly twice in a row. These responses are used to calculate the concentration of the odor in terms of European odor units (OUE/m 3 ), where 1 OUE/m 3 ≡40 ppb/v n-butanol. [25]

Humans can discriminate between two odorants that differ in concentration by as little as 7%. [26] A human's odor detection threshold is variable. Repeated exposure to an odorant leads to enhanced olfactory sensitivity and decreased detection thresholds for a number of different odorants. [27] It was found in a study that humans who were unable to detect the odor of androstenone developed the ability to detect it after repeated exposure. [28] People who cannot smell are said to be anosmic.

There are a number of issues which have to be overcome with sampling, these include:

  1. If the source is under vacuum
  2. if the source is at a high temperature
  3. If the source has high humidity

Issues such as temperature and humidity are best overcome using either pre-dilution or dynamic dilution techniques.

Other analytical methods Edit

Other analytic methods can be subdivided into the physical, the gas chromatographical, and the chemosensory method.

When measuring odor, there is a difference between emission and immission measurements. Emission measurement can be taken by olfactometry using an olfactometer to dilute the odor sample. Olfactometry is rarely used for immission measurement because of low odor concentrations involved. The same measuring principles are used, but the judgment of the air-assay happens without diluting the samples.

Odor measurement is essential for odor regulation and control. [29] An odor emission often consists of a complex mixture of many odorous compounds. Analytical monitoring of individual chemical compounds present in such an odor is usually not practical. As a result, odor sensory methods, instead of instrumental methods, are normally used to measure such odor. Odor sensory methods are available to monitor odor both from source emissions and in the ambient air. These two contexts require different approaches for measuring odor. The collection of odor samples is more easily accomplished for a source emission than for odor in the ambient air. [30]

Field measurement with portable field olfactometers can seem more effective, but olfactometer use is not regulated in Europe, while it is popular in the U.S. and Canada, where several states set limits at the receptor sites or along the perimeter of odor-emitting plants, expressed in units of dilution-to-threshold (D/T). [31]

Intensity Edit

Odor intensity is the perceived strength of odor sensation. This intensity property is used to locate the source of odors and perhaps most directly related to odor nuisance. [4]

The perceived strength of the odor sensation is measured in conjunction with odor concentration. This can be modeled by the Weber-Fechner law: I = a × log(c) + b, [32] where Eu is the perceived psychological intensity at the dilution step on the butanol scale, A is the Weber-Fechner coefficient, C is the chemical concentrations, and b is the intercept constant (0.5 by definition). [32]

Odor intensity can be expressed using an odor intensity scale, which is a verbal description of an odor sensation to which a numerical value is assigned. [32]

Odor intensity can be divided into the following categories according to intensity:

0 – no odor 1 – very weak (odor threshold) 2 – weak 3 – distinct 4 – strong 5 – very strong 6 – intolerable

Odor intensity is determined in a laboratory by specialists who have been trained to accurately define intensity.

Hedonic tone assessment Edit

Hedonic assessment is the process of rating odors according to a scale ranging from extremely unpleasant to extremely pleasant. Intensity and hedonic tone, whilst similar, refer to different things: that is, the strength of the odor (intensity) and the pleasantness of an odor (hedonic tone). The perception of an odor may change from pleasant to unpleasant with increasing concentration, intensity, time, frequency, or previous experience with a specific odor—all factors in determining a response. [33]

FIDOL factors Edit

The overall set of qualities are sometimes identified as the "FIDOL (Frequency, Intensity, Duration, Offensiveness, Location) factors". [34]

The character of an odor is a critical element in assessing an odor. This property is the ability to distinguish different odors and is only descriptive. First, a basic description is used—such as sweet, pungent, acrid, fragrant, warm, dry, or sour. The odor is then referenced to a source such as sewage or apple which can then be followed by a reference to a specific chemical such as acids or gasoline. [4]

Most commonly, a set of standard descriptors is used, which may range from "fragrant" to "sewer odor". [35] Although the method is fairly simplistic, it is important for the FIDOL factors to be understood by the person rating the smell. This method is most commonly used to define the character of an odor which can then be compared to other odors. It is common for olfactometry laboratories to report character as an additional factor post sample-analysis.

Categorization Edit

Different categorizations of primary odors have been proposed, including the following, which identifies seven primary odors: [23] [36] [37]

Although recent progress has been made, the idea of primary perceptions is disputed, and more so the concept of primary odors. [37]

Interpretive dispersion modeling Edit

In many countries odor modeling is used to determine the extent of an impact from an odor source. These are a function of modeled concentration, averaging time (over what time period the model steps are run over, typically hourly), and a percentile. Percentiles refer to a statistical representation of how many hours per year the concentration C may be exceeded based on the averaging period.

Sampling from area sources Edit

There are two main odor sampling techniques: direct and indirect odor sampling techniques.

Direct sampling Edit

Direct refers to the placement of an enclosure on or over an emitting surface from which samples are collected, and an odor emission rate is determined.

The most commonly used direct methods include the flux chamber [38] and wind tunnels such as the one at the University of New South Wales (UNSW). [39] There are many other available techniques, and consideration should be given to a number of factors before selecting a suitable method.

A source which has implications for this method are sources, such as bark bed biofilters, that have a vertical velocity component. For such sources, consideration must be given as to the most appropriate method. A commonly used technique is to measure the odor concentration at the emitting surface, and combine this with the volumetric flow rate of air entering the biofilter to produce an emission rate.

Indirect sampling Edit

Indirect sampling is often referred to as back calculation. It involves the use of a mathematical formula to predict an emission rate.

Many methods are used, but all make use of the same inputs which include surface roughness, upwind and downwind concentrations, stability class (or other similar factor), wind speed, and wind direction.

The human sense of smell is a primary factor in the sensation of comfort. Olfaction as a sensory system brings awareness of the presence of airborne chemicals. Some inhaled chemicals are volatile compounds that act as a stimulus, triggering unwanted reactions such as nose, eye, and throat irritation. Perception of odor and of irritation is unique to each person, and varies because of physical conditions or memory of past exposures to similar chemicals. A person's specific threshold, before an odor becomes a nuisance, depends also on the frequency, concentration, and duration of an odor.

The perception of irritation from odor sensation is hard to investigate because exposure to a volatile chemical elicits a different response based on sensory and physiological signals, and interpretation of these signals is influenced by experience, expectations, personality, or situational factors. Volatile organic compounds (VOCs) may have higher concentrations in confined indoor environments, due to restricted infiltration of fresh air, as compared to the outdoor environment, leading to greater potential for toxic health exposures from a variety of chemical compounds. Health effects of odor are traced to the sensation of an odor or the odorant itself. Health effects and symptoms vary—including eye, nose, or throat irritation, cough, chest tightness, drowsiness, and mood change—all of which decrease as an odor ceases. Odors may also trigger illnesses such as asthma, depression, stress-induced illness, or hypersensitivity. The ability to perform tasks may decrease, and other social/behavioral changes may occur.

Occupants should expect remediation from disturbing and unexpected odors that disturb concentration, diminish productivity, evoke symptoms, and generally increase the dislike for a particular environment. It is important to set occupational exposure limits (OELs) to ensure the health and safety of workers, as well as comfort, because exposure to chemicals can elicit physiological and biochemical changes in the upper respiratory system. Standards are hard to set when exposures are not reported and can also be hard to measure. Workforce populations vary in terms of discomfort from odors because of exposure history or habituation, and they may not realize possible risks of exposure to chemicals that produce specific odors. [40] [41]

Some odors are sought after, such as from perfumes and flowers, some of which command high prices. Whole industries have developed around products that remove or mask unpleasant odors, such as deodorant.

Odor molecules transmit messages to the limbic system, the area of the brain that governs emotional responses. Some believe that these messages have the power to alter moods, evoke distant memories, raise spirits, and boost self-confidence. This belief has led to "aromatherapy", wherein fragrances are claimed to cure a wide range of psychological and physical problems. Aromatherapy claims that fragrances can positively affect sleep, stress, alertness, social interaction, and general feelings of well-being. Evidence for the effectiveness of aromatherapy is mostly anecdotal and controlled scientific studies to substantiate its claims are lacking.

Some people are allergic to the fragrances found in perfume, scented shampoo, scented deodorant, or similar products. Reactions, as with other chemical allergies, can range from slight headaches to anaphylactic shock, which can result in death. [ este necesară citarea ]

Unpleasant odors play various roles in nature, often to warn of danger, though this may not be known to the subject who smells it. [42] The natural gas industry uses odor to enable consumers to identify leaks. Natural gas in its native state is colorless and almost odorless. To help users detect leaks, an odorizer with the scent of rotten eggs, tert-Butylthiol (t-butyl mercaptan), is added. Sometimes a related compound, thiophane, may be used in the mixture.

An odor that is viewed as unpleasant by some people or cultures can be viewed as attractive by others where it is more familiar or has a better reputation. [42] It is commonly thought that those exuding an unpleasant body odor are unattractive to others. But studies have shown that a person who is exposed to a particular unpleasant odor can be attracted to others who have been exposed to the same unpleasant odor. [42] This includes odors associated with pollution. [42]

What causes a substance to smell unpleasant may be different from what one perceives. For example, perspiration is often viewed as having an unpleasant odor, but it is odorless. It is bacteria in the perspiration that causes the odor. [43]

Unpleasant odors can arise from specific industrial processes, adversely affecting workers and even residents downwind of the source. The most common sources of industrial odor arise from sewage treatment plants, refineries, animal rendering factories, and industries processing chemicals (such as sulfur) which have odorous characteristics. Sometimes industrial odor sources are the subject of community controversy and scientific analysis.

Body odor is present both in animals and humans and its intensity can be influenced by many factors (behavioral patterns, survival strategies). Body odor has a strong genetic basis both in animals and humans, but it can be also strongly influenced by various diseases and psychological conditions.

Study Edit

The study of odors is a growing field but is a complex and difficult one. The human olfactory system can detect many thousands of scents based on only minute airborne concentrations of a chemical. The sense of smell of many animals is even better. Some fragrant flowers give off odor plumes that move downwind and are detectable by bees more than a kilometer away.

The study of odors is complicated by the complex chemistry taking place at the moment of a smell sensation. For example, iron-containing metallic objects are perceived to have a distinctive odor when touched, although iron's vapor pressure is negligible. According to a 2006 study, this smell is the result of aldehydes (for example, nonanal) and ketones: 1-octen-3-one) released from the human skin on contact with ferrous ions that are formed in the sweat-mediated corrosion of iron. The same chemicals are also associated with the smell of blood, as ferrous iron in blood on skin produces the same reaction. [44]

Pheromones Edit

Pheromones are odors that are used for communication, and are sometimes called "airborne hormones". A female moth may release a pheromone that can entice a male moth that is several kilometers downwind. Honeybee queens constantly release pheromones that regulate the activity of the hive. Worker bees can release such smells to call other bees into an appropriate cavity when a swarm moves into new quarters, or to "sound" an alarm when the hive is threatened.

Advanced technology Edit

Most artificial or electronic nose instruments work by combining output from an array of non-specific chemical sensors to produce a fingerprint of whatever volatile chemicals in the local environment. Most electronic noses need to be "trained" to recognize chemicals of interest before it can be used. [45] [46] Many current electronic-nose instruments suffer from problems with reproducibility subject to varying ambient temperature and humidity. An example of this type of technology is the colorimetric sensor array, which visualizes odor through color change and creates a "picture" of it. [47] [48]

Odor perception is a complex process involving the central nervous system and can evoke psychological and physiological responses. Because the olfactory signal terminates in or near the amygdala, odors are strongly linked to memories and can evoke emotions. The amygdala participates in the hedonic or emotional processing of olfactory stimuli. [49] Odors can disturb our concentration, diminish productivity, evoke symptoms, and in general increase a dislike for an environment. Odors can impact the liking for a person, place, food, or product as a form of conditioning. [50] Memories recalled by odors are significantly more emotional and evocative than those recalled by the same cue presented visually or auditorily. [51] Odors can become conditioned to experiential states and when later encountered have directional influences on behavior. Doing a frustrating task in a scented room decreases performance of other cognitive tasks in the presence of the same odor. [52] Nonhuman animals communicate their emotional states through changes in body odor, and human body odors are indicative of emotional state. [53]

Human body odors influence interpersonal relationships and are involved in adaptive behaviors, such as parental attachment in infants or partner choice in adults. "Mothers can discriminate the odor of their own child, and infants recognize and prefer the body odor of their mother over that of another woman. This maternal odor appears to guide infants toward the breast and to have a calming effect." [ este necesară citarea ] Body odor is involved in the development of infant–mother attachment and is essential to a child’s social and emotional development and evokes feelings of security. Reassurance created by familiar parental body odors may contribute significantly to the attachment process. [54] Human body odors can also affect mate choice. Fragrances are commonly used to raise sexual attractiveness and induce sexual arousal. Researchers found that people choose perfume that interacts well with their body odor. [55]

Body odor is a sensory cue critical for mate selection in humans because it is a signal of immunological health. Women prefer men with major histocompatibility complex (MHC) genotypes and odor different from themselves especially during ovulation. Different MHC alleles are favorable because different allele combinations would maximize disease protection and minimize recessive mutations in offspring. Biologically females tend to select mates "who are most likely to secure offspring survival and thus increase the likelihood that her genetic contribution will be reproductively viable." [56]

Studies have suggested that people might be using odor cues associated with the immune system to select mates. Using a brain-imaging technique, Swedish researchers have shown that gay and straight males' brains respond in different ways to two odors that may be involved in sexual arousal, and that the gay men respond in the same way as straight women, though it could not be determined whether this was cause or effect. The study was expanded to include lesbian women the results were consistent with previous findings that lesbian women were not as responsive to male-identified odors, while their response to female cues was similar to that of straight males. [57] According to the researchers, this research suggests a possible role for human pheromones in the biological basis of sexual orientation. [58]

An odor can cue recall of a distant memory. Most memories that pertain to odor come from the first decade of life, compared to verbal and visual memories which usually come from the 10th to 30th years of life. [59] Odor-evoked memories are more emotional, associated with stronger feelings of being brought back in time, and have been thought of less often as compared to memories evoked by other cues. [59]

Use in design Edit

The sense of smell is not overlooked as a way of marketing products. The deliberate and controlled application of scent is used by designers, scientists, artists, perfumers, architects, and chefs. Some applications of scents in environments are in casinos, hotels, private clubs, and new automobiles. For example, "technicians at New York City’s Sloan-Kettering Cancer Center disperse vanilla-scented oil into the air to help patients cope with the claustrophobic effects of MRI testing. Scents are used at the Chicago Board of Trade to lower the decibel level on the trading floor." [60]

If ingredients are listed on a product, the term "fragrance" can be used in a general sense.

Effect of perfume on sexual attractiveness Edit

Both men and women use perfume to boost their sexual attractiveness to members of the opposite, or same, sex. When people find that a particular perfume or aftershave is perceived positively, they may be hard-pressed to change it. Olfactory communication is natural in humans. Without perfume or aftershave, humans unconsciously detect people's natural scents: in the form of pheromones. Pheromones are usually detected unconsciously, and it is believed that they have an important influence on human's social and sexual behaviour [61] There are a number of hypotheses concerning why humans wear perfume or aftershave, and whether it amplifies or reduces their natural scents.

In 2001, a study found that the major histocompatibility complex (MHC) (a polymorphic set of genes which is important for immune-function in humans) is correlated with the ingredients found in perfume. This suggests that humans do, in fact, choose perfumes that complement or enhance their natural scents (their pheromones). This evidence offers support for the hypothesis that perfume is chosen by individuals to advertise their physical health. Research suggests that this advertisement of good health will, in fact, enhance females’ attractiveness to the opposite sex as health markers have been shown to do. [62] While strong evidence has been found to support the hypothesis that wearing perfume enhances females’ attractiveness to males, little research has been done into the effect of fragrance on males’ attractiveness to females. Considerably more research has covered the effect of males’ natural odor and females’ ratings of attractiveness. Many studies (e.g. [63] ) found that odor predicted attractiveness when female raters were not on any form of contraceptive pill. For those who were, there was no relation between attractiveness and body odor.

A person's odor can increase or decrease ratings of attractiveness because the olfactory receptors in the brain are directly linked with the limbic system, the part of the brain that is thought to be most involved with emotion. This link is important, because if an individual associates positive affect (elicited by pheromones [64] ), with a potential mate, their liking for, and attraction to, that potential mate will be increased. [65] Although not a typically evolutionary hypothesis, this hypothesis is one that acknowledges how humans have adapted their mating strategies to modern-day societal norms.

Major histocompatibility complex (MHC) and body odor preferences Edit

Major histocompatibility complex (MHC) is a genotype found in vertebrates, including humans. MHC is thought to contribute to mate choice in animals and humans. In sexual selection, females opt for mates with an MHC which differs from their own, optimising genes for their offspring. [66] The "heterozygote advantage" and "Red Queen" explanations for these findings fall under the "pathogen hypothesis". Due to differences in MHC alleles' resistance to pathogens, a preference for mates with a dissimilar MHC composition has been argued to act as a mechanism to avoid infectious diseases. According to the heterozygotes-advantage hypothesis, diversity within the MHC genotype is beneficial for the immune system due to a greater range of antigens available to the host. Therefore, the hypothesis proposes that MHC heterozygotes will be superior to MHC homozygotes in fighting off pathogens. Experimental research has shown mixed findings for this idea. [67] The "Red Queen" or "rare-allele" hypothesis suggests that diversity in the MHC gene provides a moving target for pathogens, making it more difficult for them to adapt to MHC genotypes in the host. [68] Another hypothesis suggests that preferences for MHC-dissimilar mates could serve to avoid inbreeding. [69]

Body odor can provide MHC information. Although less is known about how odor is influenced by MHC genes, possible explanations have been that microbial flora [70] or volatile acids [71] are affected by the gene, which can be detected in body odor. Female mice and humans have both shown odor preferences for males with MHC-dissimilarity. [72] Research has shown that women prefer the scent of men with dissimilar MHC genes. In a study, women rated the scent of T-shirts, worn over two nights by men, as more pleasant when smelling those of MHC-dissimilar men. [73] It has also been found that women were reminded more of current or prior partners when smelling odors from men whose MHC was dissimilar to their own. A study of married couples found that MHC haplotypes differed between spouses more than chance would dictate. [74] Taking oral contraceptives has been found to reverse the MHC-dissimilarity odor preference. [75]

Women's scent preferences and the menstrual cycle Edit

Women’s preferences for body odor change with their menstrual cycles. [76] The ovulatory-shift hypothesis argues that women experience elevated immediate sexual attraction, relative to low-fertile days of the cycle, to men with characteristics that reflect good genetic quality. [77] Body odor may provide significant cues about a potential sexual partner's genetic quality, reproductive status, and health, with a woman's preferences for particular body odors becoming heightened during her most fertile days. [78] As certain body odors can reflect good genetic quality, woman are more likely to prefer these scents when they are fertile, as this is when they are most likely to produce offspring with any potential mates, with conception-risk being related to a preference for the scent of male symmetry. [76] Men also prefer the scent of women at their fertile cycle points. [79]

There are several scents that reflect good genetic quality that females prefer during the most fertile phase of their cycles. Women prefer the scent of symmetrical men more during the fertile phases of their menstrual cycle than during their infertile phases, [80] with estrogen positively predicting women's preferences for the scent of symmetry. [81] Women's preferences for masculine faces is greatest when their fertility is at its highest, [80] and so is the preference for attractive faces. [82] Other scents found to be preferred by women in the most fertile phase of their cycle are the scent for developmental stability, [83] and the scent for dominance. [84]

If women are taking a contraceptive pill the changes in mate scent preferences over the menstrual cycle are not expressed. [85] If odor plays a role in human mate choice then the contraceptive pill could disrupt disassortative mate preferences. [86] Those taking a contraceptive pill show no significant preference for the scent of either symmetrical or asymmetrical men, whereas normally cycling women prefer the scent of shirts worn by symmetrical men. [87] Males' preferences for women's scent may also change if the woman is taking oral contraceptives. When women take a contraceptive pill, this has been found to demolish the cycle attractiveness of odors that men find attractive in normally ovulating women. [88] Therefore, a contraceptive pill affects both women's preferences for scent and also affects their own scents, making their scents less attractive to males than the scent of normally cycling women.


No Two People Smell the Same

A difference at the smallest level of DNA -- one amino acid on one gene -- can determine whether you find a given smell pleasant. A different amino acid on the same gene in your friend's body could mean he finds the same odor offensive, according to researchers at Duke University.

There are about 400 genes coding for the receptors in our noses, and according to the 1000 Genomes Project, there are more than 900,000 variations of those genes. These receptors control the sensors that determine how we smell odors. A given odor will activate a suite of receptors in the nose, creating a specific signal for the brain.

But the receptors don't work the same for all of us, said Hiroaki Matsunami, Ph.D., associate professor of molecular genetics and microbiology at the Duke University School of Medicine. In fact, when comparing the receptors in any two people, they should be about 30 percent different, said Matsunami, who is also a member of the Neurobiology Graduate Program and the Duke Institute for Brain Sciences.

"There are many cases when you say you like the way something smells and other people don't. That's very common," Matsunami said. But what the researchers found is that no two people smell things the same way. "We found that individuals can be very different at the receptor levels, meaning that when we smell something, the receptors that are activated can be very different (from one person to the next) depending on your genome."

The study didn't look at the promoter regions of the genes, which are highly variable, or gene copy number variation, which is very high in odor receptors, so the 30 percent figure for the difference between individuals is probably conservative, Matsunami said.

While researchers had earlier identified the genes that encode for odor receptors, it has been a mystery how the receptors are activated, Matsunami said. To determine what turns the receptors on, his team cloned more than 500 receptors each from 20 people that had slight variations of only one or two amino acids and systematically exposed them to odor molecules that might excite the receptors.

By exposing each receptor to a very small concentration -- 1, 10, or 100 micromoles -- of 73 odorants, such as vanillin or guaiacol, the group was able to identify 27 receptors that had a significant response to at least one odorant. This finding, published in the December issue of Nature Neuroscience, doubles the number of known odorant-activated receptors, bringing the number to 40.

Matsunami said this research could have a big impact for the flavors, fragrance, and food industries.

"These manufacturers all want to know a rational way to produce new chemicals of interest, whether it's a new perfume or new-flavored ingredient, and right now there's no scientific basis for doing that," he said. "To do that, we need to know which receptors are being activated by certain chemicals and the consequences of those activations in terms of how we feel and smell."

Matsunami's co-authors include Joel D. Mainland, Casey Trimmer, Lindsey L. Snyder, and Andrew H. Moberly from Monell Chemical Senses Center, Philadelphia and University of Pennsylvania School of Medicine, and Andreas Keller from The Rockefeller University.

Funding for this research came from the National Institutes of Health.

CITATION: The missense of smell: functional variability in the human odorant receptor repertoire, Joel D Mainland, Andreas Keller, et al. Nature Neuroscience, Early online Dec. 8, 2013. DOI: 10.1038/nn.3598 An open access version of the paper can be found in DukeSpace.


Synthetic gene networks that smell

Bioengineers have endowed a consortium of human cells with an artificial sense of smell, enabling the cells to detect, quantify, and remember the presence of gaseous volatile compounds in their environment.

Synthetic biologists have begun to adopt design principles inspired by natural and artificial computing strategies to program relatively sophisticated sensory, computation, and actuation modules with distinct functions into living cells 4 . However, the execution of programs that can rival natural biological systems, which have been fine-tuned by million years of evolution, has remained a challenge. Specifically, it remains difficult to endow individual cells with complex programs, in part because of limited cellular resources and lack of modularity in current technologies. Thus, instead of packing a single cell type with multiple genetic programs, approaches in which genetic programs are distributed among different cell types in cellular consortia, much like their natural counterparts, have gained attention 5,6,7 .


Priveste filmarea: Bicarbonat de sodiu + Otet (Ianuarie 2022).