Miros

Mirosul sau mirosul este unul dintre cele cinci simțuri specifice și face posibilă, prin chemoceptori , perceperea concentrației, calității și identității moleculelor volatile și a gazelor prezente în aer. Astfel de molecule se numesc odorante . Mirosul este legat funcțional de gust , așa cum se poate demonstra atunci când o răceală congestionează căile respiratorii, compromitând funcția olfactivă și asigurându-se că aproape toate alimentele au același gust. De asemenea, este legat de sistemul chemosenzorial general sau trigeminal. Cele trei simțuri ale mirosului, gustului și chemosenzorial general formează sistemul chemosensorial. Mirosul este cel mai studiat dintre cele trei sisteme chemosenzoriale.

Simțul mirosului la om

Sistemul olfactiv uman. 1: Bulb olfactiv 2: Celule mitrale 3: Os 4: Epiteliu nazal 5: Glomerul 6: Receptor olfactiv

Anatomie

Mirosurile intră în cavitatea nazală prin nări, ajung la epiteliul olfactiv, un strat subțire de celule situat într-o zonă îngustă a cavității nazale, între partea superioară a cornului nazal mediu, întregul corn nazal superior (și suprem dacă prezent) și bolta în peretele lateral, în timp ce pe peretele medial este prezentă în porțiunea superioară a septului nazal sub lamina cribrosa. O celulă olfactivă este un neuron bipolar cu soma alungită cu suprafața apicală (direcționată spre cavitatea nazală) constând dintr-o dendrită lungă care se termină cu un nod olfactiv din care se ramifică numeroși cili cufundați în mucusul nazal care acționează ca un mijloc de captarea și difuzia odoranților. Fiecare neuron olfactiv este separat de cel adiacent prin celule de susținere. Mucusul este secretat de glandele Bowman , ale căror adenomeri se găsesc în țesutul conjunctiv și ale căror canale care traversează epiteliul conjunctiv și olfactiv se deschid în cavitatea nazală, dar o anumită contribuție pare să provină și din celulele de susținere.

Filmul mucos care acoperă genele nu trebuie să fie rar sau excesiv, ar rezulta un deficit olfactiv. Pe suprafața apicală, neuronul olfactiv are un axon cu diametru mic, care nu este mielinizat și înconjurat de celulele de susținere care se intercalează între un neuron olfactiv și altul. Atașate la lamina bazală care separă epiteliul olfactiv de țesutul conjunctiv plasat mai adânc există celule stem capabile să se divizeze generând un alt stem nediferențiat și celule care se vor diferenția în neuroni olfactivi în cazul leziunilor care le afectează, care apar continuu din cauza iritanților și a toxicității substanțe care nu pot fi prinse nici de celulele epiteliului respirator care acoperă restul mucoasei nazale, nici de mucus (care printre alte molecule conține lizozimă , citocrom P450 și imunoglobuline ). Acestea sunt singurele exemple de celule stem capabile să se diferențieze autonom într-un tip de neuron.

Odorizantele se leagă de 10-20 de milioane de receptori așezați la suprafața cililor celulelor olfactive, ai neuronilor modificați și specializați, care proiectează în mod direct informații prin axonii lor către bulbul olfactiv, o structură nervoasă situată chiar deasupra lamelei cribroase. a etmoidului care continuă posterior cu tractul olfactiv. Axonii intră în bulbul olfactiv agregându-se în mănunchiuri mici acoperite cu celule olfactive de sprijin, care pătrund prin găurile din lamina cribrosa și formează nervul olfactiv (I), primul nerv cranian. În bulbul olfactiv axonii celulelor olfactive se sinapsează cu dendritele celulelor mitrale sau cu cele ale celulelor plume (neuronii de ordinul doi) formând structuri numite glomeruli. Un al treilea tip de celule, celulele granulare, intră în contact cu celulele mitrale și plume, modulându-și funcția; în special, sunt excitați de celulele mitrale și inhibă celulele de pană. De asemenea, primesc fibrele eferente din comisura anterioară și din trigonul olfactiv. Un al patrulea tip de celule sunt celulele periglomerulare care intră în contact cu glomerulii. Atât celulele granulare, cât și celulele periglomerulare sunt interneuroni. Axonii celulelor mitrale și ale celulelor plume se deplasează prin tractul olfactiv în fosa craniană anterioară, o parte din sinaptan la nucleul olfactiv anterior și apoi continuă de-a lungul tractului olfactiv îndreptându-se spre nucleul tractului olfactiv lateral sau către fâșia olfactivă medială și apoi proiectează spre comisura anterioară, alți axoni ai tractului olfactiv sinaptic lângă tuberculul olfactiv și apoi mergi la lobul piriform (o parte a lobului temporal), substanța perforată anterioară, hipotalamusul , uncusul , amigdala și cortexul entorhinal prin un sistem complex de căi neuronale a căror organizare și funcționare sunt încă mai obscure decât alte sisteme senzoriale.

Dintre toate sistemele senzoriale, simțul mirosului este singurul care nu prevede căi care vin direct de la receptorii primari care se proiectează către talamus înainte de a ajunge la o porțiune specifică a neocortexului . Cortexul piriform (sau lobul piriform) face parte, de asemenea, din archicortex și are trei straturi, spre deosebire de cele șase straturi ale neocortexului. Conexiunile sale extinse cu arheocortexul sugerează că simțul mirosului a fost unul dintre primii care s-au dezvoltat la ființele vii. Cortexul piriform are axoni care se proiectează spre talamus și apoi de la acesta către zonele asociative ale neocortexului orbitofrontal responsabile de percepția conștientă a durerii. Cortexul entorhinal proiectează amigdala către talamus și hipotalamus către formațiunile hipocampice, care sunt responsabile de percepția emoțională a mirosului. Nu este clar dacă regiuni precum bulbul olfactiv sau cortexul piriform au o organizare somatotopică în raport cu mirosurile specifice sau caracteristicile lor generale (cum ar fi dulceața sau amărăciunea).

Percepţie

Diagrama epiteliului olfactiv

Deși simțul mirosului uman este considerat capabil să discrimineze aproximativ 10 000 de mirosuri diferite, acest simț este adesea considerat cel mai puțin dezvoltat din specia noastră și într-adevăr, multe animale reușesc să ne depășească prin abilitățile lor olfactive. Acest lucru se datorează parțial numărului de receptori pe care îl posedă, dar și extinderii mai mari a epiteliului olfactiv (la om este de aproximativ 5 cm ² per nară), unei dimensiuni mai mari a structurilor legate de acest sens și unei mai mari porțiune din creierul anterior dedicat. Omul poate percepe prezența unui miros în funcție de concentrația acestuia, care variază pentru fiecare moleculă luată în considerare. Etanolul , de exemplu, trebuie să aibă o concentrație de cel puțin 2 mM (milimoli) pentru a fi perceput, dar alți odoranți au nevoie doar de fracțiuni de nanomoli , o diferență de cel puțin un milion de ori. Odorizantele transmit senzații de miros foarte diferite și există diferite clasificări utile pentru a grupa fiecare odorant într-o anumită categorie.

Cu toate acestea, utilitatea lor este relativă în unele cazuri, deoarece unele substanțe odorante provoacă o modificare notabilă a percepției mirosului în funcție de concentrația lor, astfel încât la concentrații scăzute pot fi plăcute și la concentrații mari pot avea miros acru (indolii sunt unul dintre cele mai bune exemple in acest sens). Cea mai utilizată clasificare este cea a lui Amoore, întocmită la începutul anilor 1950. Împarte substanțele odorante în următoarele categorii: camforaceu ( camfor ), eteric ( cloroform ), floral ( vanilină ), mentat (naftalină), mosc ( clorobenzen ), înțepător, putrid ( butirat ) și pământesc ( geosmin ). O singură moleculă nu produce întotdeauna un singur miros, dar oamenii percep uneori un grup de molecule (de obicei din aceeași sursă) ca un miros unic. Un deficit chimiosensibil în miros, adică imposibilitatea de a percepe un anumit tip de miros, se numește anosmie ; această afecțiune se poate datora lipsei transcripției unei gene care codifică receptorul specific pentru acel tip de odorant care nu este perceput sau pentru o proteină care interacționează cu acesta. Capacitatea de a distinge odoranții tinde să scadă semnificativ odată cu îmbătrânirea (la adulții peste 70 de ani este redusă la jumătate comparativ cu adolescenții) și cu unele patologii precum alimentația, tulburările psihologice, neurologice și uneori diabetul .

Răspunsuri psiho-fiziologice la odoranți

Deși unii odoranți nu declanșează niciun răspuns fiziologic semnificativ, alții posedă această capacitate, de exemplu, facilitează salivația, motilitatea gastro-intestinală sau induc greață și vărsături, precum și pot determina răspunsuri comportamentale, de exemplu, sunt determinați riturile de împerechere și reproducere. alte lucruri, din producția de feromoni și absorbția lor de către organul vomeronazal . Oamenii de știință au opinii contradictorii cu privire la funcționarea sa la oameni, de fapt, după unii, nu ar funcționa, chiar dacă este prezent; pe de altă parte, conform opiniei altor oameni de știință, organul vomeronazal ar fi funcțional, dar cu o capacitate mult mai redusă în comparație cu cele ale animalelor. Mai mult, feromonii umani , deși prezenți în genom , sunt pseudogeni și nu sunt transcrisați. Cu toate acestea, se știe că grupurile de femei aflate în condiții de promiscuitate tind să-și sincronizeze ciclurile menstruale, rezultat care poate fi obținut și prin expunerea la transpirația feminină; sincronizarea pare să se încheie dacă sunt expuși la transpirația masculină. Bărbații și femeile activează diferite zone cerebrale, în special hipotalamice, atunci când sunt expuși la hormoni sexuali masculini sau feminini. Sugarii folosesc acest sens, dezvoltat în special la o vârstă fragedă, pentru a-și distinge mama de alte femei.

Receptorii olfactivi

Receptorii olfactivi sunt receptori cuplați cu proteine G (GPCR) și ca atare posedă șapte domenii transmembranare hidrofobe, un domeniu de legare pe suprafața extracelulară și un domeniu de interacțiune cu o proteină G specifică în cea intracelulară, constând din normă din porțiunea C-terminală . La om există aproximativ 950 de receptori olfactivi diferiți distribuiți pe toți cromozomii (în special pe cromozomii 1, 6, 9, 11, 14 și 19) cu excepția 20, 22 și Y, un număr similar cu cel al nematodului microscopic Caenorhabditis elegans și puțin mai mult în ciuda acestui fapt, jumătate dintre cei găsiți la șoareci sunt cea mai mare familie de gene din întregul genom uman (aproximativ 4% din gene). Genele care codifică receptorii olfactivi la mamifere nu posedă introni, spre deosebire de cei din nevertebrate. Unele gene care codifică receptorii olfactivi, deși prezenți și funcționali, nu sunt transcrise. La om, numărul lor atinge 60% din genele care codifică receptorii olfactivi, ceea ce înseamnă că doar aproximativ 400 din cele 950 de gene sunt transcrise. Nu se știe de ce numărul de gene care codifică receptorii olfactivi variază considerabil între diferitele specii (până la 2.000 la unele rozătoare, aproximativ 60 la Drosophila melanogaster ) și nici de ce la unele specii, inclusiv la om, cele mai multe dintre ele nu sunt transcrise. Se pare că în epiteliul olfactiv uman un anumit tip de receptori olfactivi este preferențial exprimat într-o anumită zonă a epiteliului și că această zonă este simetrică în cele două cavități nazale. Fiecare receptor olfactiv este specific pentru un singur odorant sau pentru un grup foarte mic de molecule.

Receptorii olfactivi sunt stimulați atunci când moleculele din aer se dizolvă în mucusul care le înconjoară.

Transducție olfactivă

Transducția olfactivă are loc în cilii neuronilor olfactivi. Cilii acestor neuroni nu au un citoschelet care îi face mobili ca cei prezenți pe celulele de păr ale epiteliului respirator, dar sunt totuși utile pentru creșterea suprafeței de contact a celulei cu substanțele odorante captate sau dizolvate în mucus. Un parfumant se leagă de receptorul său specific de pe suprafața exterioară a genelor, fie direct, fie cu un mecanism încă neclar care implică unele proteine de legare specifice pentru unele substanțe odorante care transportă aceste molecule de la mucus la receptor. Legarea odorantului de receptorul GPCR specific îi permite să interacționeze cu o proteină G _olf , exprimată numai de neuronii olfactivi; subunitățile β și γ ale proteinei se detașează de subunitatea α (care are GTP legat) care în schimb intră în contact cu adenilat ciclaza, activând-o. ATP care consumă adenilat ciclază produce un număr mare de molecule AMPc care la rândul lor se leagă de canalele de Ca ²⁺ și Na ⁺ reglate de nucleotidele ciclice, acestea deschizându-se provocând un aflux de ioni de Ca ²⁺ și Na ⁺ în citoplasma celulară datorită gradientului electrochimic și deci depolarizarea acestuia. Depolarizarea este favorizată și de aceiași ioni Ca ²⁺ care se leagă de canalele de clor, deschizându-le și permițând Cl ^- să scape din citoplasmă în spațiul extracelular, făcând potențialul intern și mai pozitiv. Condițiile inițiale sunt restabilite prin intermediul unor mecanisme de adaptare care includ hidroliza AMPc la 5'-AMP de către o fosfodiesterază, ceea ce determină închiderea canalelor Ca ²⁺ / Na ⁺ , complexul Ca ²⁺ -calmodulină se poate lega de același canal reducându-și afinitatea pentru AMPc, în cele din urmă celula expulzează excesul de Ca ²⁺ și recuperează Na ⁺ pierdut printr-un schimbător de Ca ²⁺ / Na ⁺ , făcând potențialul negativ să revină.

Transducția poate avea loc și prin calea PIP2 / fosfolipază C. În acest caz, molecula odorantă se leagă de GPCR, care la rândul său activează proteina G _olf așa cum s-a descris deja; totuși, în acest caz, subunitatea α, legată de GTP, activează fosfolipaza C , o enzimă care împarte PIP ₂ prezent în membrana plasmatică în diacilglicerol (DAG) și inozitol trifosfat (IP ₃ ). La rândul său, DAG activează protein kinaza C (PKC) în timp ce IP ₃ deschide niște canale Ca ²⁺ prezente pe membrana reticulului endoplasmatic dur , provocând scurgerea acestui ion în citoplasmă.

Este important să rețineți că numărul potențialelor de acțiune declanșate de un neuron olfactiv, precum și perioada de latență și durata de răspuns, se modifică odată cu concentrația odorantului. Mecanismele de adaptare a unui neuron olfactiv la prezența continuă a aceluiași miros, care îl determină să declanșeze mai puține potențiale de acțiune, explică de ce atunci când se pătrunde într-un mediu pătruns de un miros (de exemplu un parfum sau fum de țigară) se simte ușor, dar după o anumită perioadă de timp se percepe din ce în ce mai puțin.

Bulbul olfactiv

Bulbul olfactiv este prima stație de procesare a informațiilor purtate de neuronii olfactivi. Axonii acestor celule se formează în interiorul bulbului olfactiv, împreună cu dendritele celulelor mitrale, celulele plume (neuronii de ordinul doi), celulele granulare și celulele periglomerulare (interneuroni), structuri cunoscute sub numele de glomeruli olfactivi. Axonul fiecărui neuron olfactiv este distribuit către un singur glomerul și mii de axoni de neuroni olfactivi converg către fiecare glomerul, care posedă totuși același tip de receptor pe cilii; aici axonii se sinapsează cu dendritele primare ale celulelor penei sau celulelor mitrale. Pe fiecare dendrită primară a unui neuron de ordinul al doilea, 100-1.000 de neuroni olfactivi fac sinapse, astfel apare o convergență puternică.

Trebuie amintit că, de obicei, neuronii olfactivi care exprimă același receptor olfactiv se găsesc aproape împreună în mucoasa olfactivă, deși există un anumit grad de suprapunere între diferitele zone, care nu poate fi clar distins, astfel încât chiar și la nivelul olfactivului bulb este Este posibilă reconstituirea unei hărți olfactive în care fiecare zonă a mucoasei olfactive care răspunde la un odorant specific (mai precis epitopul unui odorant) este reprezentată de o combinație specifică de glomeruli.

Celulele periglomerulare, prin sinapse dendro-dendritice, intră în contact cu celulele mitrale sau celulele plume și le inhibă (prin inhibare laterală), crescând puterea de rezolvare a sistemului olfactiv, adică posibilitatea de a distinge un anumit miros de altul. La un nivel mai profund al bulbului, celulele granulare pot fi activate de celulele mitrale, odată activate aceste interneuroni inhibă celulele mitrale prin stabilirea sinapselor dendro-dendritice. Celulele granulare și celulele periglomerulare primesc, de asemenea, fibre eferente care își modulează activitatea din nucleul olfactiv, zona preoptică, cortexul piriform, hipotalamusul , nucleii rafei și locus coeruleus .

Simțul mirosului nou-născutului

O mulțime de informații despre ceea ce îl înconjoară, nou-născutul trage din simțul mirosului. La câteva ore de viață, nou-născutul poate diferenția stimulii olfactivi precum: anason , trandafir , petrol , alcool și elaborează amintiri mirositoare. A putea distinge mirosurile este important pentru un nou-născut, deoarece îl ajută să se orienteze către sursa de hrană și îl ajută să formeze primele forme de interacțiune socială, în special în formarea legăturii de atașament cu mama. Un biberon de două săptămâni hrănit se va orienta spre mirosul sânului unei femei care alăptează, mai degrabă decât spre cel al unei femei care nu alăptează. Femeia care alăptează, de fapt, emite stimuli olfactivi care sunt captivanți pentru un nou-născut care este hrănit cu biberonul. De asemenea, la vârsta de șase zile, sugarul preferă un tampon impregnat cu mirosul sânului mamei decât un tampon impregnat cu mirosul sânului unei alte asistente.

Copilul preferă acele mirosuri pe care le asociază cu situații plăcute. Când alte canale senzoriale, cum ar fi cele vizuale sau auditive, nu permit o discriminare clară, simțul mirosului permite deja schimburi invizibile. În relația sugar-asistentă, aceasta din urmă înregistrează și mirosurile și le ia în considerare. Un studiu științific a arătat că 60% dintre mamele nou-născuților de la 1 la 10 zile și-au recunoscut cămașa copilului printre altele identice ale copiilor de aceeași vârstă. Un alt experiment a arătat că 30 de minute de contact direct cu nou-născutul în primele șase ore după naștere sunt suficiente pentru ca mama să stabilească recunoașterea olfactivă a nou-născutului. Cu cât emoția este mai intensă, cu atât informațiile olfactive vor fi memorate rapid.

Simțul mirosului la animale

În timp ce la om rolul mirosului ca instrument de cunoaștere a mediului înconjurător are un caracter secundar, la animale este un instrument indispensabil pentru activități fundamentale precum vânătoarea, localizarea partenerilor, însoțitorilor și prădătorilor. La unele fluturi , parfumul femelei poate atrage masculul din vânt de la mulți kilometri distanță.

La animale, receptorii olfactivi au locații anatomice diferite în funcție de caz, la insecte, de exemplu, sunt pe antene, la pești la suprafața corpului. La vertebratele scăzute, în care simțul mirosului are o importanță mai mare decât la mamifere, cea mai evoluată componentă a creierului este un centru predominant olfactiv.

Simțul mirosului sexual

Oamenii, precum și alte mamifere, au un al doilea organ nazal, distinct de epiteliul olfactiv principal, care este redenumit „ nas sexual ” sau „organ vomeronasal”. ^[1] Sarcina acestui organ este de a detecta anumite substanțe chimice, cum ar fi feromonii , care sunt capabili să influențeze reacțiile sexuale, reproductive și sociale ale unui individ. Adesea aceste substanțe sunt eliberate de femele dintr-o anumită specie și ajung să activeze, ca în cazul șoarecilor , un răspuns aproape înnăscut din partea masculilor . Unele teste de laborator au făcut posibilă verificarea faptului că animalele virgine , private de neuronii acestui organ, își pierd capacitatea de împerechere. Cercetările au arătat că neuronii sistemului vomeronazal își trimit impulsurile către o zonă a creierului (controlând răspunsurile emoționale și comportamentele înnăscute), alta decât cea care primește semnale de la epiteliul olfactiv ( cortexul olfactiv ). ^[1]

Patologii ale sistemului olfactiv

Modificările simțului mirosului ( disosmii ) constau în percepția modificată a mirosurilor și se găsesc în condiții fiziologice precum sarcina, condiții de mediu precum variația presiunii atmosferice sau condiții patologice precum deformarea cavităților nazale. Dysosmias poate reduce pragul de percepție totală sau parțială a mirosurilor ( hyposmias ) sau distorsionare percepției (parosmias), cacosmia este percepția mirosului neplăcut cauzat de procese patologice sau neuropatii, cu anosmie definim pierderea totală a capacității de a unul percepe sau mai multe mirosuri.

COVID-19 și parosmie

Potrivit unei cercetări recente, 7% dintre bolnavii de COVID-19 declară că au avut simptome de parosmie , cum ar fi cafeaua cu miros de benzină sau carne proaspătă cu miros de carne putrezită ^[2] .