Zmysły chemiczne

Zmysły chemiczne
Cztery kategorie czucia
chemicznego:
- Wspólne czucie chemiczne
- Receptory wewnętrzne
- Smak
- Węch
Threadfins rodzina Polynemidae
Narząd smaku
Rozkład brodawek z
kubkami smakowymi na
języku
Rodzaje brodawek z
kubkami smakowymi
1, 2 – komórki wspomagające
3 – receptory smakowe (ok. 100 w kubku)
4 – komórki podstawne
Cztery smaki
Wrażenia smakowe można podzielić na cztery rodzaje smaku: słodki, słony, kwaśny i gorzki.
Podsumowanie
mechanizmów transdukcji w
receptorach smaku. Jony
wodorowe (dla smaku
kwaśnego) i sodowe (dla
smaku słonego)
bezpośrednio oddziałują z
kanałami jonowymi
zmieniając potencjał
błonowy komórek
receptorowych. Dla smaku
słodkiego i gorzkiego istnieją
białkowe miejsca
receptorowe połączone z
białkiem G. Kompleks cząsteczka substancji
smakowej –miejsce
receptorowe aktywuje białko
G rozpoczynając kaskadę
procesów prowadzących do
zmiany przepuszczalności
błony.
Umami
Prof. Kikunae Ikeda
III wydanie, 1992: „...Monosodim
glutamate may represent a fifth
category, but this is controversial”.
IV wydanie, 2000: „...Some
consider the taste of monosodim
glutamate to represent a fifth
category of taste stimuli, umami.”
Nature, 444, 287 (16 November 2006):
„The sense of taste comprises at least five
distinct qualities: sweet, bitter, sour, salty,
and umami, the taste of glutamate. „
Drogi smakowe
Droga smakowa:
- język
- nerw VII, IX
- jądra pasma samotnego
(rdzeń kręgowy)
- jądro brzuszno – tylne
przyśrodkowe (wzgórze)
- kora smakowa - zakręt
zaśrodkowy, wyspa –
bruzda boczna (kora
mózgowa)
Kodowanie informacji smakowej
wzorzec (pattern) aktywności
smak
w populacji włókien aferentnych
(across fiber patterns)
węch
smak
czucie
Wrażenie smakowe
Odpowiedzi pojedynczych włókien nerwowych chorda tympani u
świnki morskiej na wybrane substancje. Każde włókno odpowiada
najlepiej na jeden smak ale może tez odpowiadać na inne smaki
Labelled line vs. across - fibre
„Recent molecular and functional studies in mice have demonstrated that different TRCs define the
different taste modalities, and that activation of a single type of TRC is sufficient to encode taste quality,
strongly supporting the labelled-line model.”
Jayaram Chandrashekar, Mark A. Hoon, Nicholas J. P. Ryba and Charles S. Zuker The receptors and cells
for mammalian taste. Nature 444, 288-294 (16 November 2006)
Rozpoznawanie smaku
Rozpoznawanie smaku jest jednym z najbardziej złożonych ludzkich zachowań
Z: Gordon M. Shepherd Smell images and the flavour system in the human brain Nature 444, 316-321(16 November 2006)
Nauka w kuchni
Nieświadome rozpoznawanie zapachu leży u podstaw percepcji smaku. W oparciu o neuronalne podstawy smaku
powstają przepisy kulinarne.
Wdech i wydech
Węch ma dualną naturę – odbiera sygnały z zewnątrz (orthonasal) oraz z wnętrza ciała
(retronasal). Orthonasal aktywuje się przy wdechu (przez nos) i odpowiada za odbiór
zapachów z otoczenia. Retronasal aktywuje się podczas wydechu (przez nos) i
odpowiada za odbiór zapachu z jamy ustnej. Składa się on na wrażenie smaku jedzenia.
Z: Gordon M. Shepherd Smell images and the flavour system in the human brain Nature 444, 316-321(16 November 2006)
Układ węchowy
Nabłonek węchowy
Receptory węchowe. Rzęski komórki receptora
Transdukcja w receptorach węchowych
Transdukcja odbywa się w
rzęskach. Miejsca
receptorowe są związane z
białkami G. Aktywacja
białka G uruchamia cykl
transdukcji zakończony
otwarciem/zamknięciem
kanałów jonowych.
Nabłonek węchowy
człowieka zawiera ok.
1000 różnych molekuł
receptorowych.
Mechanizm transdukcji
Zapis patch-clamp aktywności komórki węchowej w trakcie 150 ms stymulacji zapachem (strzałka). IBMX,
zwiększający stężenie cAMP pobudza komórkę podobnie jak zapach, co świadczy o udziale cyklicznych
nukleotydów w bramkowaniu kanałów jonowych w procesie transdukcji.
Odpowiedź receptorów węchowych
Połączenia w opuszce
węchowej: OSN –
receptory węchowe, GL –
kłębuszki, T – komórki
kępkowe (tufted cells), M –
komórki mitralne (mitral
cells), Gr - komórki
ziarniste (granule cells).
Różne rodzaje odpowiedzi komórki węchowej i komórki mitralnej u salamandry.
Mapy zapachów
Zapach, po części, jest kodowany jako przestrzenna rozkład aktywności w opuszce węchowej. A. Mapowanie
informacji z receptorów węchowych na opuszkę węchową. B. Mapy pobudzenia (fMRI) opuszki węchowej u
myszy przez aldehydową rodzinę zapachów.
Organizacja kłębuszków
Model przetwarzania zapachów. Neurony
czuciowe o podobnej czułości na bodźce
zapachowe wysyłają aksony do tych samych
kłębuszków.
Konwergencja wejść w kłębuszkach oraz
procesy wewnątrz- i miedzy-kłębuszkowe
prowadzą do zawężenia odpowiedzi neuronów
projekcyjnych (dolny rysunek) w stosunku do
odpowiedzi neuronów czuciowych.
System węchowy człowieka
Komórki mitralne i kępkowe w opuszce węchowej wysyłają
projekcje do kory węchowej. Istnieje również równoległa droga do
kory (accesory olfactory cortex AOB) z vomeronasal organ (VN0).
Kora węchowa podzielona jest na 5 obszarów, każdy posiada inne
funkcje i projekcje. Anterior olfactory nucleus (AON) – centrum
sumujące wejścia z dwóch opuszek, kora gruszkowa (piriform
cortex PC) rozróżnianie zapachu, Olfactory tubercle otrzymuje
wejścia dopaminergiczne ze śródmózgowia, ciało migdałowate
(amygdala) otrzymuje wejścia z obu dróg węchowych, kora
śródwęchowa (entorhinal cortex) otrzymuje wejścia węchowe i
przekazuje je do hipokampa.
Zapach kobiety…
Feromony:
(1)
Wydzielane przez ciało
(2)
Rozpoznawane przez inne osobniki tego samego gatunku
(3)
Wpływają na układ neuroendokrynologiczny
(4)
Wpływają na zachowanie/funkcje rozrodcze
Zapach kobiety…
Aktywcja mózgu mierzona metodą PET u kobiet i
mężczyzn, pod wpływem wąchania hormonów. AND –
pochodna testosteronu. EST – pochodna estrogenu.
Wyniki pokazują silne zróżnicowanie aktywowanych
obszarów podwzgórza w zależności od płci. EST może
wywołać aktywację kory w stężeniach nie węchowych,
może on być więc nie związany z zapachem.
Ivanka Savic, Hans Berglund, Balazs Gulyas, and Per Roland. Smelling of Odorous Sex Hormone-like Compounds
Causes Sex-Differentiated Hypothalamic Activations in Humans, Neuron, Vol. 31, 661–668, August 30, 2001