Восприятие запаха

      Сегодня известно, что феромоны присутствуют в запаховом портрете практически всех наземных живых организмов. Эти вещества вносят в запаховый портрет определенные элементы химической коммуникационной связи, посредством которой происходит доставка сообщений о видовой принадлежности живого организма, его функциональном состоянии, и даже о намерениях. Если у позвоночных восприятие запаха происходит в сочетании с другими видами рецепции – слухом и зрением, то у насекомых феромон может быть одним из главных элементов информационной связи. Такие вещества чрезвычайно сильно влияют на поведенческие функции. В мире насекомых язык запахов наиболее развит. Имея небольшие размеры, они обладают поразительной способностью воспринимать большое число запахов даже на относительно большом расстоянии.

      Если  обратиться к рассмотрению объектов неживой природы, которые также  обладают запахом, то придется вспомнить, что понятие запах связано  с определением дисперсной среды  состоящей из мельчайших частичек определенным образом собранных в газовую  оболочку – ауру. В сущности, объект живой и неживой природы можно отличить по наличию внутренних процессов, направленных на сохранение структуры. Живые объекты, иначе говоря, живые организмы, постоянно стремятся сохранить неизменность внутренней структуры. Внутри живого организма постоянно протекают разнообразные обменные процессы, которые непосредственно связаны с окружающей средой. Наличие таких процессов и их связь с окружающей средой проявляются по-разному, в частности, в форме создания специфической газовой среды – запаховой ауры.

      Для объектов неживой природы характерна некоторая статичность состояния. В зависимости от физических и  химических свойств объекта его  внутренние характеристики меняются относительно слабо и медленно. Свойства гранитной  пароды мало изменяются в течении очень продолжительного времени, а вот запах может меняться. В данном случае запах рассматривается как физико-химическая характеристика поверхности, но в некоторых случаях уместно говорить и о структурном запахе.

      Изменение внешних условий среды или свойств гранитной поверхности может привести к изменению запахового портрета. Это может произойти, например, в том случае, когда такая гранитная порода покрыта лесным мхом. Исходный запах горной породы будет в значительной мере перекрываться растительным запахом. В другом случае, когда гранитная порода, входящая в состав некоторого архитектурного ансамбля располагается в городе, будет формироваться запаховый портрет пленочных покрытий антропогенного происхождения. Надо полагать, что исходный запах гранитной породы все же остается, но оказывается сильно измененным поверхностными процессами, протекающими при участии различных внешних факторов среды.

      Основным, но не полным и всеобъемлющим отличием объектов не живой и живой природы, является отсутствие внутренних процессов самовоспроизведения, регулируемых большим числом специальных систем. Если для большинства объектов не живой природы важны кристаллографические законы, определяющие подобие и способы компоновки отдельных элементов, то для биологических структур важны биофизические законы функционирования отдельных подсистем, обеспечивающих нормальное развитие всего организма.

      Отклонение  от заданного правила построения твердого тела приводит к воспроизводству  совсем новой кристаллической структуры, с иной физико-химической характеристикой. Поверхность такого вновь образованного тела, возможно, будет иметь другие свойства, которые танут причиной создания иного запахового портрета.

      Для живых организмов, отклонение в работе внутренних подсистем организма, в  целом ряде случаев, можно установить по изменению параметров внешнего кожного газового обмена с окружающей средой. Это означает, что при нарушениях в работе внутренних подсистем возникает специфический запах на поверхности тела. Запах живого организма также связан и с возрастными изменениями. С течением времени интенсивность, направленность внутренних процессов саморегуляции меняется и как следствие появляется новый запах.

      Наличие, в определенном смысле, взаимосвязи  объектов живой и неживой природы  обнаруживается именно при формировании понятий запаха. Запах как средство коммуникации живых организмов между собой и с окружающим миром, чрезвычайно важен. Относительная простота создания хемокоммуникационных связей посредством запаха, делают его универсальным средством общения не только в различных средах обитания, но и для большого числа живых организмов населяющих огромные пространства биосферы. Не зависимо от вида организма, характеристик окружающего пространства каждый участник коммуникационной среды получает в дар от природы возможность создавать и принимать информационные сообщения. Совсем не обязательно чтобы каждый участник коммуникационной сети связи обладал возможностью понимать всех ее представителей. Достаточно чтобы существовала возможность общаться внутри вида, а от некоторых представителей других видов получать соответствующие послания.

      Надо  полагать, что не все сообщения  создаваемые в такой среде  общения представляют интерес. Каждый вид живых организмов отбирает из коммуникационной среды необходимые сообщения и формирует свои. Язык химических веществ, воспроизводимых специальными подсистемами живого организма, позволяет организовать общение различных видов на очень большой территории совместного обитания. Это удивительно, когда новая семья муравьев создает свой дом с учетом не только обширности ресурсов питания, но и наличии врагов на выбранной территории. 

      ***

      Понятие запах непосредственно связано  с процедурой восприятия специфического фактора окружающей среды, который  выражен в виде химического вещества. Обнаружение такого фактора в окружающем пространстве происходит посредством специальной сенсорной системы живого организма. Под действием внешнего фактора в рецепторах сенсорной системы возникают электрические потенциалы, которые вызывают возбуждение нервных афферентных волокон. Каждое нервное волокно имеет связь с несколькими периферическими рецепторами, образующими рецептивное поле. Активность большого числа нервных волокон суммируется в определенных сенсорных центрах. У человека такие центры сосредоточены в головном мозге. В результате деятельности сенсорного центра возникает ощущение восприятия, в данном случае, запаха.

      Многие  годы ученые пытались создать систему  сенсорных рецепторов для искусственного носа. И, наконец, им удалось сконструировать  простой бионический нос на основе 19 оптических фибрилл, каждая из которых покрыта различными флуоресцирующими соединениями, содержащими краситель Нильский красный. Каждый из флуорохромов способен испускать свет разной длины волны и с разной интенсивностью, когда встречается с молекулой вещества-одоранта. И таким образом, каждый запах создает уникальный спектр флуоресценции в искусственном органе обоняния. После того, как информация об интенсивности, длине волны и различии между сигналами в начале и конце воздействия поступает в компьютер, специальная программа, имитирующая действие нервных сетей в головном мозге, начинает работать, анализируя запах. Компьютер запрограммирован на распознавание множества запахов и узнает их довольно точно.

      Где можно использовать такую систему? По-видимому, прибор найдет широкое применение в медицине и сможет также проводить оценку уровня загрязнения окружающей среды. Более важным представляется для ученых возможность с помощью искусственного носа лучше понять работу нашего собственного.

      Литература:

1. Бронштейн А.А. "Обонятельные рецепторы позвоночных", Л., 1977,
2. Тамар Г. "Основы сенсорной физиологии", М., 1976.
3. http://www.leffingwell.com/olfact5.htm
4. http://www.sciencenet.org.uk/database/Social/Senses/s00164c.html

      5.   http://uchi.narod.ru/fak/tss/telmed/nauka-cgo-zapah-01.html