Человеческий мозг. От аксона до нейрона.
Шрифт:
Общая чувствительность в целом отвечает за восприятие физических факторов окружающей среды — механических сил и разницы температур. Два из специализированных органов чувств — глаз и ухо — также реагируют на физические факторы — световые и звуковые волны соответственно.
Особняком стоят органы, воспринимающие ощущения вкуса и запаха. Эти органы воспринимают и различают химическое строение молекул. Другими словами, из двух веществ, попавших на поверхность языка, имеющих одинаковую температуру, оказывающих на язык одинаковое давление, одно будет стимулировать возникновение множества нервных импульсов, а второе нет. Единственная разница между этими веществами заключается в их химическом строении. То же самое относится к двум парам, которые мы вдыхаем через нос. По этой причине обоняние и вкус объединяются в группу химических ощущений. Язык — это орган, ответственный за восприятие вкуса. Поверхность языка покрыта мелкими выростами, которые называются сосочками. Сосочки, расположенные на краях и кончике языка, малы и при рассмотрении под микроскопом имеют коническую форму, напоминая по форме шляпку гриба, и называются поэтому грибовидными. Именно эти сосочки придают языку характерную бархатистость. Ближе к задней части языка сосочки становятся крупнее, поверхность его приобретает шероховатость. Эти сосочки окружены желобками, подобно тому, как крепости окружены рвом. Это желобовидные сосочки.
Рецепторы вкуса образуют скопления, называемые вкусовыми почками. Эти скопления располагаются на поверхности сосочков и на близлежащих участках слизистой оболочки полости рта. Вкусовые почки представляют собой пучки клеток, образующих яйцевидную структуру с порой на вершине. Описано четыре типа вкусовых почек. Каждый тип реагирует на особую совокупность веществ, а их сигналы интерпретируются центральной нервной системой как определенные характеристики вкуса.
Принято классифицировать вкус на четыре основные категории — сладкое, соленое, кислое и горькое. Каждый вкус вызывается воздействием определенных групп веществ. Сладость мы ощущаем под воздействием Сахаров, солоноватость — под воздействием некоторых неорганических ионов, кислоту ощущаем, простите за каламбур, под действием кислот, а горечь — под действием алкалоидов. Польза такой классификации очевидна. Сахар является важной составной частью пищи. Он легко всасывается и быстро используется организмом для получения энергии. Любая естественная пища, имеющая сладкий вкус, кажется нам вкусной, а таламус интерпретирует ее как приятную.
Напротив, кислота свидетельствует о том, что плод, который мы сорвали, еще не созрел и не накопил того количества сахара, который вскоре придаст плоду сладкий вкус. Таламус интерпретирует такой вкус как неприятный. Это правило еще более верно в отношении горького вкуса, присутствие алкалоидов в пище говорит о том, что она потенциально ядовита, и действительно большинство алкалоидов ядовиты и имеют весьма горький вкус. Поэтому горечь воспринимается как неприятный вкус. Горький кусок немедленно выбрасывается, чаще всего его даже не глотают, а выплевывают.
Солоноватость есть прямая мера содержания в пище минеральных веществ. Ионы натрия и хлора, составляющие вместе поваренную соль, которая дала название вкусовому ощущению, являются самыми распространенными ионами, содержащимися практически в любой пище. Будет ли соль приятной на вкус, зависит от концентрации соли в крови. Если содержание соли низко вследствие уменьшения ее поступления с пищей либо вследствие повышенных потерь, то поваренная соль кажется нам очень вкусной.
Разные типы вкусовых почек распределены на языке неравномерно. Кончик языка лучше всего различает сладость, а задняя часть его больше всего чувствительна к горечи. Ощущения соленого и кислого лучше всего воспринимаются по краям языка. Не одинаково чувствителен язык и к разным модальностям вкуса. Менее всего язык чувствителен к сладкому. Концентрация сахара в жидкости должна превысить 1:200, чтобы мы начали ощущать жидкость как сладкую. Это разумно, так как, если пища представляется нам сладкой, несмотря на такую притупленную чувствительность к сладкому, значит, она содержит значительное количество энергетического материала и ее стоит есть.
Соленое не так ценно для организма, как сладкое; соль мы чувствуем, когда ее концентрация в растворе начинает превышать 1:400. Кислота, как еще менее желательная составляющая часть пищи, улавливается нами в виде ионов водорода при его концентрации, превышающей 1:130 000. И наконец, самое неприятное ощущение, горечь, вызывается при весьма низких концентрациях алкалоидов в растворе. Чувство горечи — самое тонкое у человека. Например, одна часть хинина, приходящаяся на 2 000 000 частей воды, придает раствору отчетливо горький вкус. Вы заметили, что я все время говорю о растворах? Дело в том, что для того, чтобы мы почувствовали вкус какого-либо вещества, оно должно сначала раствориться в слюне или в воде. Если положить на абсолютно сухой язык абсолютно сухой кусок сахара, мы не почувствуем никакого вкуса. Крахмал, который состоит из сахаров, нерастворим, и поэтому не имеет вкуса.
Каким именно способом то или иное вещество стимулирует ощущение того или иного вкуса, неизвестно. Тот факт, что многие вкусовые ощущения стимулируются огромным количеством различных веществ, нисколько не помогает пролить свет на решение проблемы. Самым регулярным и у играет роль в ощущении вкуса еды. Однородный желеобразный десерт кажется вкуснее, чем отвратительные комья того же состава. Жирная пища часто кажется отталкивающей, хотя масло само по себе не обладает неприятным вкусом.
Однако самый большой вклад в неприятные свойства пищи вносит ощущение, обусловленное восприятием запаха, к рассмотрению которого мы сейчас перейдем.
Запах отличается от вкуса дальностью восприятия. В то время как восприятие вкуса требует непосредственного физического контакта вещества с поверхностью языка, запах действует на большом расстоянии. Самка мотылька привлекает самца с расстояния полумили, выделяя в воздух определенные пахучие вещества. (Хотя восприятие запаха не требует прямого контакта твердого или жидкого вещества с организмом, он воспринимает молекулы паров этого вещества. Эти молекулы контактируют с организмом, так что и в данном случае имеет место прямой контакт, хотя и в несколько измененном виде. Однако, поскольку мы, как правило, не осознаем присутствия паров так, как мы чувствуем присутствие твердых или жидких веществ, и поскольку пары проделывают с током воздуха дальний путь, прежде чем попасть в наш организм, будет довольно сказать, что запах воспринимается организмом на большом расстоянии.) Таким образом, запах — это модальность, оказывающая воздействие на дальнем расстоянии.
Другие сенсорные модальности можно дифференцировать подобным же образом. Тактильные ощущения, чувство давления, боль — все эти ощущения требуют прямого контакта с раздражающими агентами, во всяком случае как правило. В меньшей степени это относится к ощущению температуры, так как тепловое воздействие может передаваться и на расстоянии. Вы можете уловить тепло, которое излучает горячая печь в другом конце комнаты, и вы определенно чувствуете тепло, исходящее от солнца, которое удалено от нас на расстояние 93 000 000 миль. Но восприятие тепла (и, в меньшей степени, холода) на больших расстояниях требует большой его интенсивности, и для того, чтобы определить температуру какого-либо не слишком горячего предмета, нам для этого обычно приходится прикоснуться к нему. (Холод не является феноменом, независимым от тепла. Это просто его недостаток. Вы улавливаете тепло, воспринимая кожей излучение тепла от какого-то источника. Вы чувствуете холод, когда кожа сама начинает излучать тепло в окружающую среду, — в первом случае температура кожи повышается, во втором снижается. Огонь имеет температуру на 600 °C выше, чем температура нашей кожи, но нам редко приходится в обыденной жизни сталкиваться с предметами, которые были бы холоднее нашей кожи больше чем на 100 °C. Именно поэтому мы на расстоянии воспринимаем тепло лучше, чем холод.)
Два оставшихся чувства — слух и зрение — в чем-то подобны восприятию запаха, так как слуховые и зрительные стимулы воспринимаются на больших расстояниях. Но для большинства млекопитающих именно восприятие запаха является наиболее важным. Обоняние имеет свои преимущества: зрение зависит (по самой своей природе) от солнца и по большей части бесполезно ночью, а обоняние служит животному как днем, так и ночью. Слуховое восприятие зависит от звука, и если животное А хочет обнаружить животное Б, то животное Б может скрыться от преследования, не производя никаких звуков. Запах же не зависит от сознательного контроля. Спрятавшееся животное может быть немо, как могила, но оно не может скрыть свой запах.
Хищные животные отыскивают добычу преимущественно по запаху, то же самое делают травоядные по отношению к своим смертельным врагам. Более того, умение воспринимать запахи может привести к удивительно топким различениям. Пчела по запаху отличает представителей своего роя от остальных пчел, самка морского котика узнает своих детенышей по запаху среди тысяч других детенышей, которые нам кажутся совершенно одинаковыми. Чистокровная собака-ищейка может пройти через всю страну по следу одного человека, ориентируясь по его запаху, не спутав его с запахом других людей.