Искра жизни. Электричество в теле человека
Шрифт:
Сладкие и горькие вещества не активируют ионные каналы непосредственно. Они присоединяются к специфическим рецепторам и дают начало каскаду биохимических событий, которые в конечном итоге открывают специализированный ионный канал (так называемый TRPM5), общий для обоих каскадов. Возможность отличать сладкое от горького возникает благодаря тому, что два типа рецепторов находятся в разных группах вкусовых клеток, которые отдельно посылают сигналы в головной мозг. Таким образом, что считать сладким, а что — горьким, решает мозг. У нас больше 20 различных рецепторов, реагирующих на горькое, и всего один, реагирующий на сладкое, — это объясняется эволюционным стремлением лучше идентифицировать горькие вещества, которые нередко ядовиты. Рецептор сладкого состоит из двух белков, и вариации любого из генов, кодирующих эти белки, обусловливают разную чувствительность к сладким веществам. Похоже, что одни люди действительно имеют более сильное пристрастие к сладкому, чем другие. Пониженная чувствительность к сахару
Мои пациенты, принимающие противораковые препараты, жалуются на то, что пища становится для них отвратительной на вкус — менее сладкой и более горькой. Это происходит потому, что, как и все остальные эпителиальные клетки, вкусовые клетки очень быстро обновляются и, таким образом, особенно чувствительны к химиотерапии, которая нацелена на быстро делящиеся клетки. На вкус также влияют сопутствующие факторы (хотя это в значительной мере область влияния головного мозга). Мне нравится запах кофе, но я перестала пить его больше 20 лет назад и давно пью только чай. Бывает, что мне иногда по ошибке приносят кофе, но когда я делаю глоток, его вкус кажется очень странным. Способность правильно идентифицировать букет также снижается, когда блюдо имеет не тот цвет. Малиновый сок будет на вкус не таким, если его цвет окажется оранжевым или зеленым. Попробуйте и убедитесь сами. Как мы различаем запахи
Запахи, как точно подметил Марсель Пруст, могут пробуждать воспоминания прошлого. Живой и острый запах люпина, например, напоминает мне сад двоюродной бабушки, полный цветов, бабочек и жужжания пчел. А запах скошенного сена вызывает другие детские воспоминания — мне вспоминается, как я лежу на траве в деревне, слежу за игрой в крикет и слышу далекий голос кукушки и удивительно умиротворяющие шлепки кожаного мяча по бите.
Клетки, реагирующие на запахи, находятся высоко в носу, почти в семи сантиметрах от ноздрей. Это обонятельные нейроны, отростки которых тянутся к обонятельному эпителию в носу. Каждый нервный отросток оканчивается в небольшой группе обонятельных ресничек, тонких волосообразных отростков, выступающих в слой вязкой слизи, которая покрывает влажную поверхность носовой полости и значительно увеличивает чувствительную к запахам поверхность мембраны. Обонятельные рецепторы находятся на поверхности ресничек, где они улавливают запахи вдыхаемого нами воздуха.
У людей насчитывается примерно 350 типов обонятельных рецепторных белков11, причем каждый обонятельный нейрон несет белок только одного типа. Вместе с тем число различаемых нами запахов намного больше 350 — большинство людей способны чувствовать запахи многих тысяч веществ и зачастую очень тонко. «Хороший нос», например нос эксперта-парфюмера или сомелье, еще более чувствителен. Это говорит о том, что за восприятие конкретного запаха отвечает не специальный рецептор. Считается, что каждый рецептор распознает целый класс молекул (или конкретных характеристик молекул), что одно пахучее вещество может присоединяться к нескольким рецепторам и что различать запахи нам позволяет стимулирование определенных комбинаций рецепторов. Подобно буквам алфавита, из которых складывается огромное количество слов, различные сочетания обонятельных рецепторов дают море чистых запахов. Ароматы еще более сложны и разнообразны, поскольку они складываются из множества разных запахов.
Широко распространено мнение, что у людей плохое обоняние. Однако тесты показывают, что некоторые запахи мы воспринимаем почти так же хорошо, как и собаки, и намного лучше, чем крысы, и что мы легко превосходим высокочувствительные измерительные приборы. Одна из причин, по которым обоняние человека считается плохим, заключается в том, что наши носы, когда мы пребываем в вертикальном положении, находятся далеко от земли, а запахи наиболее сильны у ее поверхности и быстро рассеиваются воздушными потоками, стоит только приподняться повыше. Это хорошо видно, когда собака-ищейка идет по следу. Кроме того, несмотря на способность распознавать множество ароматов, большинство из нас не слишком хорошо умеют передавать различия словами. Так или иначе, мы справляемся с такой сложной задачей, как идентификация вина, и любой из нас без труда различит запахи апельсина и лимона, которые являются просто зеркальными формами одной и той же молекулы — лимонена[29].
Когда вы нюхаете розу, ее аромат переносится к обонятельному эпителию, где множество химических веществ, составляющих запах, присоединяются к рецепторам различных групп обонятельных нейронов. Каким именно образом пахучие вещества стимулируют соответствующие рецепторы, до сих пор неясно, по всей видимости, все определяется размерами и формой молекул. По одной из концепций они соединяются с рецептором по типу «ключ-замок». Точно так же, как правая перчатка подходит только для правой руки, «правые» молекулы присоединяются только к «правым» рецепторам.
Волокна обонятельных нервов тянутся из носа в головной мозг через отверстия в решетчатой пластинке черепа. В результате сильный удар по голове может вызвать сдвиг нервов относительно черепа и прекращение или нарушение нервных процессов, что обычно приводит к необратимой потере обоняния, а поскольку обоняние и вкус тесно взаимосвязаны, еще и к потере вкуса.
Обонятельные нейроны с различными типами рецепторов распределены в обонятельном эпителии случайным образом. В мозге, однако, они группируются так, что клетки, связанные с рецепторами одного типа, сходятся в одном и том же месте. Обонятельные нейроны в отличие от других нервных клеток обновляются очень быстро. Каждый из них живет всего около 60 дней, после чего заменяется новым нейроном, который развивается из обонятельной стволовой клетки. Чтобы сохранить свою локализацию в мозге, новые нервные клетки, несущие тот же тип рецепторов, должны всегда занимать одно и то же место в обонятельном эпителии. Как происходит это сложное восстановление связей, остается загадкой. Король фруктов
Как и в случае большинства других ощущений, постоянное воздействие запаха вызывает постепенное привыкание к нему и потерю способности воспринимать. Большинство людей не замечают запаха собственного тела и даже духов, которыми пользуются некоторое время. Однако одни запахи теряются медленнее, чем другие. Дуриан почитают в Юго-Восточной Азии как самый изысканный фрукт. Он также является самым вонючим — настолько вонючим, что его запрещают провозить в самолетах и приносить в гостиницы. Как-то раз я увидела дуриан на китайском рынке в Лондоне и, зная о его репутации короля фруктов, купила и повезла на поезде в Оксфорд. Поездка длилась всего час, но за это время набитый вагон опустел из-за запаха дуриана, который распространялся из моей сумки. К станции я подъезжала в одиночестве. Запах был невыносимым — непередаваемая смесь ароматов давно не стираных носков и протухшей еды оказалась настолько отвратительной, что я не решилась принести дуриан домой и оставила его в лаборатории. На следующее утро, придя на работу, я выскочила из кабинета ошарашенная невыносимым зловонием. Первоначально я хотела попробовать этот фрукт на вкус в обеденный перерыв, но запах распространился по коридору и проник в вестибюль. Кругом стали интересоваться: «Что за подозрительный запах?» Нужно было что-то срочно делать. Вы можете спросить: действительно ли этот фрукт так вкусен? Увы, его вкус запомнился мне намного меньше, чем ужасная вонь, да к тому же он был не особенно приятным. Я не одинока. Французский натуралист Анри Муо заметил, «когда я попробовал его впервые, он показался мне похожим на протухшее мясо какого-то животного». Да, с таким вкусом стоило познакомиться. Прикосновение
Осязание — способность чувствовать нежные прикосновения любимого человека, дуновение ветерка и объятия, от которых кости трещат, — играет важную роль в нашей жизни. Органы чувств в коже отвечают на механическое воздействие изменением электрического потенциала, которое инициирует генерирование нервных импульсов, несущих информацию в спинной и головной мозг. Как и в других чувствительных нервах, частота импульсов варьирует в зависимости от силы стимула — легкие прикосновения порождают меньше импульсов, чем сильные. Осязательные рецепторы также адаптируются к постоянному стимулированию, поэтому мы не замечаем давления одежды, которую носим.
Как в точности механическая энергия преобразуется в электрическую, остается загадкой, но совершенно ясно, что в этом процессе участвуют механочувствительные ионные каналы. Последние исследования показывают, что эти каналы связаны с внешней поверхностью клетки с помощью воротной тяги, похожей на ту, что существует в волосковых клетках уха. По всей видимости, надавливание на мембрану клетки вызывает натяжение тяги и искажение структуры канала, в результате чего он открывается. Чем больше деформируется мембрана, тем больше активируется канал и тем сильнее возбуждается нерв. Иногда нервные окончания, чувствительные к механическому воздействию, группируются в особые структуры, которые повышают их способность реагировать на изменения давления или колебания, подобные тем, что возникают, когда вы проводите пальцами по неровной поверхности. Конечный результат всегда один: механический стимул вызывает повышение частоты потенциалов действия в чувствительном нерве. Некоторые любят погорячее