Вкусовой код
Вера Винниченко
«Квантик» №7, 2015
Вызывает ли нас к доске учитель математики, пошёл ли папа на кухню к холодильнику, готовит ли мама суп, холодно нам или жарко, хотим мы есть или пить — что бы ни случилось, наш мозг должен точно знать, что происходит вокруг нас и внутри нас. Но мозг умеет говорить только на языке электрических импульсов. Именно поэтому ему нужна специальная команда переводчиков. Эти переводчики называются рецепторами. Так, рецепторы в наших глазах — палочки и колбочки — улавливают свет, рецепторы в ушах — волосковые клетки — улавливают звук, рецепторы кожи улавливают давление и прикосновение и т. д. Один и тот же рецептор может воспринимать разные виды информации. Так, если мы закроем глаза и слегка надавим поверх века, мы увидим захватывающую картину крапинок и вспышек. Это потому, что палочки и колбочки способны реагировать не только на свет, но и на механическое воздействие (давление). Но все же точнее и лучше всего рецепторы распознают свой сигнал.
Во рту у нас тоже имеется специальная команда переводчиков — вкусовые рецепторы. Они переводят энергию различных химических соединений в последовательность электрических импульсов. И в таком «понятном» виде сигнал и поступает в мозг. Мозг радуется понятному сигналу и тотчас его опознаёт. Если пища полезная и вкусная, мозг запускает команды жевания и глотания. Если еда горькая, невкусная, противная, мозг запускает реакцию выплёвывания или даже рвоты. Больше всего вкусовых рецепторов расположено на языке. А вот у рыб, в отличие от нас, вкусовые рецепторы расположены не только в ротовой полости, но и по всей поверхности тела. Поэтому рыбы постоянно ощущают вкус воды, в которой плавают.
Какими бывают эти рецепторы вкуса? Мы рассмотрим четыре основных типа вкусовых рецепторов (солёного, кислого, сладкого и горького) и один дополнительный (умами).
Рецепторы солёного. Все мы знаем, как выглядит соль, которую мама любит сыпать в суп, — это маленькие белые кристаллики хлорида натрия NaCl. Но стоит только очутиться этим кристалликам в супе или у нас во рту, как они начинают растворяться, распадаясь на отдельные частицы: положительно заряженные частицы натрия Na+ и отрицательно заряженные частицы хлора Cl−. Рецептор солёного находит и связывает ионы Na+. Как только они связываются, рецептор отдаёт в мозг электрический импульс — специальный сигнал. И мы ощущаем солёный вкус.
Рецепторы кислого. Лимон, уксус, клюква содержат большое количество ионов водорода Н+. Как только рецепторы кислого связываются с ионами водорода Н
Рецепторы сладкого и горького. Все мы хорошо знаем, как приятно на вкус малиновое варенье и какие горькие на вкус редька, грейпфрут и чистый чёрный кофе без молока и сахара. Но генетики доказали удивительный факт: рецепторы сладкого и горького — близкие родственники. Рецепторы сладкого реагируют на глюкозу. Рецепторы горького — на такие вещества, как хлорид кальция и различные растительные алкалоиды — хинин, атропин, кофеин. Большинство лекарств делают на основе растительных алкалоидов — вот почему лекарства обычно горькие.
В 1909 году в Японии жил физиолог Кикунае Икеда, который очень любил макать всё, что ему дают на обед, в соусы, изготовленные из морских водорослей. Кикунае очень хотел понять, почему эти соусы делают еду такой вкусной. Он долго разлагал на простые компоненты все соусы, которые ему попадались, и наконец выделил вещество, которое искал — это оказался глутамат натрия. Глутамат связывается со специальными рецепторами, вызывая «мясной вкус». Кикунае назвал этот вкус «умами», что означает по-японски «очень вкусно». Так был открыт пятый вид вкуса — умами.
Невкусовые рецепторы во рту. Конечно, в ротовой полости имеются не только вкусовые рецепторы. Например, там есть рецепторы холодного и горячего. Если мы с вами начнём есть мороженое, то сработают холодовые, а вот когда мы едим горячий суп или пьём горячий чай, активируются рецепторы горячего.
Мы уже говорили, что рецепторы специализируются на своём сигнале, но могут реагировать на другие стимулы, например, на разные химические вещества. Например, от мяты во рту ощущается холод. Это потому, что мята содержит ментол. Ментол связывается химически с холодовым рецептором и активирует его «нелегально», «обманывая» наш мозг. Поскольку нервный импульс поступает от холодового рецептора, мозг согласно принципу «меченой линии» интерпретирует сигнал как холод. Если вам когда-нибудь попадется красный перец чили, ни в коем случае не кусайте его сразу. Пусть сначала попробует папа. Перец чили с виду очень похож на сладкий болгарский перец и является его ближайшим родственником. Но при этом перец чили содержит жгучее вещество капсаицин, активирующее тепловые рецепторы. Капсаицин вызывает сильное жжение, все во рту прямо-таки горит огнем.
Однако в ощущении вкуса важна информация не только от вкусовых рецепторов: при формировании команды мозг учитывает также вид и запах пищи. Если посадить папу на диван, завязать ему глаза, попросить зажать нос и дать ему по маленькому кусочку яблока и лука, папа может их перепутать. Это не потому, что папа устал и ему неинтересно. Это потому, что мы привыкли ориентироваться на зрительную информацию. Лучшие шеф-повара и гурманы специально тренируются по запаху и вкусу, вслепую различать тысячи специй, масел, сыров, сорта овощей и фруктов. Попробуйте самостоятельно провести следующие эксперименты.
|
Художник Евгений Паненко
Сенсорная система | это.
.. Что такое Сенсорная система?Сенсорная система — часть нервной системы, ответственная за восприятие определённых сигналов (так называемых сенсорных стимулов) из окружающей или внутренней среды[1][2]. Сенсорная система состоит из рецепторов, нейронных проводящих путей и отделов головного мозга, ответственных за обработку полученных сигналов. Наиболее известными сенсорными системами являются зрение, слух, осязание, вкус и обоняние. С помощью сенсорной системы можно почувствовать такие физические свойства, как температура, вкус, звук или давление.
Также сенсорными системами называют анализаторы. Понятие «анализатор» ввёл российский физиолог И. П. Павлов[2]. Анализаторы (сенсорные системы) — это совокупность образований, которые воспринимают, передают и анализируют информацию из окружающей и внутренней среды организма.
Содержание
|
Общие принципы конструкции
Сенсорные системы подразделяются на внешние и внутренние; внешние снабжены экстерорецепторами, внутренние — интерорецепторами. В обычных условиях на организм постоянно осуществляется комплексное воздействие, и сенсорные системы работают в постоянном взаимодействии. Любая психофизиологическая функция полисенсорна[3].
К основным принципам конструкции сенсорных систем относятся[3]:
- Принцип многоканальности (дублирование с целью повышения надёжности системы)
- Принцип многоуровневости передачи информации
- Принцип конвергенции (концевые развлетвления одного нейрона контактируют с несколькими нейронами предыдущего уровня; воронка Шеррингтона)
- Принцип обратных связей (у всех уровней системы есть и восходящий, и нисходящий путь; обратные связи имеют тормозное значение как часть процеса обработки сигнала)
- Принцип кортикализации (в новой коре представлены все сенсорные системы; следовательно, кора функционально многозначна, и не существует абсолютной локализации)
- Принцип двусторонней симметрии (существует в относительной степени)
- Принцип структурно-функциональных корреляций (кортикализация разных сенсорных систем имеет разную степень)
Кодирование информации
Раздражимость как свойство организма — способность к ответу, позволяющая приспособиться к условиям среды. Раздражителем может быть любое химико-физическое изменение среды. Рецепторные элементы нервной системы позволяют воспринимать существенные раздражители и трансформировать их в нервные импульсы [4].
Наиболее важны следующие четыре характеристики сенсорных стимулов[4]:
- тип
- интенсивность (определяется деятельностью нижних уровней сенсорных систем; носит S-образный характер, то есть наибольшие изменения частоты импульсации нейрона происходят при варьировании интенсивности в средней части кривой, что позволяет улавливать малые изменения сигналов низкой интенсивности — закон Вебера—Фехнера)
- местонахождение (например, локализация источника звука происходит благодаря разному времени прихода звуковой волны на каждое ухо (для низкочастотных сигналов) или межушным различиям стимуляции по интенсивности (для высокочастотных сигналов)[5]; в любом случае импульсация, несмотря на теоретическую возможность широкой дивергенции, передаётся по принципу меченой линии, что позволяет определить источник сигнала)
- продолжительность.
Помимо «принципа меченой линии» иррадиацию возбуждения ограничивает латеральное торможение (то есть возбуждённые рецепторы или нейроны затормаживают соседние клетки, обеспечивая контраст)[4].
Сенсорная система человека
Ухо, элемент слуховой системы
Язык, элемент вкусовой системы
Сенсорная система человека состоит из следующих подсистем:
- соматосенсорная система
- зрительная система
- обонятельная сенсорная система
- слуховая сенсорная система
- вкусовая сенсорная система
У человека имеются, согласно классификации по физической энергии стимула, являющейся для данного рецептора адекватной:
- Хеморецепторы
- Механорецепторы
- Ноцицепторы
- Фоторецепторы
- Терморецепторы
Рецептивное поле (поле рецепторов) — это область, в которой находятся специфические рецепторы, посылающие сигналы связанному с ними нейрону (или нейронам) более высокого синаптического уровня той или иной сенсорной системы. Например, при определённых условиях рецептивным полем может быть названа и область сетчатки глаза, на которую проецируется зрительный образ окружающего мира, и единственная палочка или колбочка сетчатки, возбуждённая точечным источником света[6] . На данный момент определены рецептивные поля для зрительной, слуховой и соматосенсорной систем.
См. также
- Фильтрация сенсорной информации
- Рецептивное поле
- Характеристики сенсорной системы человека
Примечания
- ↑ Хандверкер Х. Глава 8. Общая сенсорная физиология // Физиология человека: в3-х томах. Т.1. Пер. с англ = Human Physiology. Edited by R.F. Schmidt and G. Thews. 2nd, completely revised edition / под ред. Р. Шмидта и Г. Тевса (перевод под ред. акад. П.Г. Костюка). — М.: Мир, 1996. — С. 178-196. — 323 с. — 10 000 экз. — ISBN 5-03-002545-6
- ↑ 1 2 Островский М. А., Шевелев И. А. Глава 14. Сенсорные системы // Физиология человека. Учебник (В двух томах. Т. II) / под ред. В. М. Покровского, Г. Ф. Коротько. — М. — С. 201-259. — 368 с. — (Учеб. лит. для студентов мед. вузов). — 10 000 экз. — ISBN 5-225-02693-1
- ↑ 1 2 А. С. Батуев. Глава 2. Сенсорная функция мозга. #1. Общие принципы конструкции сенсорных систем // Физиология высшей нервной деятельности и сенсорных систем. — 3. — СПб.: Питер, 2010. — С. 46-51. — 317 с. — ISBN 9785911808426
- ↑ 1 2 3 А. С. Батуев. Глава 2. Сенсорная функция мозга. #2-3. Закономерности обнаружения сигналов. Системная организация процессов кодирования информации // Физиология высшей нервной деятельности и сенсорных систем. — 3. — СПб.: Питер, 2010. — С. 51-56. — 317 с. — ISBN 9785911808426
- ↑ Альтман Я. А. Глава 5. Пространственный слух // Слуховая система / ред. Я. А. Альтман. — Л.: Наука, 1990. — С. 366-448. — 620 с. — (основы современной физиологии). — 1800 экз. — ISBN 5-02-025643-9
- ↑ Kolb & Whishaw: Fundamentals of Human Neuropsychology (2003)
Принцип маркированных линий соматосенсорной физиологии может объяснить феномен фантомных конечностей
. 2011 ноябрь; 77 (5): 853-6.
doi: 10.1016/j.mehy.2011.07.054. Epub 2011 20 августа.
Хосе Карлос Перейра-младший 1 , Розана Кардосо Алвес
принадлежность
- 1 Медицинский факультет Жундиаи, Rua Francisco Telles, 250, ZC: 13 202 550 Жундиаи, Сан-Паулу, Бразилия. [email protected]
- PMID: 21862233
- DOI: 10. 1016/j.mehy.2011.07.054
Хосе Карлос Перейра-младший и др. Мед Гипотезы. 2011 9 ноября0003
. 2011 ноябрь; 77 (5): 853-6.
doi: 10.1016/j.mehy.2011.07.054. Epub 2011 20 августа.
Авторы
Хосе Карлос Перейра-младший 1 , Розана Кардосо Алвес
принадлежность
- 1 Faculdade Medicina Jundiaí, Rua Francisco Telles, 250, ZC: 13 202 550 Jundiaí, Сан-Паулу, Бразилия. [email protected]
- PMID: 21862233
- DOI: 10. 1016/j.mehy.2011.07.054
Абстрактный
В соматосенсорной системе различные сенсорные рецепторы улавливают различные стимулы и передают их в сенсорную кору. Каждый тип рецепторов специализирован, то есть воспринимает тот раздражитель, на получение которого он предопределен. Сразу после стимуляции рецептор посылает сигнал в соматосенсорную кору по нервным волокнам, и область коры, принимающая сигнал, определяет способ последующего восприятия. Этот механизм называется принципом «меченых» линий. Соматические рецепторы являются структурами, предназначенными для получения раздражителей, однако, если их афферентные волокна стимулируются в любой точке при приближении к коре, способ восприятия корой такой же, как и при непосредственной стимуляции соматических рецепторов. Это происходит после ампутации конечности, когда оставшиеся волокна передают в кору способ ощущения, для которого они были специализированы, несмотря на отсутствие соматических рецепторов в начале афферентного пути. Однако афферентный путь заканчивается в той же области коры, что и до деафферентации. Поскольку соматические рецепторы и целостность афферентных путей важны для регуляции и модуляции полученных стимулов, после деафферентации афферентный путь становится анатомически и функционально аномальным. Мы считаем, что эти факторы, связанные с патофизиологией фантомной конечности (ФХ), могут быть объяснением этого интригующего явления.
Copyright © 2011 Elsevier Ltd. Все права защищены.
Похожие статьи
Фантомная боль в конечностях как перцептивный коррелят реорганизации коры после ампутации руки.
Флор Х., Элберт Т., Кнехт С., Винбрух С., Пантев С., Бирбаумер Н., Ларбиг В., Тауб Э. Флор Х. и др. Природа. 1995 г., 8 июня; 375 (6531): 482-4. дои: 10.1038/375482a0. Природа. 1995. PMID: 7777055
Ощущение фантомных конечностей.
Вудхаус А. Вудхаус А. Clin Exp Pharmacol Physiol. 2005 г., январь-февраль; 32 (1-2): 132-4. doi: 10.1111/j.1440-1681.2005.04142.x. Clin Exp Pharmacol Physiol. 2005. PMID: 15730449 Обзор.
Сенсорная дезорганизация и пластичность восприятия после ампутации конечностей: последующее исследование.
Халлиган П.В., Маршалл Дж.С., Уэйд Д.Т. Халлиган П.В. и др. Нейроотчет. 1994 27 июня; 5 (11): 1341-5. Нейроотчет. 1994. PMID: 7919194
[Корковая реорганизация и боль. Эмпирические данные и терапевтическое значение на примере фантомной боли.
Хьюз Э., Ларбиг В., Бирбаумер Н., Флор Х. Хьюз Э. и др. Шмерц. 2001 г., 15 апреля (2): 131–137. doi: 10.1007/s004820170037. Шмерц. 2001. PMID: 11810344 Обзор. Немецкий.
Возникновение фантомных гениталий после операции по смене пола.
Рамачандран В.С., McGeoch PD. Рамачандран В.С. и соавт. Мед Гипотезы. 2007;69(5):1001-3. doi: 10.1016/j.mehy.2007.02.024. Epub 2007, 8 апреля. Мед Гипотезы. 2007. PMID: 17420102
Посмотреть все похожие статьи
Цитируется
Модели для различения размытия изображения от потери контраста.
Соломон Дж. А., Морган М. Дж. Соломон Дж.А. и соавт. Дж. Вис. 2020 3 июня; 20(6):19. дои: 10.1167/jov.20.6.19. Дж. Вис. 2020. PMID: 32579675 Бесплатная статья ЧВК.
Экспрессия и функция дельта-опиоидных рецепторов в первичных афферентных соматосенсорных нейронах.
Франсуа А., Шеррер Г. Франсуа А. и др. Handb Exp Pharmacol. 2018;247:87-114. дои: 10.1007/164_2017_58. Handb Exp Pharmacol. 2018. PMID: 28993838 Бесплатная статья ЧВК. Обзор.
Анализ ноцицептивной информации, закодированной в паттернах временных разрядов кожных С-волокон.
Чо К., Джанг Дж. Х., Ким С. П., Ли С. Х., Чунг С. С., Ким И. Ю., Чан Д. П., Юнг С. Дж. Чо К. и др. Front Comput Neurosci. 2016 18 ноября; 10:118. doi: 10.3389/fncom.2016.00118. Электронная коллекция 2016. Front Comput Neurosci. 2016. PMID: 27917120 Бесплатная статья ЧВК.
Тактильные, тепловые и электрические пороги у пациентов с фантомной болью и без нее после травматической ампутации нижних конечностей.
Ли С. , Мелтон Д.Х., Ли С. Ли С и др. Джей Боль Рез. 2015 20 апреля; 8: 169-74. doi: 10.2147/JPR.S77412. Электронная коллекция 2015. Джей Боль Рез. 2015. PMID: 25945065 Бесплатная статья ЧВК.
Зверобой, растительный индуктор изоформы цитохрома P4503A4, может облегчить симптомы болезни Уиллиса-Экбома.
Перейра JC Jr, Pradella-Hallinan M, Alves RC. Перейра Дж. К. мл. и соавт. Клиники (Сан-Паулу). 2013 Апрель; 68 (4): 469-74. doi: 10.6061/clinics/2013(04)06. Клиники (Сан-Паулу). 2013. PMID: 23778343 Бесплатная статья ЧВК. Клиническое испытание.
Просмотреть все статьи «Цитируется по»
термины MeSH
определение помеченного+строки+принципа по Медицинскому словарю
Метка+строка+принцип | определение маркированного+линии+принципа по Медицинскому словарюМаркировка+линия+принцип | определение маркированного+линии+принципа по Медицинскому словарю
Слово, не найденное в Словаре и Энциклопедии.