Vohalni (olfaktorni) sistem: anatomija, funkcije in pomen vonjav

Vohalni (olfaktorni) sistem: poglobljen vodnik po anatomiji, funkcijah in pomenu vonjav — od receptorjev in rinencefalona do povezav z spomini, vedenjem in socialnimi signali.

Čutilni sistem je čutilni sistem, ki se uporablja za vohanje ali čutenje vonja.

Večina sesalcev in plazilcev ima dva dela vohalnega sistema.

1. Obstaja glavni vohalni sistem, ki zaznava hlapne snovi v zraku.
2. Obstaja sekundarni ali dodatni sistem. Pomožni olfaktorni sistem zaznava dražljaje, ki temeljijo na tekočini. Vedenjski dokazi kažejo, da so dražljaji, ki jih zazna pomožni olfaktorni sistem, najpogosteje feromoni.

O vohalnem sistemu se pogosto govori kot o podobnem okusu (sistem okusa). Oba sta kemosenzorična čutila. Kemične signale spreminjata v živčne impulze, ki se v možganih pretvorijo v zaznave.

Del možganov, ki se ukvarja z vonjem, je rinencefalon, ki je v človeških možganih majhen, pri drugih vretenčarjih pa veliko pomembnejši. Piriformna skorja je verjetno področje, ki je najtesneje povezano s prepoznavanjem vonja. Medialna amigdala je vključena v socialne funkcije, kot sta parjenje in prepoznavanje živali iste vrste. V entorinalni skorji se vonji povezujejo s spomini. Natančne funkcije teh višjih področij še vedno raziskujejo.

Linda B. Buck in Richard Axel sta leta 2004 prejela Nobelovo nagrado za fiziologijo ali medicino za svoje delo na področju vohalnega sistema. Z analizo DNK podgan sta ocenila, da je v genomu sesalcev približno tisoč različnih genov za čutilne receptorje.

Anatomija glavnega vohalnega sistema

Glavni vohalni sistem sestavljajo:

• Vohalna sluznica (epitelij) v nosni votlini, kjer so vohalne receptorne nevrone (ORNs). Te celice nosijo cilije z receptorji, ki zaznavajo vonjalne molekule.
• Olfaktorni živec in žepi (glomeruli) v vohalnem žarku (olfaktornem bulbusu), kjer se živčna vlakna receptornih nevronov združujejo glede na tip receptorja in tvorijo prvi organizacijski nivo vonjne obdelave.
• Olfaktorni trakt in projekcije v različne dele možganov, predvsem v piriformno skorjo, amigdalo in entorinalno skorjo, ki sodelujejo pri prepoznavanju, čustvenem odzivu in povezovanju vonjev s spomini.

Poleg glavnega sistema imajo številne živalske vrste tudi pomožni vohalni organ (vomeronazalni organ, VNO), ki je pri nekaterih živalih pomemben za zaznavanje feromonov. Pri odraslih ljudeh je vloga VNO sporna in velikokrat atrofiran ali odsoten.

Kako vohalni sistem deluje (fiziologija)

Ko hlapna molekula vstopi v nosno votlino in raztopi v sluznici, se veže na specifičen olfaktorni receptor na cilijah receptornega nevrona. Večina teh receptorjev je G-proteinski vezanih; vezava sproži signalno kaskado (vključno z vezavo proteina Golf in nastankom cAMP), kar odpre ionske kanale in povzroči depolarizacijo nevrona. Signal potuje vzdolž aksona v olfaktorni bulb, kjer se nevroni iste vrste receptorja konvergirajo v iste glomerule. Ta prostorska organizacija omogoča kodiranje vonjnih odtisov.

Pomembne lastnosti:

• En nevron — en receptor: pri mnogih vrstah vsak receptorni nevron izraža predvsem en tip receptornega gena, kar poenostavi mapiranje informacij v bulbusu.
• Regeneracija: olfaktorni nevroni imajo omejeno življenjsko dobo in jih zamenjajo bazalne matične celice; to je redka sposobnost v odraslih živčnih tkivih.
• Integracija: že v bulbusu in v višjih centrih poteka močna modulacija (inhibicija/eksitacija), kar omogoča ločevanje podobnih vonjev in zaznavanje v kompleksnem okolju.

Vloga in pomen vonjav

Vonji vplivajo na vedenje, prehranjevalne navade, socialne interakcije in varnost. Nekatere specifične funkcije:

• Zaznavanje in prepoznavanje hrane ter njene kakovosti.
• Opozorilni sistemi za nevarnosti (dim, plini, pokvarjena hrana).
• Vpliv na čustva in spomine: vonji so močno povezani s limbčnim sistemom, zato lahko hitro sprožijo intenzivne čustvene odzive in asociirane spomine.
• Socialna in reproduktivna vedenja pri mnogih živalskih vrstah, pogosto posredovana s feromoni.

Klinični pomen in motnje voha

Motnje voha so pogoste in imajo lahko velike posledice za kakovost življenja. Najpogostejše motnje:

• Anosmia — popolna izguba vonja.
• Hyposmia — zmanjšana občutljivost za vonj.
• Parosmia — popačeno zaznavanje znanih vonjev (lahko se pojavi po okužbah dihal ali poškodbah).

Genetika in evolucija

Genomske študije so pokazale, da so olfaktorni receptorji ena največjih družin genov v vretenčarjih. Kot omenjeno, sta Linda B. Buck in Richard Axel sta odkrila veliko število teh genov in mehanizme njihovega delovanja, kar je privedlo do Nobelove nagrade (2004). Pri glodavcih je število funkcionalnih receptorjev blizu tisoč, pri ljudeh pa je število funkcionalnih genov manjše (okrog nekaj sto), saj je pri človeku velik delež teh genov degeneriran (psevdo geni). To odraža evolucijsko zmanjšanje odvisnosti človeka od telesa vonja v primerjavi z mnogimi živalmi.

Zaključek

Vohalni (olfaktorni) sistem je kompleksen in izjemno prilagodljiv čutni sistem, povezan z zaznavanjem okolja, vedenjem, spomini in čustvi. Njegova anatomska in molekularna organizacija omogoča zaznavanje enormno številnih kemijskih spojin, medtem ko regenerativne sposobnosti sluznice dajejo upanje pri zdravljenju določenih motenj voha. Raziskave nadaljujejo razkrivati podrobnosti signalizacije, zavestne in podzavestne obdelave vonjev ter povezave z boleznimi in vedenjem.

Vprašanja in odgovori

V: Kaj je vohalni sistem?

V: Koliko delov ima večina sesalcev in plazilcev v svojem vohalnem sistemu?

V: Katere vrste dražljajev običajno zazna pomožni olfaktorni sistem?

V: Kako delujejo kemosenzorična čutila, kot sta okus in vonj?

V: Kateri del možganov se ukvarja z vonjem?

V: Kdo je prejel Nobelovo nagrado za svoje delo na področju olfaktornega sistema?

V: Koliko genov za čutilne receptorje naj bi bilo po ocenah Buckove in Axela prisotnih v genomu sesalcev?

Išči po črki