Układ węchowy: odbiór, transdukcja i szlaki mózgowe

Zmysł węchu zwierząt, który współdziała ze zmysłem smaku, spełnia bardzo ważne funkcje: wykrywa obecność pokarmu i dostarcza informacji o możliwych konsekwencji jego spożycia, przyczynia się do fizjologicznych zmian trawienia, a nawet prowokuje reakcje wobec przedstawicieli tego samego gatunku poprzez feromony.

W tym artykule opiszemy główne aspekty narządu węchowego, zarówno na poziomie strukturalnym, jak i funkcjonalnym. W tym celu przyjrzymy się procesowi percepcji bodźców węchowych, od odbioru w neuronach czuciowych jamy nosowej po przetwarzanie poznawcze w korze oczodołowo-czołowej.

• Powiązany artykuł: „Nerwy czaszkowe: 12 nerwów opuszczających mózg"

Receptory węchowe

Nos, zbudowany z kości sitowej i tkanki chrzęstnej, jest zewnętrzną częścią układu węchowego człowieka. Otwory nozdrzy pozwalają, aby podczas wdychania powietrza molekuły zapachowe (również zwane „odorantami”) docierają do nabłonka węchowego, który znajduje się w górnej części lub na dachu Jama nosowa.

Nabłonek węchowy składa się z warstw tkanki pokrytej śluzem, który znajduje się w całej jamie do nosa i ma funkcję rozpuszczania cząsteczek zapachowych i zatrzymywania potencjalnie niebezpiecznych cząstek dla płuca. To tutaj, w warstwie śluzowej tkanki nabłonkowej, są one odnajdywane

komórki receptorowe dla cząsteczek zapachowych.

Komórki te to dwubiegunowe neurony wyspecjalizowane w odbiorze związków chemicznych. Funkcja ta odbywa się na wierzchołkowym biegunie neuronu, podczas gdy przeciwny koniec, biegun podstawowy, synapta z opuszką węchową przechodzącą przez kość znaną jako blaszka włosowa, która znajduje się u podstawy mózg.

Opuszki węchowe znajdują się w samym mózgu, w dolnej części płatów czołowych. Struktury te są częścią ośrodkowego układu nerwowego, więc sygnały z układu węchowego nie muszą przechodzić przez wzgórze, „stacja przekaźnikowa” pozostałych bodźców czuciowych, aby dotrzeć do kory pierwotnej.

Od czasu, gdy znaleziono ponad tysiąc różnych typów neuronów receptorowych dla cząsteczek zapachowych odbiorniki są wysoce wyspecjalizowane, dzięki czemu każdy z nich przekazuje informacje jednego rodzaju zapachu.

• Powiązany artykuł: „Opuszka węchowa: definicja, części i funkcje"

Transdukcja informacji

Transdukcja sensoryczna zaczyna się, gdy wdychane cząsteczki zapachowe w powietrzu i rozpuścić się w śluzie jamy nosowej. Gdy to nastąpi, receptory znajdujące się na szczytowych biegunach neuronów węchowych wykrywają zapachy.

Kiedy rzęski receptora metabotropowego wychwytują i zatrzymują cząsteczkę zapachową, aktywowany jest drugi system przekaźnikowy, który depolaryzuje neuron. Powoduje to wystrzelenie potencjałów czynnościowych z ciała komórki, które będą przekazywane przez akson.

Jak powiedzieliśmy, aksony synapty neuronów węchowych z dendrytami neuronów zlokalizowanych w opuszce węchowej. Pozwala to na pośrednie połączenie nabłonka węchowego z korą mózgową.

Neurony receptorów węchowych łączą się z trzema różnymi typami neuronów w bańce: komórki mitralne i kulkowe, które wysyłają sygnały węchowe do wyższych obszarów mózgu, oraz hamujące interneurony okołokłębuszkowe, które modulują funkcję pozostałych dwóch typów.

Główny system węchowy

Istnieje anatomiczny i funkcjonalny podział między główny system węchowy i akcesorium, znany również jako lemieszowo-nosowy. Jak sama nazwa wskazuje, główny układ węchowy jest bardziej istotny dla percepcji zapachów niż lemieszowo-nosowy, chociaż pełni on charakterystyczne role.

Główny system zaczyna się w komórkach mitralnych i w kłębku opuszki węchowej, która wysyła projekcje na rhinencephalon, termin używany do opisania obszarów mózgu związanych z zmysł węchu. Kora gruszkowata, która znajduje się w przyśrodkowej części płata skroniowego, jest szczególnie ważne w tym zakresie.

Z tych obszarów informacja węchowa jest przekazywana do jądra grzbietowo-przyśrodkowego wzgórza, skąd dociera do kory przedczołowo-oczodołowej. W tym regionie, odpowiedzialnym za podejmowanie decyzji i przetwarzanie emocji, ma miejsce percepcja i dyskryminacja zapachów.

Kora oczodołowo-czołowa również otrzymuje stymulację smakową; Wraz z zapachem pozwala to na odczuwanie smaków. Czasami mówimy o „systemie chemosensorycznym” w odniesieniu do zmysłów węchu i smaku, bardzo bliskich z neurofunkcjonalnego punktu widzenia.

• Powiązany artykuł: „Płat skroniowy: struktura i funkcje"

Dodatkowy system węchowy lub lemieszowo-nosowy

W przeciwieństwie do głównego układu węchowego, lemieszowo-nosowy zawiera tylko komórki mitralne. Znajdują się one w zróżnicowanym rejonie opuszki węchowej: narząd lemieszowo-nosowy, zwany także „dodatkową opuszką węchową” i znajduje się u podstawy sitowia.

Te neurony nie wysyłają sygnałów do kory nowej, ale do ciała migdałowatego i podwzgórza. Ciało migdałowate związane jest z uczeniem się emocji, zwłaszcza negatywnych, natomiast podwzgórze jest strukturą kluczową w uwalnianie hormonów, dlatego ingeruje w podstawowe funkcje, takie jak pragnienie, głód, seksualność czy regulacja temperatura.

Układ lemieszowo-nosowy jest powiązany z zachowaniami i reakcjami fizjologicznymi zachodzącymi w wyniku interakcji z przedstawicielami tego samego gatunku. Odgrywa fundamentalną rolę w rozmnażaniu, agresywności i zachowaniach społecznych wielu zwierząt, ale nie jest jasne, czy nadal działa u ludzi.

Mówiąc o pomocniczym układzie węchowym, warto podkreślić rolę feromonów, związków chemicznych wydzielanych przez żywe istoty, które są chwytane tylko przez zwierzęta tego samego gatunku i są postrzegane przez narząd lemieszowo-nosowy.