Cztery kategorie czucia chemicznego: Wspólne czucie chemiczne Zmysły chemiczne Cztery kategorie czucia chemicznego: Wspólne czucie chemiczne - Receptory wewnętrzne - Smak - Węch Threadfins rodzina Polynemidae

Narząd smaku Rozkład brodawek z kubkami smakowymi na języku Rodzaje brodawek z kubkami smakowymi 1, 2 – komórki wspomagające 3 – receptory smakowe (ok. 100 w kubku) 4 – komórki podstawne

Cztery smaki Wrażenia smakowe można podzielić na cztery rodzaje smaku: słodki, słony, kwaśny i gorzki. Podsumowanie mechanizmów transdukcji w receptorach smaku. Jony wodorowe (dla smaku kwaśnego) i sodowe (dla smaku słonego) bezpośrednio oddziałują z kanałami jonowymi zmieniając potencjał błonowy komórek receptorowych. Dla smaku słodkiego i gorzkiego istnieją białkowe miejsca receptorowe połączone z białkiem G. Kompleks - cząsteczka substancji smakowej –miejsce receptorowe aktywuje białko G rozpoczynając kaskadę procesów prowadzących do zmiany przepuszczalności błony.

Umami Prof. Kikunae Ikeda Nature, 444, 287 (16 November 2006): „The sense of taste comprises at least five distinct qualities: sweet, bitter, sour, salty, and umami, the taste of glutamate. „ IV wydanie, 2000: „...Some consider the taste of monosodim glutamate to represent a fifth category of taste stimuli, umami.” III wydanie, 1992: „...Monosodim glutamate may represent a fifth category, but this is controversial”.

Drogi smakowe Droga smakowa: język nerw VII, IX jądra pasma samotnego (rdzeń kręgowy) jądro brzuszno – tylne przyśrodkowe (wzgórze) kora smakowa - zakręt zaśrodkowy, wyspa – bruzda boczna (kora mózgowa)

Kodowanie informacji smakowej wzorzec (pattern) aktywności w populacji włókien aferentnych (across fiber patterns) smak węch smak czucie Wrażenie smakowe Odpowiedzi pojedynczych włókien nerwowych chorda tympani u świnki morskiej na wybrane substancje. Każde włókno odpowiada najlepiej na jeden smak ale może tez odpowiadać na inne smaki

Labelled line vs. across - fibre „Recent molecular and functional studies in mice have demonstrated that different TRCs define the different taste modalities, and that activation of a single type of TRC is sufficient to encode taste quality, strongly supporting the labelled-line model.” Jayaram Chandrashekar, Mark A. Hoon, Nicholas J. P. Ryba and Charles S. Zuker The receptors and cells for mammalian taste. Nature 444, 288-294 (16 November 2006)

Rozpoznawanie smaku Rozpoznawanie smaku jest jednym z najbardziej złożonych ludzkich zachowań Z: Gordon M. Shepherd Smell images and the flavour system in the human brain Nature 444, 316-321(16 November 2006)

Nauka w kuchni Nieświadome rozpoznawanie zapachu leży u podstaw percepcji smaku. W oparciu o neuronalne podstawy smaku powstają przepisy kulinarne.

Wdech i wydech Węch ma dualną naturę – odbiera sygnały z zewnątrz (orthonasal) oraz z wnętrza ciała (retronasal). Orthonasal aktywuje się przy wdechu (przez nos) i odpowiada za odbiór zapachów z otoczenia. Retronasal aktywuje się podczas wydechu (przez nos) i odpowiada za odbiór zapachu z jamy ustnej. Składa się on na wrażenie smaku jedzenia. Z: Gordon M. Shepherd Smell images and the flavour system in the human brain Nature 444, 316-321(16 November 2006)

Układ węchowy Nabłonek węchowy Receptory węchowe. Rzęski komórki receptora

Transdukcja w receptorach węchowych Transdukcja odbywa się w rzęskach. Miejsca receptorowe są związane z białkami G. Aktywacja białka G uruchamia cykl transdukcji zakończony otwarciem/zamknięciem kanałów jonowych. Nabłonek węchowy człowieka zawiera ok. 1000 różnych molekuł receptorowych. Mechanizm transdukcji Zapis patch-clamp aktywności komórki węchowej w trakcie 150 ms stymulacji zapachem (strzałka). IBMX, zwiększający stężenie cAMP pobudza komórkę podobnie jak zapach, co świadczy o udziale cyklicznych nukleotydów w bramkowaniu kanałów jonowych w procesie transdukcji.

Odpowiedź receptorów węchowych Połączenia w opuszce węchowej: OSN – receptory węchowe, GL – kłębuszki, T – komórki kępkowe (tufted cells), M – komórki mitralne (mitral cells), Gr - komórki ziarniste (granule cells). Różne rodzaje odpowiedzi komórki węchowej i komórki mitralnej u salamandry.

Mapy zapachów Zapach, po części, jest kodowany jako przestrzenna rozkład aktywności w opuszce węchowej. A. Mapowanie informacji z receptorów węchowych na opuszkę węchową. B. Mapy pobudzenia (fMRI) opuszki węchowej u myszy przez aldehydową rodzinę zapachów.

Organizacja kłębuszków Model przetwarzania zapachów. Neurony czuciowe o podobnej czułości na bodźce zapachowe wysyłają aksony do tych samych kłębuszków. Konwergencja wejść w kłębuszkach oraz procesy wewnątrz- i miedzy-kłębuszkowe prowadzą do zawężenia odpowiedzi neuronów projekcyjnych (dolny rysunek) w stosunku do odpowiedzi neuronów czuciowych.

System węchowy człowieka Komórki mitralne i kępkowe w opuszce węchowej wysyłają projekcje do kory węchowej. Istnieje również równoległa droga do kory (accesory olfactory cortex AOB) z vomeronasal organ (VN0). Kora węchowa podzielona jest na 5 obszarów, każdy posiada inne funkcje i projekcje. Anterior olfactory nucleus (AON) – centrum sumujące wejścia z dwóch opuszek, kora gruszkowa (piriform cortex PC) rozróżnianie zapachu, Olfactory tubercle otrzymuje wejścia dopaminergiczne ze śródmózgowia, ciało migdałowate (amygdala) otrzymuje wejścia z obu dróg węchowych, kora śródwęchowa (entorhinal cortex) otrzymuje wejścia węchowe i przekazuje je do hipokampa.

Zapach kobiety… Feromony: Wydzielane przez ciało Rozpoznawane przez inne osobniki tego samego gatunku Wpływają na układ neuroendokrynologiczny Wpływają na zachowanie/funkcje rozrodcze

Zapach kobiety… Aktywcja mózgu mierzona metodą PET u kobiet i mężczyzn, pod wpływem wąchania hormonów. AND – pochodna testosteronu. EST – pochodna estrogenu. Wyniki pokazują silne zróżnicowanie aktywowanych obszarów podwzgórza w zależności od płci. EST może wywołać aktywację kory w stężeniach nie węchowych, może on być więc nie związany z zapachem. Ivanka Savic, Hans Berglund, Balazs Gulyas, and Per Roland. Smelling of Odorous Sex Hormone-like Compounds Causes Sex-Differentiated Hypothalamic Activations in Humans, Neuron, Vol. 31, 661–668, August 30, 2001