Uoslės sistema: kvapų jutimas, anatomija, funkcijos ir reikšmė

Uoslės sistema: kvapų anatomija, receptoriai, pagrindinė ir pagalbinė funkcijos, feromonų ir prisiminimų ryšys, socialinė reikšmė ir Nobelio atradimai apie kvapų biologiją.

Uoslės sistema - tai jutimo sistema, skirta uoslei arba kvapui jausti. Ji perima cheminius signalus iš aplinkos ir paverčia juos nerviniais impulsais, kuriuos smegenys interpretuoja kaip kvapus.

Dauguma žinduolių ir roplių turi dvi uoslės sistemos dalis.

1. Yra pagrindinė uoslės sistema, kuri aptinka lakias, ore esančias medžiagas.
2. Yra antrinė arba papildoma sistema. Pagalbinė uoslės sistema jaučia skysčių pagrindu atsirandančius dirgiklius. Elgsenos duomenys rodo, kad dažniausiai pagalbinės uoslės sistemos aptinkami dirgikliai yra feromonai.

Anatomija ir pagrindiniai komponentai

Uoslės signalai pradedami registruoti nosies gleivinės srityje, vadinamoje uodomosia epitele. Čia yra keli pagrindiniai elementai:

• Uoslės receptorių neuronai – jutimo ląstelės su plaukuotaisiais cilijais, ant kurių randasi uoslės receptoriai. Jie reaguoja į įvairias lakias molekules.
• Palaikomosios ląstelės (sustentacular cells) – apsaugo ir maitina receptorines ląsteles.
• Basalinės ląstelės – kamieninės ląstelės, atsakingos už receptorių neuronų atsinaujinimą.
• Bowmano liaukos – gamina gleives, kurios tirpina kvapą sukeliančias molekules ir leidžia joms pasiekti receptorius.

Iš receptorinių neuronų impulsai eina į uoslinį svogūną (olfactory bulb), kur signalai konsoliduojami glomerulėse ir perduodami kitiems neuronams. Toliau informacija keliauja per uoslinį traktą į aukštesnes smegenų sritis, tokias kaip piriforminė žievė, entorininė žievė ir kitos limbinių struktūrų dalys.

Centrai ir susijusios smegenų sritys

Smegenų dalis, susijusi su uosle, yra rhinencephalon - nedidelė žmogaus smegenų dalis, tačiau daug svarbesnė kitų stuburinių gyvūnų smegenyse. Piriforminė žievė yra bene labiausiai su kvapo identifikavimu susijusi sritis. Medialinė smilkininė liauka susijusi su socialinėmis funkcijomis, pavyzdžiui, poravimusi ir tos pačios rūšies gyvūnų atpažinimu. Entorininė žievė sieja kvapus su prisiminimais. Tikslios šių aukštesniųjų sričių funkcijos vis dar tiriamos.

Molekulinė pagrindas ir receptoriai

Uoslės receptoriai yra daugiausia baltymai, priklausantys G baltymų sujungtiems receptoriams (GPCR). Vienas iš reikšmingų atradimų uoslės biologijoje buvo tai, kad receptoriai sudaryti iš didelės genų šeimos.

Linda B. Buck ir Richardas Axelis 2004 m. gavo Nobelio fiziologijos ar medicinos premiją už darbą apie uoslės sistemą. Analizuodami žiurkių DNR, jie apskaičiavo, kad žinduolių genome yra apie tūkstantis skirtingų uoslės receptorių genų. Skirtingose rūšyse šių genų skaičius labai skiriasi — pavyzdžiui, daugelio graužikų genomuose jų gali būti arti tūkstančio, o žmonėms funkciškai aktyvių uoslės receptorių paprastai nustatoma kelis šimtus (kiti yra pseudogenai).

Pagrindinės funkcijos ir elgsena

Uoslė atlieka kelias svarbias funkcijas:

• Maisto radimas ir vertinimas: kvapas padeda atpažinti valgomo maisto kokybę ir saugumą.
• Įspėjimas apie pavojus: dūmai, nuodingos dujos ar supuvusio maisto kvapai įspėja apie grėsmes.
• Socialinė komunikacija: feromonai ir kvapai dalyvauja partnerių paieškoje, teritorijų žymėjime ir atpažinime.
• Prisiminimų ir emocijų susiejimas: kvapai glaudžiai susiję su limbine sistema, todėl jie gali greitai sukelti prisiminimus ir emocijas.

Antrinė uoslės sistema (vomeronazinė sistema)

Daugelis gyvūnų turi papildomą uoslės organą — vomeronazinį organą (VNO), kuris pajunta feromonus ir kitas skysčių tirpalo chemines medžiagas. Ši sistema paprastai siunčia signalus į priedinį uoslinį svogūną ir tada į regionus, susijusius su reprodukcija bei socialiniu elgesiu. Žmonių VNO buvimas ir funkcionalumas yra prieštaringai vertinami — dažniausiai laikoma, kad jis yra mažai funkcionalus arba regresavęs.

Uoslės sutrikimai ir jų reikšmė

Uoslės sutrikimai gali būti įvairūs:

• Anosmija – visiškas kvapų nejautimas.
• Hyposmija – sumažėjęs kvapų jutimas.
• Parosmija – pasikeitęs kvapų suvokimas (pavyzdžiui, malonus kvapas tampa nemalonus).
• Fantosmija – kvapų pojūčiai be išorinio šaltinio („užuodžiu kvapus, kurių nėra“).

Priežastys: viršutinių kvėpavimo takų infekcijos (įskaitant ir COVID‑19), galvos traumos, nosies uždegimai, polipai, narkotikai, amžius arba neurologinės ligos (Parkinsonas, Alzheimeris). Uoslės praradimas turi didelę įtaką gyvenimo kokybei: sumažėja maisto malonumas, kyla saugos rizikos (nepastebimi dūmai ar nuodingos dujos) ir gali atsirasti psichologinių problemų.

Gydymas priklauso nuo priežasties: uždegiminėms būklėms gali padėti medikamentai, chirurgija ar uoslės treniruotės (angl. olfactory training), kurių tyrimai rodo tam tikrą atsigavimo naudingumą.

Tyrimai ir praktinė reikšmė

Uoslės sistema yra aktyviai tiriama biologijoje, medicinoje ir pramonėje (parfumerija, maisto pramonė, saugumo jutikliai). Dėl ryšio su atmintimi ir emocijomis kvapai naudojami terapijoje bei diagnostikoje. Genetiniai uoslės receptorių tyrimai padėjo suprasti, kaip organizmas atpažįsta tūkstančius skirtingų cheminių signalų.

Pastaba: daug uoslės mechanizmų ir jų sąsajų su elgesiu dar tiriama — nauji atradimai nuolat papildo mūsų supratimą apie šį svarbų jutimą.

Klausimai ir atsakymai

K: Kas yra uoslės sistema?

K: Kiek dalių turi daugumos žinduolių ir roplių uoslės sistema?

K: Kokio tipo dirgiklius paprastai aptinka papildoma uoslės sistema?

K: Kaip veikia chemosensoriniai pojūčiai, tokie kaip skonis ir kvapas?

K: Kuri smegenų dalis yra susijusi su uosle?

K: Kas gavo Nobelio premiją už darbą, susijusį su uoslės sistema?

K: Kiek, remiantis Buck ir Axel tyrimais, žinduolių genome yra uoslės receptorių genų?

Paieška pagal raidę