Hajuaisti: miten nenä ja hajureseptorit toimivat ihmisillä ja eläimillä
Hajuaisti — miten nenä ja hajureseptorit toimivat ihmisillä ja eläimillä: tutustu hajujen aistimiseen, hajuepiteeliin, hermosoluihin ja eläinten herkempiin nenäjärjestelmiin.
Hajuaisti on hajuaisti. Hajuaisti tarkoittaa sitä, miten ihminen tai eläin havaitsee hajun (tai hajun tai tuoksun) nenän avulla. Monilla eläimillä on parempi nenä kuin ihmisillä. Jotkut eläimet voivat havaita ilmassa tai joskus vedessä olevia pieniä hiukkasia, joita ihmiset eivät havaitse.
Ihmisillä on nenässä erityisiä soluja, jotka voivat havaita joitakin kemikaaleja. Nämä ovat erityisiä hermosoluja, jotka ovat kiinnittyneet hajuepiteeliin. Kaikilla selkärankaisilla on nämä solut. Haju käsitellään ensin hajujärjestelmässä. Tieto välittyy etuaivojen etuosassa sijaitsevaan hajulohkoon.
Hyönteiset aistivat hajut tuntoaistimilla, jotka sijaitsevat antenneissa ja joita käsitellään ensin antennilohkossa.
Mitä hajuaisti tarkkaan ottaen mittaa?
Hajuaisti on kemiallinen aisti: se reagoi ilmassa (tai vedessä) leijuviin molekyyleihin, joita kutsutaan odoranteiksi. Kun nämä molekyylit osuvat nenän limakalvolla oleviin hajusoluihin, ne sitoutuvat hajureseptoreihin ja käynnistävät sähköisen signaalin. Eri reseptorityypit reagoivat eri molekyyleihin tai molekyyliryhmiin, ja aistinvaraisten yhdistelmien avulla aivot erottavat suuret määrät eri hajuja.
Hajusolujen ja aivojen yhteys
Hajureseptorit ovat pääosin G-proteiinikytkentäisiä reseptoreita (GPCR), ja niihin liittyvä signaalinsiirto muuntaa kemiallisen ärsykkeen hermoimpulssiksi. Hajusolujen aksonit kokoontuvat hajukuopassa (olfactory bulb) glomeruleiksi: jokainen glomeruli saa tyypillisesti samaa reseptorityyppiä ilmentävien solujen aksoneita, mikä luo hajukartan. Tästä tieto jatkaa eteenpäin hajulohkoihin ja edelleen limbiseen järjestelmään, minkä vuoksi hajut yhdistyvät voimakkaasti muistoihin ja tunteisiin.
Lajikohtaisia eroja
- Koira ja monet muut nisäkkäät: suuret hajuepiteelit ja runsaasti hajusoluja tekevät niistä erittäin herkkiä; koira voi havaita aineita osissa biljoonasosia (punkti- tai similiaarinen ilmaus: erittäin pieni pitoisuus).
- Elävät vedessä: kala ja muut vesieläimet käyttävät vastaavia reseptoreita veden välittämään kemialliselle tiedolle; molekyylien liikkuminen ja havaittavuus poikkeavat ilmassa kulkevista hajumolekyyleistä.
- Hyönteiset: niillä hajuaistiminen tapahtuu antennien sensillae-rakenteissa. Signaalit käsitellään antennilohkossa, josta viesti jatkuu eteenpäin esimerkiksi mushroom bodies -rakenteisiin, jotka osallistuvat oppimiseen ja muistiin.
- Vomeronasaalielin (Jacobsonin elin): monilla eläimillä on erillinen elin, joka tunnistaa feromoneja ja muita sosiaalisen viestinnän kemikaaleja; ihmisellä tämän elimen toiminnasta on kiistaa ja se on usein vaillinainen.
Hajuaistin merkitys ja häiriöt
Hajuaisti vaikuttaa moniin elämänalueisiin: ravinnon valintaan (maku ja haju ovat läheisesti yhteydessä), vaarojen tunnistamiseen (savu, pilaantunut ruoka), sosiaaliseen viestintään (feromonit) ja muistoihin. Hajuaistin häiriöt, kuten anosmia (kyvyttömyys haistaa) tai hyposmia (heikentynyt haju), voivat johtua esimerkiksi virusinfektiosta (mm. hengitystievirukset), nenäontelon tukkeutumisesta, pään vammasta tai neurodegeneratiivisista sairauksista (esim. Parkinson, Alzheimer). Diagnostiikkaan käytetään hajutestejä ja tarvittaessa kuvantamista.
Miten hajuaistia tutkitaan ja mitataan?
Hajuaistia tutkitaan laboratorioissa hajukynillä ja annostelijoilla, joilla voidaan tuottaa tunnettuja pitoisuuksia eri odoranteista. Geenitutkimus on paljastanut suuren hajureseptorigeeniperheen: ihmisillä on satoja hajureseptorigeenejä, joista osa on toiminnallisia ja osa inaktiveerattuja. Neurokuvantamismenetelmät (fMRI, PET) näyttävät, miten hajureseptorit aktivoivat tiettyjä aivoalueita ja miten hajuun liittyvät muistijäljet muodostuvat.
Yhteenveto
Hajuaisti on monimutkainen ja lajirajojen yli vaihteleva aisti, joka perustuu kemiallisten molekyylien havaitsemiseen ja aivoissa tapahtuvaan laaja-alaiseen käsittelyyn. Se yhdistää perifeerisen tunnistuksen ja keskushermoston prosessoinnin, ja sillä on tärkeä rooli käyttäytymisessä, ravinnon valinnassa ja tunne-elämän muistoissa.
Hajuaistin vastaanottosolut
Hajuvastaanottosolut (OR-solut) ovat neuroneja (hermosoluja). Näistä soluista työntyy monia pieniä karvamaisia värekarvoja epiteelin pintaa peittävään limaan. Näiden värekarvojen pinnalla on hajureseptoreita, eräänlaisia proteiineja.
On olemassa noin 1000 erilaista geeniä, jotka koodaavat OR:ia, mutta vain noin kolmannes niistä on toiminnassa. Loput ovat pseudogeenejä. OR-geenit ovat suurin geeniperhe. Hajumolekyyli liukenee hajuepiteelin limaan ja sitoutuu sitten OR-geeniin. Eri hajumolekyylit sitoutuvat eri OR:iin. Hajuaistin perusta on siinä, että eri hajumolekyyliryhmät sitoutuvat eri reseptorisoluihin ja siten laukaisevat eri hermosoluryhmiä. Aivojen hajualueella neuronien palaminen tuottaa havaitun hajun.
Kun OR aktivoituu, soluissa alkaa tapahtua muutoksia. Positiivisia ioneja tulee sisään ja negatiivisia ioneja poistuu soluista. Tämä saa neuronin laukaisemaan impulssin (synnyttämään toimintapotentiaalin).
Hajuaistin epiteeli ja neuronit. Hermosolujen päätyjen ripset työntyvät limaan (ei kuvassa).
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mitä on hajuaisti?
V: Hajuaisti on hajuaisti.
K: Miten ihmiset ja eläimet havaitsevat hajun?
V: Ihmiset ja eläimet havaitsevat hajun käyttämällä nenäänsä.
K: Onko eläimillä parempi hajuaisti kuin ihmisillä?
V: Kyllä, monilla eläimillä on parempi nenä kuin ihmisillä.
K: Mitkä erityiset solut nenässä voivat havaita joitakin kemikaaleja?
V: Hajuepiteeliin kiinnittyneet erityiset hermosolut voivat havaita joitakin kemikaaleja.
K: Onko kaikilla selkärankaisilla näitä erityisiä soluja nenässä?
V: Kyllä, kaikilla selkärankaisilla on näitä soluja.
K: Missä hajua käsitellään ensin ihmisissä ja eläimissä?
V: Hajua käsitellään ensin hajujärjestelmässä.
K: Missä hyönteisissä hajut aistitaan?
V: Hyönteisissä hajut aistitaan tuntosarvissa olevilla sensillumeilla.
Etsiä