36.3: 味觉和嗅觉
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培养技能
- 解释嗅觉和味觉刺激与其他感官刺激有什么不同
- 确定人类可以区分的五种主要口味
- 用解剖学术语解释为什么狗的嗅觉比人类的嗅觉更敏锐
味觉（也称为味觉）和嗅觉（也称为嗅觉）是最相互关联的感官，因为两者都涉及刺激分子进入人体并与受体结合。 嗅觉可以让动物感觉到环境中存在食物或其他动物（无论是潜在的伴侣、捕食者还是猎物）或其他可能影响其生存的化学物质。 同样，味觉允许动物区分食物类型。 虽然嗅觉的价值是显而易见的，但味觉的价值是什么？ 不同口味的食物有不同的属性，既有用，也有害。 例如，甜味物质往往热量很高，这可能是贫困时期生存所必需的。 苦味与毒性有关，酸味与变质的食物有关。 咸味食物通过帮助人体保持水分和提供细胞功能所需的离子，在维持稳态方面很有价值。
味道和气味
味觉和气味刺激都是从环境中吸收的分子。 人类检测到的主要口味是甜、酸、苦、咸和鲜味。 前四种口味几乎不需要解释。 最近，日本科学家 Kikunae Ikeda 在研究海藻汤时发现了鲜味作为一种基本口味，但直到多年以后，它才被广泛接受为一种可以在生理学上区分开来的味道。 鲜味的味道，也称为咸味，归因于氨基酸L-谷氨酸的味道。 实际上，谷氨酸钠（MSG）通常用于烹饪，以增强某些食物的咸味。 能够区分鲜味的适应价值是什么？ 咸味物质往往富含蛋白质。
我们感知到的所有气味都是我们呼吸空气中的分子。 如果一种物质没有从其表面向空气中释放分子，则它没有气味。 而且，如果人类或其他动物没有识别特定分子的受体，那么该分子就没有气味了。 人类有大约350种嗅觉受体亚型，它们以不同的组合起作用，使我们能够感知大约10,000种不同的气味。 例如，将其与小鼠进行比较，后者具有大约1,300种嗅觉受体类型，因此可能会感觉到更多的气味。 气味和味觉都涉及刺激特定化学感受器的分子。 尽管人类通常将味觉区分为一种感觉，将嗅觉区分为另一种感觉，但他们共同努力创造对味道的感知。 如果一个人的鼻腔通道拥塞，他或她对味道的感知就会降低。
接收和转播
气味分子（气味分子）进入鼻子并溶解在嗅觉上皮，即鼻腔后部的粘膜（如图所示\(\PageIndex{1}\)）。 嗅觉上皮是鼻腔后部专门的嗅觉受体的集合，人类的面积约为5 cm 2。 回想一下，感觉细胞是神经元。 嗅觉受体是特殊神经元的树突体，当它结合从环境中吸入的某些分子时，其反应是将脉冲直接发送到大脑的嗅球。 人类有大约1200万种嗅觉受体，分布在数百种对不同气味有反应的不同受体类型中。 一千二百万似乎是大量的受体，但与其他动物相比：兔子有大约1亿个受体，大多数狗有大约10亿个受体，猎犬——出于嗅觉而选择性繁殖的狗——有大约40亿个受体。 嗅觉上皮的总体大小也因物种而异，例如，猎犬的总大小比人类大很多倍。
嗅觉神经元是双极神经元（具有两个来自细胞体的过程的神经元）。 每个神经元都有一个树突埋在嗅觉上皮中，从这个树突延伸出来的是5到20个含有受体的毛发状纤毛，它们会捕获气味分子。 纤毛上的感官受体是蛋白质，正是它们的氨基酸链的变化使受体对不同的气味物敏感。 每个嗅觉神经元的纤毛上只有一种类型的受体，而这些受体专门用于检测特定的气味剂，因此双极神经元本身是特殊的。 当气味剂与识别它的受体结合时，与该受体相关的感觉神经元就会受到刺激。 嗅觉刺激是唯一直接到达大脑皮层的感官信息，而其他感觉则通过丘脑传递。
进化连接：费洛蒙
费洛蒙是动物释放的一种化学物质，会影响同一物种动物的行为或生理。 费洛蒙信号可能对吸入费洛蒙的动物产生深远影响，但信息素的感知方式显然与其他气味不同。 有几种不同类型的信息素，它们在尿液中释放或作为腺体分泌物释放。 某些费洛蒙是潜在伴侣的引诱剂，另一些则是潜在同性竞争对手的驱避剂，还有一些费洛蒙在母婴依恋中起着作用。 一些费洛蒙还可以影响青春期的时间，改变生殖周期，甚至阻止胚胎植入。 尽管费洛蒙在许多非人类物种中的作用很重要，但与费洛蒙对行为曲目较为有限的生物的重要性相比，在进化时期，信息素在人类行为中的重要性已降低。
vomeronasal 器官（VNO 或 Jacobson 的器官）是一种管状的、充满液体的嗅觉器官，存在于许多与鼻腔相邻的脊椎动物中。 它对费洛蒙非常敏感，并通过管道与鼻腔相连。 当分子溶解在鼻腔粘膜中时，它们就会进入 VNO，其中费洛蒙分子与特殊的信息素受体结合。 在接触自身物种或其他物种的信息素后，包括猫在内的许多动物可能会表现出弗莱门反应（图\(\PageIndex{2}\)），这是一种帮助费洛蒙分子进入 VNO 的上唇卷曲。
信息素信号不是发送到主嗅球，而是发送到直接投射到杏仁核的另一种神经结构（回想一下，杏仁核是大脑中枢在恐惧等情绪反应中很重要）。 然后，信息素信号会延伸到下丘脑中对生殖生理学和行为至关重要的区域。 尽管一些科学家断言 VNO 显然是人类的功能残留，尽管在人体鼻腔附近有类似的结构，但另一些科学家正在将其作为一种可能的功能系统进行研究，例如，它可能有助于女性月经周期的同步近在咫尺。
品尝
检测味觉（味觉）与检测气味（嗅觉）非常相似，因为味觉和气味都依赖于某些分子刺激的化学受体。 味蕾是味蕾的主要器官。 味蕾是一群位于舌头肿块内的味觉受体（味觉细胞），称为乳头（单数：乳头）（如图所示\(\PageIndex{3}\)）。 有几种结构上不同的乳头。 Filiform 乳头位于舌头对面，具有触觉，提供摩擦力，帮助舌头移动物质，并且不含味觉细胞。 相比之下，主要位于舌头前三分之二的真菌形乳头含有一到八个味蕾，还有压力和温度的受体。 大的环状乳头含有多达 100 个味蕾，在舌头后缘附近形成 V 形。
除了这两种对化学和机械敏感的乳头外，还有叶状乳头，即叶状乳头，如显微照片所示，叶状乳头位于舌头边缘和舌后平行褶皱。 叶状乳头的褶皱中含有大约 1,300 个味蕾。 最后，还有环状乳头，它们是墙状乳头，舌后呈倒的 “V” 形状。 每一个乳头都被一个凹槽包围，含有大约 250 个味蕾。
每个味蕾的味觉细胞每 10 到 14 天更换一次。 这些细长细胞，其尖端具有称为微绒毛的毛发样过程，延伸到味蕾毛孔（如图所示\(\PageIndex{4}\)）。 食物分子（tastant s）溶解在唾液中，它们与微绒毛上的受体结合并刺激。 tastants 的受体位于舌头的外部和前部，位于丝状乳头最突出的中间区域之外。
在人类中，有五种主要口味，每种味道只有一种对应的受体类型。 因此，就像嗅觉一样，每种受体都因其刺激（味觉）而异。 五种口味的转导是通过反映品尝者分子成分的不同机制进行的。 咸味剂（含有 NaCl）提供进入味觉神经元并直接激发它们的钠离子（Na +）。 酸味剂是酸，属于热感受器蛋白家族。 酸或其他有酸味的分子的结合会触发离子通道的变化，这会增加味觉神经元中的氢离子（H +）浓度，从而使它们去极化。 甜、苦、味都需要 G 蛋白偶联受体。 这些 tastants 与各自的受体结合，从而激发与之相关的特殊神经元。
品尝能力和嗅觉都会随着年龄的增长而变化。 在人类中，到50岁时，感官急剧下降并继续下降。 孩子可能会发现食物太辛辣，而老年人可能会发现同样的食物平淡无奇，没有胃口。
链接到学习
观看此动画，该动画展示了味觉是如何发挥作用的。
大脑中的气味和味觉
嗅觉神经元从嗅觉上皮向嗅球投射成薄的、未髓鞘化的轴突状物。 嗅球由称为肾小球的神经簇组成，每个肾小球接收来自一种嗅觉受体的信号，因此每个肾小球都特定于一种气味剂。 嗅觉信号从肾小球直接传播到嗅觉皮层，然后传播到额叶皮层和丘脑。 回想一下，这与大多数其他感官信息是不同的途径，后者在进入皮层之前直接发送到丘脑。 嗅觉信号也直接传播到杏仁核，然后到达下丘脑、丘脑和额叶皮层。 嗅觉信号直接传递到的最后一个结构是腱叶结构中的皮质中心，在空间、自传、陈述和情景记忆中很重要。 嗅觉最终由大脑中处理记忆、情绪、繁殖和思维的区域处理。
味觉神经元从舌头、食道和味觉中的味觉细胞投射到脑干中的延髓。 味觉信号从延髓传播到丘脑，然后传播到原发味觉皮层。 来自舌头不同区域的信息分离在延髓、丘脑和皮层中。
摘要
人类有五种主要口味：甜味、酸味、苦味、咸味和鲜味。 每种味道都有自己的受体类型，只对这种味道做出反应。 味觉进入人体并溶解在唾液中。 味觉细胞位于味蕾中，味蕾存在于口腔中四种乳头中的三种上。
关于嗅觉，有成千上万的气味剂，但人类只能检测到大约10,000种。 像味觉受体一样，嗅觉受体每种只对一种气味有反应。 气味剂溶解在鼻粘膜中，在那里它们会激发相应的嗅觉感觉细胞。 当这些细胞检测到气味时，它们会将信号发送到主嗅球，然后发送到大脑中的其他部位，包括嗅觉皮层。
词汇表
- 双极神经元
- 神经元具有来自细胞体的两个过程，通常朝相反的方向
- 肾小球
- 在嗅球中，接收来自一种嗅觉受体的信号的两个神经簇之一
- 味蕾
- 味觉
- 有气味的
- 刺激嗅觉受体的空气分子
- 嗅觉
- 嗅觉
- 嗅球泡
- 脊椎动物大脑中接收嗅觉受体信号的神经结构
- 嗅觉上皮
- 嗅觉受体所在的鼻腔中的特殊组织
- 嗅觉受体
- 特殊神经元的树突点
- 乳头
- 舌头上的小凸块状突出物之一
- 费洛蒙
- 动物释放的可影响其他动物生理或行为的物质
- 品尝
- 刺激味觉受体的食物分子
- 味蕾
- 味觉细胞群
- 鲜味
- 五种基本口味之一，被描述为 “咸味”，可能在很大程度上是左旋谷氨酸的味道