36.3: Ladha na harufu

Ujuzi wa Kuendeleza

• Eleza kwa njia gani harufu na ladha ya ladha hutofautiana na uchochezi mwingine wa hisia.
• Tambua ladha tano za msingi ambazo zinaweza kujulikana na wanadamu
• Eleza kwa maneno ya anatomical kwa nini hisia ya harufu ya mbwa ni papo hapo zaidi kuliko ya mwanadamu

Ladha, pia huitwa gustation, na harufu, pia hujulikana kununuliwa, ni hisia zinazohusiana zaidi kwa kuwa wote huhusisha molekuli ya kichocheo kinachoingia mwili na kuunganishwa kwa receptors. Harufu huwawezesha mnyama kuhisi uwepo wa chakula au wanyama wengine-kama wenzi wenye uwezo, wanyamaji, au prey-au kemikali nyingine katika mazingira ambayo inaweza kuathiri maisha yao. Vile vile, maana ya ladha inaruhusu wanyama kubagua kati ya aina ya vyakula. Wakati thamani ya hisia ya harufu ni dhahiri, ni thamani gani ya hisia ya ladha? Vyakula tofauti vya kulawa vina sifa tofauti, zote zinafaa na zenye hatari. Kwa mfano, vitu vyenye tamu huwa na caloric sana, ambayo inaweza kuwa muhimu kwa kuishi katika nyakati za konda. Hasira huhusishwa na sumu, na ucheshi unahusishwa na chakula kilichoharibiwa. Vyakula vya chumvi ni muhimu katika kudumisha homeostasis kwa kusaidia mwili kuhifadhi maji na kwa kutoa ions muhimu kwa seli kufanya kazi.

Ladha na harufu

Wote ladha na harufu ya harufu ni molekuli zilizochukuliwa kutoka kwenye mazingira. Ladha ya msingi inayoonekana na wanadamu ni tamu, sour, machungu, chumvi na umami. Ladha nne za kwanza zinahitaji maelezo kidogo. Utambulisho wa umami kama ladha ya kimsingi ulitokea hivi karibuni—ilitambuliwa mwaka 1908 na mwanasayansi wa Kijapani Kikunae Ikeda alipokuwa akifanya kazi na mchuzi wa mwani, lakini haikukubaliwa sana kama ladha ambayo inaweza kuwa tofauti ya kisaikolojia hadi miaka mingi baadaye. Ladha ya umami, pia inajulikana kama utamu, inatokana na ladha ya asidi ya amino L-glutamate. Kwa kweli, glutamat, au MSG, mara nyingi hutumiwa katika kupikia ili kuongeza ladha ya kitamu ya vyakula fulani. Je, ni thamani gani inayofaa ya kuwa na uwezo wa kutofautisha umami? Dutu za kupendeza huwa na juu ya protini.

Harufu zote tunazoziona ni molekuli katika hewa tunayopumua. Ikiwa dutu haina kutolewa molekuli ndani ya hewa kutoka kwenye uso wake, haina harufu. Na kama mwanadamu au mnyama mwingine hawana kipokezi kinachotambua molekuli maalum, basi molekuli hiyo haina harufu. Binadamu wana takriban aina ndogo za kipokezi chenye kunusa 350 ambazo zinafanya kazi katika mchanganyiko mbalimbali ili kuturuhusu kuhisi kuhusu harufu 10,000 tofauti. Linganisha hilo kwa panya, kwa mfano, ambazo zina aina za receptor za 1,300, na kwa hiyo labda huhisi harufu zaidi. Wote harufu na ladha huhusisha molekuli zinazochochea chemoreceptors maalum. Ingawa binadamu kwa kawaida hufautisha ladha kama hisia moja na harufu kama nyingine, wanafanya kazi pamoja ili kuunda mtazamo wa ladha. Mtazamo wa mtu wa ladha umepunguzwa ikiwa amejaa vifungu vya pua.

Mapokezi na Transduction

Odorants (harufu molekuli) kuingia pua na kufuta katika epithelium kunusa, mucosa nyuma ya cavity pua (kama inavyoonekana katika Kielelezo\(\PageIndex{1}\)). Epithelium yenye kunusa ni mkusanyiko wa receptors maalumu yenye kunusa nyuma ya cavity ya pua ambayo huweka eneo la karibu 5 cm ² kwa wanadamu. Kumbuka kwamba seli za hisia ni neurons. Receptor yenye kunusa, ambayo ni dendrite ya neuroni maalumu, hujibu wakati inafunga molekuli fulani zilizoingizwa kutoka kwenye mazingira kwa kutuma msukumo moja kwa moja kwenye bulb ya kunusa ya ubongo. Binadamu wana takriban milioni 12 receptors kunusa, kusambazwa kati ya mamia ya aina tofauti receptor kwamba kukabiliana na harufu tofauti. Milioni kumi na mbili inaonekana kama idadi kubwa ya vipokezi, lakini kulinganisha hiyo na wanyama wengine: sungura wana takriban milioni 100, mbwa wengi wana takriban bilioni 1, na mbwa wa damu-mbwa walizalisha kwa maana yao ya haru—wana takriban bilioni 4. Ukubwa wa jumla wa epitheliamu yenye kunusa pia hutofautiana kati ya aina, na ile ya bloodhounds, kwa mfano, kuwa mara nyingi kubwa kuliko ile ya wanadamu.

Neurons mbaya ni neurons bipolar (neurons na michakato miwili kutoka mwili wa seli). Kila neuroni ina dendrite moja kuzikwa katika epithelium kunusa, na kupanua kutoka dendrite hii ni 5 hadi 20 receptor-mizigo, nywele kama cilia kwamba mtego molekuli odorant. Vipokezi vya hisia kwenye cilia ni protini, na ni tofauti katika minyororo yao ya amino asidi ambayo hufanya receptors nyeti kwa harufu tofauti. Kila neuroni ya hisia yenye kunusa ina aina moja tu ya receptor kwenye cilia yake, na receptors ni maalumu kuchunguza odorants maalum, hivyo neurons za bipolar wenyewe ni maalumu. Wakati harufu hufunga na kipokezi kinachotambua, neuroni ya hisia inayohusishwa na mpokeaji huchochewa. Kichocheo kizuri ni habari pekee ya hisia ambayo hufikia moja kwa moja kamba ya ubongo, wakati hisia zingine zinatolewa kupitia thalamus.

Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Katika mfumo wa binadamu kunusa, (a) bipolar kunusa neurons kupanua kutoka (b) epithelium kunusa, ambapo receptors kunusa ziko, kwa bulb kunusa. (mikopo: mabadiliko ya kazi na Patrick J.Lynch, mchoraji wa matibabu; C. Carl Jaffe, MD, cardiologist)

Evolution Connection: pheromones

Pheromone ni kemikali iliyotolewa na mnyama inayoathiri tabia au fiziolojia ya wanyama wa spishi moja. Ishara za pheromonal zinaweza kuwa na madhara makubwa kwa wanyama wanaowavuta, lakini pheromones inaonekana haijulikani kwa njia sawa na harufu nyingine. Kuna aina kadhaa za pheromones, ambazo hutolewa katika mkojo au kama siri za glandular. Baadhi ya pheromones ni vivutio kwa wenzake uwezo, wengine ni repellants kwa washindani uwezo wa jinsia moja, na wengine bado kucheza majukumu katika attachment mama na watoto wachanga. Baadhi ya pheromones pia huathiri muda wa ujana, kurekebisha mzunguko wa uzazi, na hata kuzuia uingizaji wa embryonic. Wakati majukumu ya pheromones katika aina nyingi zisizo za kibinadamu ni muhimu, pheromones zimekuwa muhimu sana katika tabia za binadamu juu ya wakati wa mageuzi ikilinganishwa na umuhimu wao kwa viumbe vyenye repertoires ndogo zaidi ya kitabia.

Chombo cha vomeronasal (VNO, au chombo cha Jacobson) ni chombo cha tubular, kilichojaa maji, kilichopatikana katika wanyama wengi wa vertebrate ambao hukaa karibu na cavity ya pua. Ni nyeti sana kwa pheromones na imeshikamana na cavity ya pua na duct. Wakati molekuli hupasuka katika mucosa ya cavity ya pua, kisha huingia VNO ambapo molekuli za pheromone kati yao hufunga na receptors maalum za pheromone. Baada ya kuambukizwa na pheromones kutoka kwa aina zao au wengine, wanyama wengi, ikiwa ni pamoja na paka, wanaweza kuonyesha majibu ya flehmen (Kielelezo\(\PageIndex{2}\)), curling ya mdomo wa juu ambayo husaidia molekuli za pheromone kuingia VNO.

Kielelezo\(\PageIndex{2}\): Majibu ya flehmen katika tiger hii husababisha kupigwa kwa mdomo wa juu na husaidia molekuli za pheromone za hewa kuingia chombo cha vomeronasal. (mikopo: mabadiliko ya kazi na “chadh” /Flickr)

Ishara za pheromonal zinatumwa, sio kwa bulb kuu ya kunusa, lakini kwa muundo tofauti wa neural ambao hutengeneza moja kwa moja kwenye amygdala (kukumbuka kuwa amygdala ni kituo cha ubongo muhimu katika athari za kihisia, kama vile hofu). Ishara ya pheromonal kisha inaendelea kwa maeneo ya hypothalamus ambayo ni muhimu kwa physiolojia ya uzazi na tabia. Wakati baadhi ya wanasayansi wanasema kuwa VNO inaonekana functionally vestigial kwa binadamu, hata kama kuna muundo sawa iko karibu na mashimo ya pua ya binadamu, wengine wanatafuta kama mfumo wa kazi iwezekanavyo ambayo inaweza, kwa mfano, kuchangia maingiliano ya mzunguko wa hedhi kwa wanawake wanaoishi katika ukaribu wa karibu.

Ladha

Kuchunguza ladha (gustation) ni sawa na kuchunguza harufu (kununuliwa), kutokana na kwamba wote ladha na harufu hutegemea receptors kemikali kuwa drivas na molekuli fulani. Kiungo cha msingi cha ladha ni bud ladha. Bud ladha ni kikundi cha receptors ya ladha (seli za ladha) ambazo ziko ndani ya matuta kwenye ulimi unaoitwa papillae (umoja: papilla) (mfano katika Kielelezo\(\PageIndex{3}\)). Kuna papillae kadhaa ya kimuundo tofauti. Papillae ya Filiform, ambayo iko kote ulimi, ni tactile, kutoa msuguano unaosaidia ulimi kuhamisha vitu, na hauna seli za ladha. Kwa upande mwingine, papillae ya fungiform, ambayo iko hasa juu ya theluthi mbili ya anterior ya ulimi, kila mmoja huwa na buds moja hadi nane na pia ina receptors kwa shinikizo na joto. Papillae kubwa ya circumvallate ina hadi 100 ladha buds na kuunda V karibu na kiasi cha nyuma cha ulimi.

Kielelezo\(\PageIndex{3}\): (a) Foliate, circumvallate, na papillae fungiform ziko kwenye mikoa tofauti ya ulimi. (b) Papillae ya majani ni protrusions maarufu kwenye micrograph hii ya mwanga. (mikopo a: muundo wa kazi na NCI; data wadogo bar kutoka Matt Russell)

Mbali na aina hizo mbili za papillae kemikali na mechanically nyeti ni foliate papillae jani-kama papillae iko katika mikunjo sambamba kando kingo na kuelekea nyuma ya ulimi, kama inavyoonekana katika micrograph. Papillae ya majani yana kuhusu buds 1,300 za ladha ndani ya folda zao. Hatimaye, kuna papillae ya mviringo, ambayo ni papillae kama ukuta katika sura ya “V” iliyoingizwa nyuma ya ulimi. Kila moja ya papillae hizi imezungukwa na groove na ina kuhusu buds 250 za ladha.

Kila seli za ladha ya bud hubadilishwa kila siku 10 hadi 14. Hizi ni seli zilizounganishwa na michakato kama nywele inayoitwa microvilli kwa vidokezo vinavyoenea kwenye pore ya bud ladha (iliyoonyeshwa kwenye Mchoro\(\PageIndex{4}\)). Molekuli ya chakula (tastants) hupasuka katika mate, na hufunga na kuchochea receptors kwenye microvilli. Vipokezi vya tastanti viko kwenye sehemu ya nje na mbele ya ulimi, nje ya eneo la kati ambapo papillae ya filiform ni maarufu zaidi.

Kielelezo\(\PageIndex{4}\): Pores katika ulimi kuruhusu tastants kuingia pores ladha kwa ulimi. (mikopo: mabadiliko ya kazi na Vincenzo Rizzo)

Kwa wanadamu, kuna ladha tano za msingi, na kila ladha ina aina moja tu inayofanana ya receptor. Kwa hiyo, kama unyenyekevu, kila receptor ni maalum kwa kichocheo chake (tastant). Uhamisho wa ladha tano hutokea kupitia njia tofauti zinazoonyesha muundo wa Masi ya tastant. Tastant ya chumvi (iliyo na NaCl) hutoa ions za sodiamu (Na ⁺) zinazoingia neurons za ladha na kuzisisimua moja kwa moja. Tastants mbaya ni asidi na ni ya familia ya protini ya thermoreceptor. Kufungwa kwa asidi au molekuli nyingine ya sour-tasting husababisha mabadiliko katika kituo cha ion na hizi huongeza viwango vya ioni ya hidrojeni (H ⁺) katika neurons za ladha, hivyo kuziondoa. Tamu, uchungu, na umami tastanti zinahitaji receptor ya G-protini pamoja. Tastants hizi hufunga kwa receptors zao, na hivyo kusisimua neurons maalumu zinazohusiana nao.

Uwezo wote wa kulawa na hisia ya harufu hubadilika na umri. Kwa binadamu, hisia hupungua kwa kasi na umri wa miaka 50 na kuendelea kupungua. Mtoto anaweza kupata chakula kuwa spicy sana, wakati mtu mzee anaweza kupata chakula sawa kuwa bland na unappetizing.

Unganisha na Kujifunza

Tazama uhuishaji huu unaoonyesha jinsi maana ya ladha inavyofanya kazi.

Harufu na Ladha katika Ubongo

Mradi wa neurons unaofaa kutoka epithelium yenye kunusa kwa wingi unaofaa kama axons nyembamba, zisizo na myelinated. Bonde la kunusa linajumuisha makundi ya neural yanayoitwa glomeruli, na kila glomerulus inapokea ishara kutoka kwa aina moja ya kipokezi cha kunusa, hivyo kila glomerulus ni maalum kwa harufu moja. Kutoka glomeruli, ishara zenye kunusa husafiri moja kwa moja kwenye kamba ya kunusa na kisha kwenye kamba ya mbele na thalamus. Kumbuka kwamba hii ni njia tofauti na maelezo mengine ya hisia, ambayo hutumwa moja kwa moja kwenye thalamus kabla ya kuishia kwenye kamba. Ishara zenye kunusa pia husafiri moja kwa moja kwenye amygdala, baada ya kufikia hypothalamus, thalamus, na kamba ya mbele. muundo wa mwisho kwamba kunusa ishara moja kwa moja kusafiri kwa ni kituo gamba katika muundo temporal lobe muhimu katika anga, tawasifu, declarative, na kumbukumbu episodic. Olfaction hatimaye kusindika na maeneo ya ubongo kwamba kukabiliana na kumbukumbu, hisia, uzazi, na mawazo.

Ladha neurons mradi kutoka seli ladha katika ulimi, umio, na palate kwa medulla, katika shina la ubongo. Kutoka medulla, ishara za ladha husafiri kwenye thalamus na kisha kwenye kamba ya msingi ya gustatory. Taarifa kutoka mikoa tofauti ya ulimi imegawanyika katika medulla, thalamus, na cortex.

Muhtasari

Kuna ladha tano za msingi kwa wanadamu: tamu, sour, uchungu, chumvi, na umami. Kila ladha ina aina yake ya receptor inayoitikia tu kwa ladha hiyo. Tastants huingia mwili na hupasuka katika mate. Ladha seli ziko ndani ya buds ladha, ambayo hupatikana kwenye tatu ya aina nne za papillae katika kinywa.

Kuhusu kununuliwa, kuna maelfu mengi ya harufu, lakini wanadamu hugundua tu kuhusu 10,000. Kama receptors ladha, receptors kunusa ni kila mmoja msikivu kwa odorant moja tu. Wafanyabiashara hupasuka katika mucosa ya pua, ambako huvutia seli zao zinazofanana na hisia. Wakati seli hizi zinagundua harufu, hutuma ishara zao kwenye bulb kuu ya kunusa na kisha kwa maeneo mengine katika ubongo, ikiwa ni pamoja na kamba ya kunusa.

faharasa

neuroni ya bipolar

neuroni na michakato miwili kutoka mwili wa seli, kwa kawaida katika pande tofauti

glomerulus

katika bulb yenye kunusa, mojawapo ya makundi mawili ya neural ambayo hupokea ishara kutoka kwa aina moja ya receptor yenye kunusa

gustation

maana ya ladha

harufu

molekuli ya hewa ambayo huchochea receptor yenye kunusa

kunusa

hisia ya harufu

bulbu yenye kunusa

muundo wa neural katika ubongo wa vertebrate ambao hupokea ishara kutoka kwa receptors kunusa

epithelium yenye kunusa

maalumu tishu katika cavity pua ambapo receptors kunusa ziko

receptor yenye kunusa

dendrite ya neuron maalumu

papilla

moja ya makadirio madogo ya bump kutoka kwa ulimi

pheromone

Dutu iliyotolewa na mnyama ambayo inaweza kuathiri physiolojia au tabia ya wanyama wengine

tastant

chakula molekuli kwamba stimulates receptors gustatory

ladha chipukizi

makundi ya seli za ladha

umami

moja ya ladha tano ya msingi, ambayo ni kama ilivyoelezwa kama “kitamu” na ambayo inaweza kuwa kwa kiasi kikubwa ladha ya L-glutamate