Szaglórendszer: felépítés, működés és szerepe az emlősökben
Fedezze fel az emlősök szaglórendszerét: felépítés, működés, szerep és az illatok kapcsolata az emlékekkel — részletes, tudományos áttekintés.
A szaglórendszer a szaglásra vagy a szaglásra használt érzékszervi rendszer. Ez a rendszer az illékony és néhány esetben a folyadékban oldódó kémiai anyagokat érzékeli, és azokat idegi jelekké alakítva az agyba továbbítja.
Felépítés — perifériától az agyig
A legtöbb emlős és hüllő szaglórendszerének két, jól elkülönülő része van:
- Van egy fő szaglórendszer, amely az illékony, levegőben lévő anyagokat érzékeli.
- Van másodlagos, vagy kiegészítő rendszer. A járulékos szaglórendszer folyadékalapú ingereket érzékel. A viselkedéses bizonyítékok azt mutatják, hogy a járulékos szaglórendszer által érzékelt ingerek leggyakrabban feromonok.
A fő szaglórendszer perifériás része az orrüreg felső részén található szaglóhám (olfactory epithelium). Ebben helyezkednek el az érzékeny szaglóreceptor neuronok, a támogató (sustentacular) sejtek és a bazális őssejtek, amelyek az elhasználódott receptorneuronokat pótolják — így a szaglóhám képes regenerálódni. Az odoráns molekulák a nyálkahártyán és a nyákon keresztül érik el a receptorokat.
A szaglóreceptor neuronok axonjai a csontlemezeken (cribriform plate) keresztül futva érik el a szaglókolbászt (olfactory bulb). Itt rendeződnek páros egyszerű elrendeződésekbe, az úgynevezett glomerulusokba, ahol a hasonló receptorproteint kifejező neuronok konvergálnak, majd onnan a mitrális és tufted sejtek továbbítják az információt a következő állomások felé (piriform kéreg, amygdala, entorhinális kéreg).
Működés — hogyan lesz a molekulából érzet
A szagérzékelés molekuláris alapja, hogy az odoránsok kötődnek a szaglóreceptorokhoz, amelyek az emlősöknél G-fehérje-kapcsolt receptorok (GPCR) családjába tartoznak. A receptor aktiválása belső másodlagos hírvivő utak (például cAMP) beindulását eredményezi, ioncsatornák nyílnak, a neuron depolarizálódik, és akciós potenciál indul meg az agy felé.
Fontos jellemző a kombinatorikus kódolás: egy-egy odoráns többféle receptorhoz is kötődhet, és egy receptor is képes több különböző molekulát felismerni. Ebből adódóan a szagok azonosítása nem egyetlen receptorhoz kötődik, hanem a receptorok aktivitásmintázatából áll össze.
A légzés (szippantás) és az orrüreg áramlási viszonyai befolyásolják, hogy mely molekulák érik el a szaglóhám egyes részeit, ezért a viselkedés (például gyors, ismételt szippantás) is módosítja a szagérzékelést. Emellett a trigeminus ideg érzékeli az orrban fellépő irritáló, csípős anyagokat, és ez a rendszer gyakran együttműködik a szaglórendszerrel (pl. mentol, ammónia érzékelése).
A járulékos (vomeronazális) szaglórendszer
A járulékos szaglórendszer központi eleme sok állatban a vomeronazális szervek (VNO, Jacobson-féle szerv), amely a folyadékalapú jelátvitelt, gyakran feromonokat érzékeli. Ennek feldolgozása többnyire más pályákon történik, és szoros kapcsolatban áll a szociális, reproduktív és territóriumspecifikus viselkedésekkel. Az emberi VNO létezése és funkciója vitatott; modern bizonyítékok alapján az emberi járulékos rendszer jóval kevésbé kifejlett, mint sok más emlősben.
Agyterületek és viselkedés
Az agynak az a része, amely a szaglással foglalkozik, a rhinencephalon; az emberi agyban ennek aránya kicsi, de más gerinceseknél fontosabb lehet. A piriform kéreg valószínűleg az a terület, amely a legszorosabban kapcsolódik a szagok azonosításához és a komplex illatminták feldolgozásához. A mediális amygdala és más limbikus területek részt vesznek a szociális viselkedésben (például párzás, azonos fajú egyedek megkülönböztetése) és az érzelmi komponensek kialakításában. Az entorhinális kéreg összekapcsolja a szagokat az emlékekkel és a térbeli kontextussal, ezért a szagok erősen képesek emlékeket és érzelmeket előhívni.
Molekuláris és evolúciós érdekességek
Linda B. Buck és Richard Axel a szaglórendszerrel kapcsolatos munkájukért 2004-ben elnyerték az élettani vagy orvosi Nobel-díjat. Kutatásaik hozzájárultak annak megértéséhez, hogy a szaglóreceptorok nagy géncsaládja hogyan biztosítja a sokféle illat felismerését. A patkányok DNS-ének elemzésével korábbi becslések szerint az emlősök genomjában mintegy ezer különböző szaglóreceptor-gén található; az egyes fajok között azonban nagy eltérések vannak. Az emberben működő receptorok száma kisebb (százakra tehető), és sok gén pszeudogénné vált az evolúció során, ami részben megmagyarázza az ember viszonylag gyengébb szaglóképességét más emlősökhöz képest.
Élettani jelenségek és klinikai vonatkozások
A szaglás alkalmazkodó: tartós expozíció esetén a receptorok érzékenysége csökken (adaptáció), ezért egy állandó illatot hamar kevésbé érzünk. Másrészt a szaglóreceptor neuronok képesek regenerálódni a bazális sejtekből — ez egyedi tulajdonság az idegrendszerben.
A szaglás zavarai (anosmia — teljes szaglásvesztés; hyposmia — részleges csökkenés) mindennapi életet jelentősen rontó problémák lehetnek. Okai lehetnek fertőzések (ideértve bizonyos vírusfertőzéseket, például SARS-CoV-2), fejtrauma (az axonok sérülése a cribriform platénál), orrpolipok, krónikus orrnyálkahártya-gyulladás, expozíció toxikus anyagoknak, valamint neurodegeneratív betegségek (például Parkinson- vagy Alzheimer-kór) korai tüneteként is megjelenhetnek. A szaglásteszt (például illatfelismerés vagy -küszöb meghatározása) hasznos diagnosztikai eszköz lehet.
Összefoglalás
A szaglórendszer komplex, több szinten működő kemoszenzoros hálózat: a perifériás szaglóhám érzékeli a kémiai ingereket, a szaglókolbászban és az agykérgi területeken rendeződnek az információk, és az így létrejövő mintázatok alapján történik a szagok azonosítása, érzelmi és memóriális asszociációja. A rendszer evolúciós szerepe, molekuláris sokfélesége és a viselkedésre gyakorolt hatása miatt kiemelt jelentőségű mind az alapkutatásban, mind a klinikai gyakorlatban.
A mygdala elhelyezkedése az emberi agy egyes féltekéiben
Damage
A szaglórendszer károsodása történhet agysérülés, rák vagy mérgező gázok miatt. A károsodást általában úgy mérik, hogy az orvosok adnak a betegnek valamilyen szagot, és a beteg megpróbálja kitalálni, hogy mi az.
Kapcsolódó oldalak
Kérdések és válaszok
K: Mi az a szaglórendszer?
V: A szaglórendszer a szaglásra vagy a szaglásra használt érzékszervi rendszer.
K: Hány része van a legtöbb emlős és hüllő szaglórendszerének?
V: A legtöbb emlős és hüllő szaglórendszerének két része van: a fő szaglórendszer, amely az illékony, levegőben lévő anyagokat érzékeli, és a másodlagos vagy járulékos szaglórendszer, amely a folyadékalapú ingereket érzékeli.
K: Milyen típusú ingereket érzékel általában a járulékos szaglórendszer?
V: A viselkedéses bizonyítékok azt mutatják, hogy a járulékos szaglórendszer által érzékelt ingerek leggyakrabban feromonok.
K: Hogyan működnek az olyan kemoszenzoros érzékszervek, mint az ízlelés és a szaglás?
V: Az olyan kemoszenzoros érzékszervek, mint az ízlelés és a szaglás, kémiai jeleket alakítanak át idegimpulzusokká, amelyek az agyban érzékeléssé alakulnak át.
K: Az agy melyik része foglalkozik a szaglással?
V: Az agynak azt a részét, amely a szaglással foglalkozik, rhinencephalonnak nevezik, amely az embernél egy kis rész, de más gerinceseknél sokkal fontosabb.
K: Kik kaptak Nobel-díjat a szaglással kapcsolatos munkájukért?
V: Linda B. Buck és Richard Axel 2004-ben élettani vagy orvosi Nobel-díjat kapott a szaglórendszerrel kapcsolatos munkájáért.
K: Buck és Axel kutatásai szerint hány szaglóreceptor-gén van jelen az emlősök genomjában?
V: Patkányok DNS-ének elemzésével úgy becsülték, hogy az emlősök genomjában körülbelül ezer különböző szaglóreceptor-gén található.
Keres