Философия запаха. О чем нос рассказывает мозгу

Во-первых, система должна быть откалибрована. Чтобы мозг мог измерять внешние показатели, он должен иметь основу для оценки изменений, обнаружения новых объектов и выявления особенностей. Замечательно, что обонятельная система делает все это, не отвлекаясь на фоновые запахи. Дело в том, что наш нос быстро привыкает к запахам, хотя и с разной скоростью. Неравномерное привыкание обонятельных рецепторов стимулирует научное исследование смесей. И эта неоднородная адаптация – определяющий механизм в восприятии смесей.

Восприятие некоторых компонентов смеси через какое-то время подавляется из-за избирательной адаптации, так что неадаптированные элементы становятся более заметными[297].В результате одна и та же смесь воспринимается иначе в зависимости от того, сколько времени человек ее нюхает. Кроме того, скорость адаптации у людей разная. Томас Хеттингер считает, что избирательная адаптация объясняет, как наша обонятельная система настраивается на восприятие запахов в составе смесей. «Допустим, мы берем смесь из трех компонентов, а затем добавляем в нее четвертый. Сначала несколько минут мы нюхаем смесь из трех компонентов; мы «адаптируемся» к этому фону. Затем мы сразу же нюхаем смесь с четвертым компонентом. Четвертый компонент воспринимается на фоне трех других компонентов. Так можно выделять информацию об отдельных компонентах смеси». Хеттингер подчеркивает: «Сочетание подавления и избирательной адаптации позволяет распознавать компоненты смеси». Кодирование смесей – это тот уровень, на котором химия встречается с психологией через биологию. Фрэнк соглашается: «Комбинированные исследования хорошо известных психофизических явлений «подавление в смесях» и «избирательная адаптация» обеспечивают экспериментальный контроль над естественной работой обонятельной системы».

Во-вторых, есть вычислительное масштабирование обонятельной информации с рецепторов. В него входит измерение «сколько» и «в какой пропорции». Для оценки химической информации в контексте обонятельная система сначала разбивает отобранную информацию на множество фрагментов и лишь затем создает образ запаха. Этот образ, как нам теперь известно, не является суммой молекулярных частей запаха. Как мозг вычисляет образ запаха смеси из многих отдельных компонентов? Ключ опять в кодировании смесей.

Вычисление образа запаха зависит от соотношения, в котором система находит одоранты в смеси. Недавние исследования показали, что обонятельная система взвешивает соотношение запахов для обнаружения закономерностей. Хеттингер и Фрэнк анализировали показатели концентрации, используя представление о значении активности запаха (odor activity value, OAV)[298].Параллельно они работали с химиком Винченте Феррейра из университета Сарагосы[299]. Фрэнк объясняет: «Этот параметр определяется как отношение концентрации одоранта к его пороговому значению. Исходя из небольшого числа допущений, мы заключили, что отношение вероятностей идентификации (P1/P2) приблизительно равно отношению значений активности запахов (OAV1/OAV2). Это преобразование важно, поскольку позволяет установить вклад компонентов в смесях ароматов, которые часто описываются через значение активности запаха».

Определяет ли соотношение запахов образ запаха? Терри Экри представил дополнительные экспериментальные доказательства. В его лаборатории воссоздали аромат картофельных чипсов с помощью лишь трех ключевых молекул[300]. Выполненный Экри синтез сложного запаха из нескольких основных одорантов не позволил сформулировать упрощенное объяснение запаха и свести характеристику запаха к нескольким физическим параметрам. Ни одна из составляющих его молекул не имеет запаха картофельных чипсов: метилмеркаптан пахнет тухлой капустой, метиональ – картофелем, а 2-этил-3,5-диметилпиразин – поджаренным хлебом. Важный вывод таков, что конфигурационный образ «картофельных чипсов» зависит не только от списка компонентов, но и от соотношения ключевых одорантов.

Калибровка и масштабирование – неотъемлемая часть измерений. Они чрезвычайно важны и для кодирования запахов, поскольку связывают восприятие с молекулярными причинами запаха. Соотношение компонентов в смеси – еще одно важное условие, известное из парфюмерии (см. главу 9), а также из биологии. Стивен Мангер отмечает: «Сложные смеси химических веществ очень строго определяются не только составом, но и пропорцией компонентов. Обонятельная система должна разделить их, чтобы идентифицировать отдельные составляющие, но сделать это так, чтобы сохранить ключевые свойства смеси в образе, поступающем в мозг. Этот образ кодируется нервной системой так, чтобы животное могло избрать правильную поведенческую реакцию».

Итак, в основе кодирования и вычисления качества запаха может лежать не только «что» входит в смесь, но и «в каком соотношении». Какие нейронные механизмы позволяют обонятельному мозгу принять сигнал и действовать в таком ключе, чтобы отбирать и измерять, а затем отображать и отмечать на карте изменчивый состав химического окружения?