Задачей рецепторных клеток различных органов чувств является перевод с языка раздражителей внешнего мира в электрические стимулы, то есть перевод на «язык мозга»; процесс такого перевода называют трансдукцией. Для того чтобы понять, как работает орган чувства, надо разобраться в работе рецепторных клеток и рецепторов: как осуществляют такой перевод палочки и колбочки сетчатки глаза и волосковые клетки слуховой улитки? Детали трансдукции сложны и в разных органах чувств отличаются друг от друга, но в основе лежит одно и то же – рецепторные клетки располагают рецепторами, особыми белками, отвечающими на раздражение, в ходе которого они меняют свою конфигурацию (свою трехмерную форму). Следствием такого изменения является сдвиг электролитного равновесия в рецепторной клетке. В результате либо в самой рецепторной клетке, либо в других клетках возникает так называемый потенциал действия – преходящее изменение нормального электрического напряжения между цитоплазмой (внутренней средой клетки) и внеклеточным пространством. Этот потенциал действия от места своего возникновения охватывает всю клетку и передается на отростки нервных клеток, которые связывают органы чувств с головным мозгом. Так образуется электрическое раздражение, передающееся от органа чувств в мозг.
Особенность физических ощущений – зрения, слуха и осязания – заключается в том, что рецепторные клетки не вступают в непосредственный контакт с источником раздражения. Напротив, источник может быть удален от организма на значительное расстояние. Раздающийся после разряда молнии гром мы слышим за много километров, и для этого не нужно, чтобы молния ударила нам во внутреннее ухо. Фотоны, воспринимаемые нами в течение всего светового дня, преодолевают 150 миллионов километров, прежде чем отразятся от какого-нибудь дерева, проникнут в наши глаза и активизируют рецепторные клетки сетчатки.
При восприятии химических стимулов вкуса и обоняния дело обстоит несколько по-иному. В данном случае некоторые вещества, химические соединения, вступают в непосредственный контакт с рецепторными клетками. Для того чтобы мы ощутили сладкий вкус сахара, его молекулы должны раствориться в слюне и подействовать на вкусовые рецепторы, расположенные во вкусовых сосочках языка. В этих сосочках на поверхности рецепторных клеток находятся рецепторы, реагирующие на молекулы сахара. Эта реакция вызывает изменение конфигурации рецепторов и порождает потенциал действия. Таким образом, вещества, вызывающие ощущение вкуса, должны быть водорастворимыми. Для того же, чтобы мы ощутили аромат, пахучие вещества должны проникнуть в нос.
На этом месте мне придется остановиться, чтобы разъяснить разницу между ароматом, запахом и пахучим веществом. Под словом «аромат» мы разумеем какой-то приятный запах, но не всякий запах является ароматом. Оба выражения описывают наши ощущения. Пахучее вещество, напротив, является химическим веществом, вызывающим ощущение аромата или запаха. Пахучее вещество является субстанцией, вступающей в контакт с обонятельными рецепторами, а аромат или запах – это то, что мы затем воспринимаем и ощущаем.
Пахучие вещества достигают рецепторов не через слюну, а через воздух. Следовательно, они должны быть летучими, то есть должны обладать способностью переходить в парообразное состояние. Оказавшись в носу, они могут вступать в контакт со своими рецепторами в обонятельных клетках. Воздействие раздражителя опять-таки приводит к изменению конфигурации рецепторного белка и порождению потенциала действия, передающего электрическое возбуждение в головной мозг.
Как работает наше обоняние
Обонятельная слизистая оболочка
Вся носовая полость выстлана слизистой оболочкой, причем большая часть ее представлена так называемым мерцательным эпителием. Он получил такое название, потому что на поверхности его клеток присутствуют маленькие, постоянно колеблющиеся («мерцающие») реснички, участвующие в очищении дыхательных путей. В мерцательном эпителии, однако, обонятельные рецепторы отсутствуют. Они находятся на весьма небольшом участке поверхности стенки полости носа – в верхней части носовой полости. В так называемой крыше носа, расположенной позади его корня, обнаруживается слизистая оболочка другого типа, обонятельная слизистая оболочка. Она отличается от мерцательного эпителия, так как в этом участке находятся также нервные клетки, а именно обонятельные рецепторные клетки. Эти клетки на стороне, обращенной в полость носа, несут реснички – действительно напоминающие по форме ресницы выросты. На этих ресничках находятся обонятельные рецепторы, белки, распознающие пахучие вещества.
