معلومة

هل الشم هو نفسه بين الأفراد المختلفين؟

هل الشم هو نفسه بين الأفراد المختلفين؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

على سبيل المثال ، إذا شممت رائحة الوردة ، فهي تشبه رائحة الورود (حلوة قليلاً). لكن هل هذه الرائحة هي نفسها للآخرين؟

لأن لدينا أيضًا أصواتًا مختلفة ، فلماذا لا نمتلك حاسة شم مختلفة.


لدى البشر عمومًا نفس مجموعة المستقبلات الشمية ، حيث يتم ترميزها بواسطة الجينات (من المحتمل أن تكون هناك اختلافات طفيفة بين الناس ، نظرًا لوجود الكثير من هذه الجينات). لذلك ، كيميائيًا أو فيزيائيًا ، يمكن لجميع البشر شم نفس المواد.
ومع ذلك ، فإن كيفية إدراك الرائحة تعتمد أيضًا على كيفية تفاعل الدماغ مع رائحة معينة (أو بالأحرى تنشيط بعض الخلايا العصبية الشمية). لذلك يمكن للأفراد تصور شعور نفس المادة الكيميائية بطريقة مختلفة - مدى الاختلاف ربما يعتمد بشدة على التجارب السابقة.


يمتلك البشر في الواقع تنوعًا كبيرًا في نطاق الروائح التي يمكنهم اكتشافها. [1] ، [2] تعتمد الاختلافات على عدد من العوامل ، بما في ذلك العمر والجنس والحمل والتدريب والجينات الفردية. [3] ، [4] ، [5] ، [6]

مصدر مهم للاختلاف الجيني في وظيفة حاسة الشم بين الأفراد يأتي من حقيقة أن عددًا قليلاً جدًا من جينات الاستشعار الكيميائي قد أصبحت في الأزمنة التطورية الحديثة معيبة في بعض المتغيرات الجينية بينما ظلت وظيفية في البعض الآخر. إن وراثة الفرد لمجموعة معينة من جينات المستقبلات الشمية الوظيفية وغير الوظيفية تمنح الفرد مزيجًا شخصيًا من حساسيات الشم. [1]

[1] ميناشي ، إ. ، مان ، أو. ، لانسيت ، د. وجلعاد ، ي. ، 2003. أنوف مختلفة لأناس مختلفين. علم الوراثة الطبيعة، 34 (2) ، ص 143. بي دي إف

[2] ديفيد جي لينج ، ريتشارد إل دوتي ، وينريش بريبول ، محرران ، حاسة الشم البشرية، Springer Science & Business Media ، 2012 ، ص. 312. صورة

[3] الرائحة - ويكيبيديا

[4] أ. مارين تي. Acree J. Barnard ، التباين في عتبات الكشف عن الرائحة التي يحددها تحليل السحر ، Chem Senses (1988) 13 (3): 435-444. DOI: https://doi.org/10.1093/chemse/13.3.435

[5] دارين دبليو لوغان ، هل تشم رائحة ما؟ الاختلاف الجيني في الإدراك الشمي. شركة Biochem Soc Trans. 2014 أغسطس ؛ 42 (4): 861-865. دوى: https://doi.org/10.1042/BST20140052

[6] سيمون ماكين ، حاسة الشم لها نكهة وراثية ، عالم جديد


17.3 الطعم والشم

طعم ، ودعا أيضا حاسة التذوقورائحة تسمى أيضًا الشم، هي الحواس الأكثر ترابطا من حيث أن كلاهما يشتمل على جزيئات المنبه التي تدخل الجسم وترتبط بالمستقبلات. تتيح الرائحة للحيوان الشعور بوجود الطعام أو الحيوانات الأخرى - سواء كانت رفقاء محتملين أو مفترسين أو فريسة - أو مواد كيميائية أخرى في البيئة يمكن أن تؤثر على بقائهم. وبالمثل ، فإن حاسة التذوق تسمح للحيوانات بالتمييز بين أنواع الأطعمة. بينما قيمة حاسة الشم واضحة ، ما هي قيمة حاسة الشم؟ تختلف الأطعمة ذات المذاق المختلف ، سواء كانت مفيدة أو ضارة. على سبيل المثال ، تميل المواد ذات المذاق الحلو إلى أن تكون عالية السعرات الحرارية ، والتي قد تكون ضرورية للبقاء على قيد الحياة في الأوقات الصعبة. المرارة مرتبطة بالسمية ، والحموضة مرتبطة بالطعام الفاسد. تعتبر الأطعمة المالحة ذات قيمة في الحفاظ على التوازن من خلال مساعدة الجسم على الاحتفاظ بالماء وتوفير الأيونات اللازمة للخلايا لتعمل.


عتبة منخفضة للألم؟ يبدو أن حمر الشعر أكثر حساسية للألم وتتطلب المزيد من التخدير للعمليات الجراحية. تدعم العديد من الدراسات هذه الفكرة ، وقد قمت بإدراج موقع ويب واحد حيث يمكنك العثور على أسمائهم في قسم المراجع أدناه.

بينما لدي شخصيًا عتبة عالية للألم ، أدرك أن شخصًا مختلفًا لا يدحض النتيجة. حفنة من الأشخاص الذين لا يتوافقون مع نتائج البحث أمر طبيعي تمامًا. كانت النسبة المئوية للحمراء في الدراسة الذين لديهم عتبة أقل للألم في نطاق 90 بالمائة ، لكن هذا ليس 100 بالمائة. على ما يبدو ، أنا أضع 10 في المائة ممن فعلوا ذلك ليس لديهم عتبة ألم أقل. ومع ذلك ، فأنا أستيقظ من التخدير بسهولة أكبر وأسرع من معظم الناس.

عرضة للإصابة بسرطان الجلد؟ الشيء السلبي هو أن حمر الشعر أكثر عرضة للإصابة بسرطان الجلد من الأشخاص ذوي ألوان الشعر الأخرى ، لكن هذا ليس بالأخبار الحقيقية ، أليس كذلك؟ من المعروف منذ فترة طويلة أن البشرة الفاتحة أكثر عرضة للتلف من أشعة الشمس.

عرضة للحساسية؟ يُعتقد ، ولكن لم يتم إثبات ذلك ، أن حمر الشعر أكثر عرضة للحساسية بسبب طبيعتها الشديدة الحساسية التي أثبتت جدارتها. حسنًا ، أعاني من حساسية تجاه كل شيء في العالم ، باستثناء نفسي ربما ، لذلك ربما يوجد دليل على ذلك ، لكن لدي أقارب يعانون من الحساسية ، على الرغم من أنهم ليسوا سيئين مثل عائلتي ، وليس لديهم شعر أحمر أو حتى صبغة حمراء في شعرهم. لذلك ربما يكون الأمر وراثيًا ببساطة دون الحاجة إلى الشعر الأحمر. أو ربما تكون حساسيتي أسوأ بكثير بسبب طبيعتي الحساسة؟

لون العين؟ يولد بعض حمر الشعر الأصيل بعيون فيروزية ، ويقال أنه تم إثبات ذلك علميًا ، على الرغم من عدم تقديم دليل في الموقع حيث وجدت هذه المعلومات. عيني عسلي وعادة ما تظهر باللون الأخضر. تبدو العيون الزرقاء الفاتحة أو المتوسطة هي الأكثر ندرة بين حمر الشعر ، بينما يقال إن العيون البنية هي الأكثر شيوعًا. لم أعرف قط أحمر الشعر ذو العيون البنية.

جينات متنحية؟ إن جين أحمر الرأس متنحي ، لذلك قد يحمل الكثير من الناس هذا الجين ، لكنهم لا يظهرون الشعر الأحمر أو السمات المصاحبة له ، ومع ذلك قد ينقلون هذا الجين إلى النسل وقد يكون الجين السائد في ذلك الفرد.


هل الشم هو نفسه بين الأفراد المختلفين؟ - مادة الاحياء

يعتبر حاسة الشم لدى الإنسان أكثر حدة مما كان يُعتقد سابقًا ، ومع ذلك لا يزال هناك اعتقاد شائع بعدم وجود لغة للرائحة.

في اللغة الإنجليزية ، هناك ، في الواقع ، كلمات قليلة لصفات الرائحة ، والحديث عن الرائحة نادر الحدوث ، ويجد الناس صعوبة في تسمية الروائح في المختبر. ومع ذلك ، فإن البيانات عبر الثقافات تظهر صورة مختلفة.

هناك العديد من اللغات في جميع أنحاء العالم التي تحتوي على معاجم كبيرة للرائحة (يمكن أن تظهر الرائحة في القواعد النحوية) حيث يكون الحديث عن الرائحة أكثر تكرارا ويسهل تسمية الروائح.

في مختلف المجالات الثقافية والبيئية ، تلعب الروائح دورًا مهمًا في الحياة اليومية.

يمكن أن يكون لهذه الاختلافات في لغة الشم عواقب على كيفية تفكير الناس في الروائح.

يمكن لحاسة الشم البشرية أن تحقق مآثر مذهلة ، ومع ذلك لا يزال هناك اعتقاد سائد بأن لغة حاسة الشم معيبة. تدعم العديد من الدراسات مع متحدثي اللغة الإنجليزية هذا الرأي: هناك مصطلحات قليلة للروائح ، والتحدث عن الروائح نادر الحدوث ، وتسمية الروائح أمر صعب. ومع ذلك ، هذا ليس صحيحًا في جميع أنحاء العالم. تحتوي العديد من اللغات على معاجم كبيرة للرائحة - حتى أن الرائحة لها قواعد نحوية. بالإضافة إلى ذلك ، بالنسبة لبعض الثقافات ، يكون الحديث عن الرائحة أكثر تكرارا وتسمية الرائحة أسهل. هذا الاختلاف اللغوي لم يتم تفسيره حتى الآن ولكنه قد يكون نتيجة عوامل بيئية أو ثقافية أو وراثية أو مزيج منها. قد تشكل الطرق المختلفة للتحدث عن الروائح جوانب من الإدراك الشمي أيضًا. بشكل حاسم ، يلقي هذا الاختلاف ضوءًا جديدًا على هذه الطريقة الحسية المهمة.


ترميز ونقل المعلومات الحسية

يتم ترميز أربعة جوانب من المعلومات الحسية بواسطة الأنظمة الحسية: نوع التحفيز ، وموقع التحفيز في المجال الاستقبالي ، ومدة التحفيز ، والشدة النسبية للمثير. وبالتالي ، فإن جهود الفعل المنقولة عبر المستقبلات الحسية والمحاور الحسية rsquos تشفر نوعًا واحدًا من التحفيز ، ويتم الحفاظ على هذا الفصل بين الحواس في الدوائر الحسية الأخرى. على سبيل المثال ، تنقل المستقبلات السمعية إشارات عبر نظامها المخصص ، وسيتم تفسير النشاط الكهربائي في محاور المستقبلات السمعية من قبل الدماغ على أنه منبه سمعي وصوت مدشا.

غالبًا ما يتم ترميز شدة المنبه في معدل جهود الفعل التي ينتجها المستقبل الحسي. وبالتالي ، فإن الحافز المكثف سينتج سلسلة أسرع من إمكانات الفعل ، كما أن تقليل الحافز سيؤدي أيضًا إلى إبطاء معدل إنتاج إمكانات الفعل. الطريقة الثانية التي يتم بها تشفير الكثافة هي عدد المستقبلات التي يتم تنشيطها. قد يؤدي المنبه الشديد إلى إطلاق جهود فعلية في عدد كبير من المستقبلات المجاورة ، في حين أن المنبه الأقل شدة قد يحفز عددًا أقل من المستقبلات. يبدأ تكامل المعلومات الحسية بمجرد تلقي المعلومات في الجهاز العصبي المركزي ، وسيقوم الدماغ بمعالجة الإشارات الواردة.


ما هي بيولوجيا الكم؟

جوهر بيولوجيا الكم ، حسب فيليبو كاروزو.

يتم تمثيل جمال الفيزياء بشكل أساسي من خلال قدرتها الرائعة على فهم أي ظواهر طبيعية رائعة ، من أصل قوس قزح إلى تكوين النجوم ، من اللون الأزرق للبحر إلى الفصول المتغيرة ، وحتى الأداء الأساسي للإنسان- صنع أشياء وتقنيات مثل الليزر ، والباركود ، والهواتف الذكية ، وأجهزة الكمبيوتر ، ونظام تحديد المواقع العالمي ، ومصابيح LED ، وأنظمة النقل ، وما إلى ذلك ، والتي نستخدمها جميعًا بكثافة في حياتنا اليومية. لهذا السبب يمكن اعتبار الفيزياء أساسًا للعديد من تخصصات العلوم ، كما تسمح بفهم وحل المشكلات المختلفة تمامًا في المجالات الأخرى بما في ذلك ، من بين أمور أخرى ، الطب والبيولوجيا والهندسة والعلوم الاجتماعية. يتكون بشكل أساسي من فرعين يركزان على العالم المجهري والمجهري: يطلق عليهما الفيزياء الكلاسيكية والفيزياء الكمومية ، على التوالي. لاختبار وتطبيق هذا الأخير ، يحتاج المرء عادةً إلى الذهاب إلى مختبرات معقدة ومكلفة للغاية تتيح مراقبة الخصائص الهشة لأجسام صغيرة جدًا مثل الذرات والإلكترونات أو هندسة بنى نانوية معقدة ولكنها نظيفة جدًا والتي غالبًا ما تكون ممكنة فقط في درجات الحرارة التي هي أبرد بكثير من أي مكان على الأرض. ومع ذلك ، فقد أظهرت الدراسات التجريبية والنظرية الحديثة أن الظواهر العيانية الطبيعية "الساخنة والرطبة" مثل التمثيل الضوئي والشم وملاحة الطيور يمكن التحقيق فيها بشكل جيد من خلال فيزياء الكم.

حققت تجارب التحليل الطيفي بالليزر المذهلة فائقة السرعة على التمثيل الضوئي في نقل الطاقة الإلكترونية من مجمع الهوائي ، حيث يتم امتصاص الضوء ، إلى ما يسمى بمركز التفاعل ، حيث يتم تحويل الطاقة الإلكترونية إلى طاقة كيميائية يتم استغلالها بشكل أكبر للحياة. البكتيريا والطحالب والنباتات الخضراء. تحدث عملية النقل هذه على طول سلك جزيئي ، يتم تمثيله بمركب بروتين صبغ نانوي ، بشكل مشابه لكابل تلفزيون قياسي من هوائي السقف إلى أجهزة التلفزيون الداخلية الخاصة بنا. ومع ذلك ، بالنسبة لبعض أنظمة حصاد الضوء البيولوجية ، تكون كمية الإشارة (الضوء) التي سيتم امتصاصها من الهوائي منخفضة للغاية ، وبالتالي فهم بحاجة حقًا إلى تحسين مهمة تحويل الطاقة هذه قدر الإمكان للبقاء على قيد الحياة.

النظام النموذجي لهذه الدراسات هو ما يسمى بكتيريا الكبريت الأخضر والتي تعتبر مرشحًا رئيسيًا لكونها سلف الحياة على كوكبنا. من المفترض أن تكون موجودة على الأرض منذ 3-4 مليارات سنة بالفعل. تعيش هذه البكتيريا أيضًا في قاع المحيط على عمق 5000 متر حيث لا يتم اكتشاف ضوء الشمس على الإطلاق. ومع ذلك ، فهي تعيش على التوهج الخافت للفتحات الحرارية المائية القادمة من هياكل تشبه المداخن تسمى المدخنين السود. بمعنى آخر ، تمتص الطاقة الحرارية الأرضية المولدة والمخزنة في الأرض على الرغم من أن هذا يتوافق مع كمية ضئيلة جدًا من الإشعاع الضوئي. في الواقع ، تمتص كل بكتيريا حوالي 3 فوتونات في الثانية بينما يتلقى كل من هياكلها البروتينية الصبغية ، والتي تسمى مركب Fenna-Matthews-Olson (FMO) ، حوالي 1 فوتون كل 24 ساعة. بالمقارنة ، دعونا نشير إلى أن ورقة النبات تمتص رقمًا يقارب 1 متبوعًا بـ 24 صفراً من الفوتونات. في النطاق الزمني ، يجب على البكتيريا أن تعيش حتى عمر الكون لتتلقى نفس القدر من الضوء الذي تستقبله الورقة في أقل من ميكروثانية واحدة. لذلك ، يتعين على كل مجمع FMO أن يحول بنجاح الفوتون اليومي الفردي الخاص به إلى طاقة متاحة للبقاء على قيد الحياة ولضمان أصل الحياة على الأرض. ومن ثم ، يحدث نقل الطاقة هذا في 5ps فقط وبكفاءة ملحوظة للغاية تقارب 100٪ وهو أمر مثير للدهشة للغاية لأن هذه هي & # 8216hot والرطب & # 8217 كائنات بيولوجية.

يبدو أن فيزياء الكم تحمل سر الكفاءة الرائعة لعملية التمثيل الضوئي. الصورة: iStock.com/EOPITZ

في عام 2007 ، تجارب التحليل الطيفي بالليزر فائقة السرعة بواسطة Fleming et al. أثبتت أن هذه الظواهر تحتاج إلى تفسير فيزياء الكم ، لأن نظرية الفيزياء الكلاسيكية التقليدية (فورستر) لا تتناسب مع البيانات المرصودة. في عام 2008 ، جاءت المفاجأة الثانية من الدراسات النظرية التي أجراها بلينيو ، وهويلجا ، وكاروسو ، وأسبورو-جوزيك ، ولويد وآخرون. يوضح أن التماسك الكمي لا يكفي لإعادة إنتاج الكفاءة المقاسة بنسبة 100٪ بينما يتم تمثيل عنصر مهم آخر بالاضطراب البيئي & # 8220 & # 8221 (الضوضاء) ، هنا يتم تمثيله بشكل أساسي بالاهتزازات الحرارية العشوائية لسقالات البروتين الخارجية. في الواقع ، بدون ضوضاء ، يحصل المرء على كفاءة بنسبة 50٪ ، بينما يحصل مع ضوضاء على 100٪. اتضح أن بنية البروتين الخارجية لا تحمي فقط التماسك الكمي الداخلي لمقياس زمني أطول بحوالي 100 مرة من المتوقع ، ولكنها تضيف أيضًا قدرًا من الضوضاء لتحسين مهمة نقل الطاقة. لذلك ، أثبتنا أن التفاعل بين التماسك الكمي والضوضاء البيئية الخارجية التي لا مفر منها تلعب دورًا مهمًا في أداء المجمعات الجزيئية الحيوية. يمكن تفسير ذلك بشكل بديهي من خلال حقيقة أن التماسك الكمي ، من جانب واحد ، يسمح للنظام باستكشاف العديد من مسارات الشبكة بالتوازي لتحقيق المهمة المطلوبة ، بينما ، من ناحية أخرى ، تعد الضوضاء مكونًا رئيسيًا لحماية الخاصية الهشة لـ التماسك ، والأهم من ذلك ، إيجاد الحل الأمثل وترك مسارات أبطأ غير فعالة.

أدت هذه الأعمال إلى ظهور مجال بحثي حديث للغاية ولكنه سريع التطور ، يُعرف في الوقت الحاضر باسم علم الأحياء الكمي ، والذي يبحث في دور التأثيرات الكمومية في النظم البيولوجية. يتم إعطاء الموضوعين الرئيسيين الآخرين في هذا المجال من خلال ملاحة الطيور ورائحة الكم ، حيث تم اقتراح ومراقبة ظواهر كمية مماثلة.

فيما يتعلق بالأول ، هناك أدلة من شولتن وريتز وآخرون. يقترح أن العديد من الحيوانات بما في ذلك الطيور مثل روبينز الأوروبي تستغل خاصية كمومية هشة للغاية ، تسمى التشابك ، للتنقل لمسافات طويلة بناءً على الاتجاه النسبي فيما يتعلق باتجاه المجال المغناطيسي للأرض. والأكثر إثارة للدهشة ، أنهم قادرون على الحفاظ على مثل هذا التشابك في عيونهم ، في درجة حرارة الغرفة ، لمقياس زمني (عشرات الميكروثانية) يستمر لفترة أطول حتى من أكثر المعامل تقدمًا (غالبًا حتى شديدة البرودة). على وجه الخصوص ، تعمل هذه الميزة على تشغيل منتجات كيميائية مختلفة داخل بروتين يسمى كريبتكروم ، اعتمادًا على المجال المغناطيسي الخارجي ، وبالتالي توفير بوصلة كيميائية. بعد ذلك ، سيسمح هذا للطائر بإنشاء خريطة للمجال المغناطيسي للأرض. دعمًا لهذه الفرضية ، أظهرت تجارب Ritz & # 8217 أنه من خلال إضافة مجال مغناطيسي ضعيف جدًا بشكل مصطنع ، يتأثر اتجاه الطيور ، وقد يحدث هذا فقط من خلال جهاز نانوي كمي شديد الحساسية: هذا مثير للاهتمام بشكل ملحوظ.

يستفيد روبينز الأوروبي من التشابك الكمومي للملاحة. الصورة: iStock.com/kart31

يتم شرح الشم تقليديًا من حيث نظرية الشكل أو & # 8220lock و key & # 8221 model (Moncrieff، 1949) ، أي أننا نشم رائحة معينة عندما يكون كلا شكلي جزيء الرائحة والمستقبل المقابل (داخل الأنف) مناسبين تمامًا بعضهم البعض. بعد ذلك ، سيعتمد حاسة الشم لدينا فقط على أشكال الجزيئات التي نشمها في الهواء. ومع ذلك ، تم تطوير نظرية مثيرة للجدل ، طورها دايسون لأول مرة في عام 1927 ، من قبل تورين في عام 1990 (نموذج بطاقة التمرير) بعد الملاحظة عبر التجارب السلوكية لذبابة الفاكهة أن الجزيئات ذات الأشكال نفسها (مع استبدال ذرات الهيدروجين بالديوتيريوم) تتوافق تمامًا روائح مختلفة (من العطور إلى البيض الفاسد). ومع ذلك ، فإن هذه الجزيئات تظهر اهتزازات مختلفة تمامًا. في الواقع ، تهتز الجزيئات كمجموعات من الذرات على الينابيع تتأرجح بتردد معين (كمية). ثم ، في وجود جزيء خاص & # 8220 رائحة كريهة & # 8221 ، يمكن للإلكترون داخل مستقبل الرائحة في الأنف & # 8220 القفز & # 8221 (نفق عبر حاجز) عبره ، مما يؤدي إلى كمية من الطاقة في إحدى روابط الرائحة ، وبالتالي & # 8220 تنشيط & # 8221 صدى & # 8220spring & # 8221 (مثل نوع من ضبط راديو FM). في الفيزياء ، تسمى هذه الظاهرة الكمية المحددة نفق الإلكترون غير المرن ، أي أن الأنف يتصرف كمجهر مسح نفقي.

قد تؤدي هذه الاكتشافات التجريبية والنظرية الرائعة إلى فهم أفضل للأنظمة البيولوجية ولكن أيضًا إلى تقنيات كم مبتكرة أكثر كفاءة وقوة للطاقة الشمسية والاتصالات والملاحة التي تعتبر أساسية في حياتنا اليومية. على سبيل المثال ، يجب أن يعرف المزيد من الناس أن التحليل الطيفي فائق السرعة قد سمح لنا بإظهار أنه في الخطوة الأولى من التمثيل الضوئي ، تحدث عملية حصاد الضوء في نطاق زمني بيكو ثانية وبكفاءة لا تصدق بنسبة 99٪ بفضل الميزات الكمومية ، فلماذا لا ألا نتعلم مما تفعله الطبيعة بشكل جيد لمليارات السنين؟

أخيرًا ، قد يؤدي الفهم الأعمق للظواهر الطبيعية البيولوجية أيضًا إلى إحداث تأثير واضح على المجتمع واستهلاك الطاقة في المجتمع وتطوير تقنيات مبتكرة ومستوحاة بيولوجيًا وأكثر استدامة وأرخص تكلفة تتجاوز بكثير أحدث التقنيات الحالية لدينا. ثم يجب أن نتعلم مما تفعله الطبيعة بشكل جيد للغاية لسنوات عديدة ، وأن نصمم مواد نانوية جديدة قادرة على استغلال نفس المبادئ الفيزيائية لأداء بعض المهام بكفاءة وقوة عالية بشكل ملحوظ ، على سبيل المثال. عملية حصاد الضوء في خلية شمسية جديدة مستوحاة من الأحياء أو مستشعرات نانوية مغناطيسية / شمية أكثر حساسية. ومع ذلك ، لا يزال هناك العديد من الأسئلة المفتوحة في الدور النهائي الفعلي لفيزياء الكم في البروتينات المحددة المشاركة في مثل هذه الظواهر الطبيعية ، وحول كيفية ، على سبيل المثال ، تقنيات التحكم الأمثل وخطط التلاعب ، التي تم تطويرها لأنظمة كمومية أخرى ، مزيد من استغلال هذه الآثار. من خلال القيام بذلك ، نعتقد أنه سيتم تحويل الأخيرة بنجاح إلى أجهزة أكثر جدوى وقوة وفعالية للغاية للطاقة الخضراء ، وبروتوكولات الاتصال والملاحة ، والاستشعار البيولوجي والتصوير ، وكلها تستند إلى موارد مستدامة أكثر صداقة للبيئة.

ما & # 8217s رائحة & # 8220Eureka! & # 8221؟ الصورة: iStock.com/Imagesbybarbara


حاسة الشم هي نتاج فريد للجينات والخبرة

يقترح بحث جديد أن حاسة الشم الفريدة لدى الفرد هي نتيجة تفاعل الجينات مع التجربة. أظهرت دراسة أجريت على الفئران المتشابهة وراثيًا أنه في حين أن الجينات قد تحدد أنواع الخلايا التي تكشف عن الرائحة التي يمتلكها حيوان ما في أنفه ، فإن تاريخ حياتها يؤثر على أعداد أنواع الخلايا المختلفة ، مما يمنح كل حيوان إدراكًا فريدًا للرائحة.

وجد الباحثون أن حاسة الشم هي نتاج مزيج من الجينات والتجربة الشخصية.

الدراسة - المنشورة في المجلة الحياة - هو عمل معهد Wellcome Trust Sanger في كامبريدج بالمملكة المتحدة ومراكز بحثية أخرى في الولايات المتحدة والبرازيل.

يوضح المؤلف الرئيسي الدكتور دارين لوجان ، من معهد ويلكوم ترست سانجر ، أن الخلايا العصبية الشمية - الخلايا العصبية في الأنف التي تكتشف الروائح - "مرتبطة بشكل كبير" بالخلايا العصبية في الدماغ ، وأن دراستها يمكن أن تساعدنا في فهم كيفية تتطور الخلايا العصبية. هو يضيف:

لقد أظهرنا أن كل فرد لديه مجموعة مختلفة جدًا من الخلايا العصبية الشمية المحتملة ، مدفوعة بعلم الوراثة. في هذه الدراسة ، أظهرنا أيضًا أنه مع تجربة الروائح المختلفة ، تتغير هذه المجموعات من الخلايا العصبية ، لذلك يتفاعل كل من الجينات والبيئة لإعطاء كل فرد شعورًا فريدًا بالرائحة ".

يحتوي العضو الشمي الموجود في أنف الحيوان على خلايا عصبية أو خلايا عصبية تحدد الروائح وترسل المعلومات إلى الدماغ. تحتوي الخلايا على بروتينات أو مستقبلات خاصة تتفاعل مع مواد كيميائية معينة في الرائحة.

يصف الباحثون في ورقتهم كيف يوجد "مئات إلى آلاف" أنواع مختلفة من المستقبلات الشمية في أنف الحيوان ، مما يسمح للحيوان بالتعرف على مجموعة كبيرة من الروائح المختلفة.

يتم ترميز المستقبلات الشمية ، مثل جميع البروتينات ، بواسطة الجينات ، والتي يمكن أن تختلف بشكل كبير بين الأفراد المختلفين. قد يفسر هذا جزئيًا سبب كون الرائحة ممتعة لشخص ما وبغيضة لشخص آخر.

ومع ذلك ، لاحظ المؤلفون أن هذا التفسير الجيني لا يكفي لتفسير سبب امتلاك بعض الأشخاص لحاسة شم أكثر حساسية من غيرهم.

ويسألون هل يمكن أن يكون حاسة الشم لدى الفرد لا تعتمد فقط على أنواع مستقبلات الرائحة في العضو الشمي ، ولكن أيضًا على الأعداد النسبية لكل نوع؟

للإجابة على هذا السؤال ، هناك حاجة إلى تقنية يمكنها أن تحسب بدقة الملايين من مستقبلات الشم في أنوف الثدييات ، وهو أمر لم يكن ممكنًا من قبل ، كما يقول الباحثون.

بالنسبة للدراسة ، قام الفريق بتطوير والتحقق من صحة طريقة قائمة على تسلسل الحمض النووي الريبي لعد بدقة عدد كل نوع من أنواع مستقبلات الشم في العضو الشمي للفأر ، والذي يتكون من 10 ملايين خلية عصبية ، لكل منها مستقبل واحد مشفر بواسطة a. "جين من مجموعة تزيد عن 1000".

استخدم الباحثون مجموعتين من الفئران لإجراء تحقيقاتهم. في مجموعة واحدة ، كان للحيوانات نفس التركيب الجيني ، لكنها نشأت في بيئات مختلفة. في المجموعة الأخرى ، كانت الفئران مختلفة وراثيًا ولكنها نشأت في نفس البيئة.

من تسلسل الحمض النووي الريبي ، توصل الفريق إلى أن التركيب الجيني للحيوان هو الذي يحدد المستقبلات الموجودة في العضو الشمي.

ومع ذلك ، وبنفس الأهمية ، وجد الباحثون أن البيئة التي نشأ فيها الحيوان لها تأثير كبير على الأعداد النسبية للأنواع المختلفة لمستقبلات الشم وقدرة الحيوان على التعرف على الروائح المختلفة.

تضمن جزء من التجربة وضع روائح مختلفة في مياه شرب الفئران لعدة أسابيع ثم فحص كيفية تأثير ذلك على أعضائهم الشمية.

ووجد الباحثون أن بعض أنواع مستقبلات الشم زادت في العدد بينما قل البعض الآخر بعد التعرض لرائحة معينة. وأشاروا إلى أن التغييرات كانت مرتبطة بشكل مباشر بالتعرف على الروائح ، مما يدل على أن مجرد شم الرائحة يمكن أن يغير ترتيب المستقبلات في العضو الشمي للفأر.

"وجدنا أن البناء الخلوي والجزيئي للنسيج الشمي في لحظة معينة تم إعداده ليس فقط من خلال جينات الكائن الحي ولكن أيضًا من خلال تاريخ حياته."

البروفيسور فابيو بابيس ، مؤلف مشارك في الدراسة

يقترح الباحثون أن النتائج التي توصلوا إليها يمكن أن يكون لها آثار على الطب الشخصي. على سبيل المثال ، إذا كانت تجارب الشخص تؤثر على تطور أعضائه الحسية ، فإن العلاجات المستوحاة من المعلومات الجينية وحدها قد لا تحظى دائمًا بالاستجابة المرغوبة.


شكر وتقدير

تم تمويل هذا العمل من خلال منح من المعهد الوطني للصمم واضطرابات التواصل الأخرى (DC002253 و DC007325).

المراجعات الأخرى في هذه السلسلة هي: بيولوجيا خلية السمع (Schwander et al. 2010. J. خلية بيول. دوى: 10.1083 / jcb.201001138) ، بيولوجيا الخلية في الذوق (Chaudhari and Roper. 2010. J. خلية بيول. دوى: 10.1083 / jcb.201003144) ، بيولوجيا الخلية للرؤية (Sung and Chuang. 2010. J. خلية بيول. دوى: 10.1083 / jcb.201006020) ، وبيولوجيا خلية اللمس (Lumpkin et al. 2010. J. خلية بيول. دوى: 10.1083 / jcb.201006074).


محتويات

حاسة الشم تحرير

يتوسط العصب الشمي إدراك الروائح أو حاسة الشم. خلايا المستقبل الشمي (OR) هي خلايا عصبية موجودة في الظهارة الشمية ، وهي عبارة عن رقعة صغيرة من الأنسجة في الجزء الخلفي من تجويف الأنف. هناك الملايين من الخلايا العصبية للمستقبلات الشمية التي تعمل كخلايا إشارات حسية. كل خلية عصبية لها أهداب على اتصال مباشر مع الهواء. ترتبط جزيئات الرائحة ببروتينات المستقبل الممتدة من الأهداب وتعمل كمحفز كيميائي ، وتطلق إشارات كهربائية تنتقل عبر محاور العصب الشمي إلى الدماغ. [2]

عندما تصل إشارة كهربائية إلى عتبة ، تطلق العصبون ، الذي يرسل إشارة تنتقل على طول المحور العصبي إلى البصلة الشمية ، وهي جزء من الجهاز الحوفي للدماغ. يبدأ تفسير الرائحة هناك ، ويربط الرائحة بالتجارب السابقة وفيما يتعلق بالمادة (المواد) المستنشقة. تعمل البصلة الشمية كمحطة ترحيل تربط الأنف بالقشرة الشمية في الدماغ. تتم معالجة المعلومات الشمية بشكل أكبر وإرسالها إلى الجهاز العصبي المركزي (CNS) ، الذي يتحكم في العواطف والسلوك بالإضافة إلى عمليات التفكير الأساسية.

عادة ما يعتمد الإحساس بالرائحة على التركيز (عدد الجزيئات) المتاح لمستقبلات حاسة الشم. عادة ما يتم التعرف على رائحة واحدة من قبل العديد من المستقبلات. يتم التعرف على الروائح المختلفة من خلال مجموعات من المستقبلات. تساعد أنماط الإشارات العصبية في التعرف على الرائحة. لا يفسر النظام الشمي مركبًا واحدًا ، بل يفسر مزيج الرائحة بالكامل. هذا لا يتوافق مع تركيز أو شدة أي مكون واحد. [3] [4]

تتكون معظم الروائح من مركبات عضوية ، على الرغم من أن بعض المركبات البسيطة التي لا تحتوي على الكربون ، مثل كبريتيد الهيدروجين والأمونيا ، هي أيضًا روائح. إن إدراك تأثير الرائحة هو عملية من خطوتين. أولاً ، هناك الجزء الفسيولوجي. هذا هو الكشف عن المحفزات عن طريق المستقبلات في الأنف. يتم التعرف على المنبهات من قبل منطقة الدماغ البشري التي تتعامل مع الشم. وبسبب هذا ، فإن القياس الموضوعي والتحليلي للرائحة مستحيل. في حين أن مشاعر الرائحة هي تصورات شخصية ، فعادة ما ترتبط ردود الفعل الفردية. إنها تتعلق بأشياء مثل الجنس والعمر والحالة الصحية والتاريخ الشخصي.

حدة الرائحة حسب العمر والجنس

تختلف القدرة على التعرف على الرائحة بين الأشخاص وتقل مع تقدم العمر. تظهر الدراسات أن هناك اختلافات بين الجنسين في تمييز الرائحة ، وعادة ما تتفوق النساء على الرجال. [5] على العكس ، هناك بعض الدراسات التي تظهر ميزة الذكور. [6] [7] [8] أظهر تحليل تلوي حديث أن الاختلافات في الشم صغيرة للغاية ، لكنها أكدت ميزة صغيرة للنساء. [9]

تزداد حساسية الشم لدى النساء الحوامل ، مما يؤدي في بعض الأحيان إلى طعم غير طبيعي وإدراك الرائحة ، مما يؤدي إلى الرغبة الشديدة في تناول الطعام أو النفور. [10] كما تقل القدرة على التذوق مع تقدم العمر حيث تميل حاسة الشم للسيطرة على حاسة التذوق. يتم الإبلاغ عن مشاكل الرائحة المزمنة بأعداد صغيرة لمن هم في منتصف العشرينات من العمر ، مع زيادة أعدادهم بشكل مطرد ، حيث بدأت الحساسية العامة في الانخفاض في العقد الثاني من العمر ، ثم تتدهور بشكل ملحوظ مع تقدم العمر ، خاصة بعد تجاوز سن السبعين. [11]

حدة الرائحة مقارنة بالحيوانات الأخرى

بالنسبة لمعظم الأفراد غير المدربين ، يكتسب فعل الشم القليل من المعلومات المتعلقة بالمكونات المحددة للرائحة. يقدم إدراكهم للرائحة في المقام الأول معلومات تثير استجابة عاطفية. [ بحاجة لمصدر ] ومع ذلك ، يمكن للأفراد ذوي الخبرة ، مثل خبراء النكهات والعطور ، تحديد المواد الكيميائية المنفصلة في الخلائط المعقدة باستخدام حاسة الشم فقط.

يعتبر إدراك الرائحة إحساسًا تطوريًا أساسيًا. يمكن أن تؤدي حاسة الشم إلى الشعور بالسعادة أو التحذير اللاشعوري من الخطر ، والذي قد يساعد ، على سبيل المثال ، في تحديد مكان الرفقاء أو العثور على الطعام أو اكتشاف الحيوانات المفترسة. يتمتع البشر بحاسة شم جيدة بشكل غير عادي بالنظر إلى أن لديهم 350 جينًا وظيفيًا لمستقبلات حاسة الشم مقارنة بـ 1300 جينًا موجودًا في الفئران ، على سبيل المثال. هذا على الرغم من التدهور التطوري الواضح في حاسة الشم. [12] [13] حاسة الشم لدى الإنسان قابلة للمقارنة مع العديد من الحيوانات ، فهي قادرة على التمييز بين مجموعة متنوعة من الروائح. أفادت الدراسات أنه يمكن للإنسان تمييز تريليون رائحة فريدة في المنطقة. [14] [15]

التعود أو التكيف تحرير

الروائح التي اعتاد عليها الشخص ، مثل رائحة الجسم ، تكون أقل وضوحًا من الروائح غير الشائعة. هذا يرجع إلى "التعود". بعد التعرض المستمر للرائحة ، تتعب حاسة الشم ، لكنها تتعافى إذا أزيل المنبه لفترة من الوقت. [١٦] يمكن أن تتغير الروائح بسبب الظروف البيئية: على سبيل المثال ، تميل الروائح إلى أن تكون أكثر تميزًا في الهواء البارد الجاف. [17]

يؤثر التعود على القدرة على تمييز الروائح بعد التعرض المستمر. تتضاءل الحساسية والقدرة على تمييز الروائح مع التعرض ، ويميل الدماغ إلى تجاهل التحفيز المستمر والتركيز على الاختلافات والتغيرات في إحساس معين. عندما تختلط الروائح ، يتم منع الرائحة المعتادة. هذا يعتمد على قوة الروائح في الخليط ، والتي يمكن أن تغير إدراك ومعالجة الرائحة. تساعد هذه العملية في تصنيف الروائح المتشابهة بالإضافة إلى ضبط الحساسية للاختلافات في المنبهات المعقدة. [18]

تحرير المكون الجيني

تُعرف التسلسلات الجينية الأولية لآلاف المستقبلات الشمية بجينومات أكثر من عشرة كائنات حية. وهي عبارة عن بروتينات غشائية ذات سبعة حلزون. لكن لا توجد بنى معروفة لأي مستقبل شمي. يوجد تسلسل محفوظ في ثلاثة أرباع جميع نسب الأرجحية تقريبًا. هذا موقع ترابط ثلاثي الأرجل لأيون الفلز ، [19] وقد اقترح سوسليك أن ORs هي في الواقع بروتينات معدنية (على الأرجح مع أيونات الزنك والنحاس والمنغنيز) التي تعمل كموقع حمض لويس لربط العديد من جزيئات الرائحة . في عام 1978 ، اقترح كرابتري أن النحاس (I) هو "المرشح الأكثر ترجيحًا لموقع مستقبلات المعادن في الشم" للمواد المتطايرة قوية الرائحة. هذه أيضًا روابط جيدة للتنسيق المعدني ، مثل الثيول. [20] في عام 2012 ، أكد كل من Zhuang و Matsunami و Block اقتراح Crabtree / Suslick للحالة المحددة للفأر OR ، MOR244-3 ، مما يدل على أن النحاس ضروري للكشف عن بعض الثيول والمركبات الأخرى المحتوية على الكبريت. وهكذا ، باستخدام مادة كيميائية ترتبط بالنحاس في أنف الفأر ، بحيث لم يكن النحاس متاحًا للمستقبلات ، أظهر المؤلفون أن الفئران لا تستطيع اكتشاف الثيول بدون النحاس. ومع ذلك ، وجد هؤلاء المؤلفون أيضًا أن MOR244-3 يفتقر إلى موقع ربط أيونات المعدن المحدد الذي اقترحه Suslick ، ​​وبدلاً من ذلك يظهر شكلًا مختلفًا في مجال EC2. [21]

تحرير التأثير التطوري

اقترح جوردون شيبرد أن الطريق الرجعي للأنف للشم (الروائح التي يتم إدخالها إلى الغشاء المخاطي لحاسة الشم من خلال تجويف الفم غالبًا كغذاء) كانت مسؤولة جزئيًا عن تطور حدة حاسة الشم عند الإنسان. واقترح أن الضغط التطوري لتنويع مصادر الغذاء وزيادة التعقيد في إعداد الطعام يقدمان للبشر نطاقًا أوسع من الروائح ، مما يؤدي في النهاية إلى "مخزون أغنى من الروائح". تظهر الحيوانات مثل الكلاب حساسية أكبر للروائح من البشر ، خاصة في الدراسات التي تستخدم مركبات قصيرة السلسلة. تمكّن آليات الدماغ الإدراكية الأعلى والمزيد من مناطق الدماغ الشمية البشر من التمييز بين الروائح بشكل أفضل من الثدييات الأخرى على الرغم من قلة جينات المستقبلات الشمية. [22]

تحرير Olfaktometrie

في ألمانيا ، تم تحديد تركيزات الروائح منذ سبعينيات القرن التاسع عشر بواسطة أولفاكتومتري، مما يساعد على تحليل حاسة الشم لدى الإنسان وفقًا لتركيز مادة الرائحة وشدة الرائحة وجودة الرائحة وتقييم المتعة.

أدق استشعار للرائحة هو عندما يتم اكتشاف الرائحة لأول مرة ، قبل أن يبدأ التعود في تغيير مفهوم الرائحة.

تحرير التركيز

تركيز الرائحة هو انتشار الرائحة. لقياس الإحساس بالرائحة ، يتم تخفيف الرائحة إلى حد الاكتشاف أو التعرف. حد الكشف هو تركيز الرائحة في الهواء عندما يتمكن 50٪ من السكان من التمييز بين العينة ذات الرائحة والعينة المرجعية الخالية من الرائحة. عادة ما تكون عتبة التعرف على الرائحة أعلى من عتبة الكشف بمقدار ضعفين إلى خمسة. [23]

يعد قياس تركيز الرائحة الطريقة الأكثر شيوعًا لتحديد كمية الروائح. تم توحيده في CEN EN 13725: 2003. [24] تعتمد الطريقة على تخفيف عينة الرائحة إلى حد الرائحة. القيمة العددية لتركيز الرائحة تساوي عامل التخفيف الضروري للوصول إلى عتبة الرائحة. وحدتها هي "وحدة الرائحة الأوروبية" ، OUه. لذلك ، فإن تركيز الرائحة عند عتبة الرائحة هو 1 OUه حسب التعريف.

Olfactometer تحرير

To establish odor concentration, an olfactometer is used which employs a group of human panelists. A diluted odorous mixture and an odor-free gas—n-Butanol—as a reference are presented from sniffing ports to a group of panelists who are sensitive in odor perception. To collect an odor sample, the samples are collected using specialized sample bags, which are made from an odor free material, e.g., Teflon. The most accepted technique for collecting odor samples is the lung technique, where the sample bag is placed in a sealed drum, where a vacuum is created outside the bag, which fills under expansion, and draws into itself the sample from the source. Critically, all components which touch the odor sample, must be odor free, which includes lines and fittings.

In comparing the odor emitted from each port, the panelists are asked to report if they can detect a difference between the ports. The gas-diluting ratio is then decreased by a factor of 1.4 or two (i.e., the concentration is increased accordingly). The panelists are asked to repeat the test. This continues until the panelists respond with certainty and correctly twice in a row. These responses are used to calculate the concentration of the odor in terms of European odor units (OUه/m 3 ), where 1 OUه/m 3 ≡40 ppb/v n-butanol. [25]

Humans can discriminate between two odorants that differ in concentration by as little as 7%. [26] A human's odor detection threshold is variable. Repeated exposure to an odorant leads to enhanced olfactory sensitivity and decreased detection thresholds for a number of different odorants. [27] It was found in a study that humans who were unable to detect the odor of androstenone developed the ability to detect it after repeated exposure. [28] People who cannot smell are said to be anosmic.

There are a number of issues which have to be overcome with sampling, these include:

  1. If the source is under vacuum
  2. if the source is at a high temperature
  3. If the source has high humidity

Issues such as temperature and humidity are best overcome using either pre-dilution or dynamic dilution techniques.

Other analytical methods Edit

Other analytic methods can be subdivided into the physical, the gas chromatographical, and the chemosensory method.

When measuring odor, there is a difference between emission and immission measurements. Emission measurement can be taken by olfactometry using an olfactometer to dilute the odor sample. Olfactometry is rarely used for immission measurement because of low odor concentrations involved. The same measuring principles are used, but the judgment of the air-assay happens without diluting the samples.

Odor measurement is essential for odor regulation and control. [29] An odor emission often consists of a complex mixture of many odorous compounds. Analytical monitoring of individual chemical compounds present in such an odor is usually not practical. As a result, odor sensory methods, instead of instrumental methods, are normally used to measure such odor. Odor sensory methods are available to monitor odor both from source emissions and in the ambient air. These two contexts require different approaches for measuring odor. The collection of odor samples is more easily accomplished for a source emission than for odor in the ambient air. [30]

Field measurement with portable field olfactometers can seem more effective, but olfactometer use is not regulated in Europe, while it is popular in the U.S. and Canada, where several states set limits at the receptor sites or along the perimeter of odor-emitting plants, expressed in units of dilution-to-threshold (D/T). [31]

Intensity Edit

Odor intensity is the perceived strength of odor sensation. This intensity property is used to locate the source of odors and perhaps most directly related to odor nuisance. [4]

The perceived strength of the odor sensation is measured in conjunction with odor concentration. This can be modeled by the Weber-Fechner law: I = a × log(c) + b, [32] where أنا is the perceived psychological intensity at the dilution step on the butanol scale, أ is the Weber-Fechner coefficient, ج is the chemical concentrations, and ب is the intercept constant (0.5 by definition). [32]

Odor intensity can be expressed using an odor intensity scale, which is a verbal description of an odor sensation to which a numerical value is assigned. [32]

Odor intensity can be divided into the following categories according to intensity:

0 – no odor 1 – very weak (odor threshold) 2 – weak 3 – distinct 4 – strong 5 – very strong 6 – intolerable

Odor intensity is determined in a laboratory by specialists who have been trained to accurately define intensity.

Hedonic tone assessment Edit

Hedonic assessment is the process of rating odors according to a scale ranging from extremely unpleasant to extremely pleasant. Intensity and hedonic tone, whilst similar, refer to different things: that is, the strength of the odor (intensity) and the pleasantness of an odor (hedonic tone). The perception of an odor may change from pleasant to unpleasant with increasing concentration, intensity, time, frequency, or previous experience with a specific odor—all factors in determining a response. [33]

FIDOL factors Edit

The overall set of qualities are sometimes identified as the "FIDOL (Frequency, Intensity, Duration, Offensiveness, Location) factors". [34]

The character of an odor is a critical element in assessing an odor. This property is the ability to distinguish different odors and is only descriptive. First, a basic description is used—such as sweet, pungent, acrid, fragrant, warm, dry, or sour. The odor is then referenced to a source such as sewage or apple which can then be followed by a reference to a specific chemical such as acids or gasoline. [4]

Most commonly, a set of standard descriptors is used, which may range from "fragrant" to "sewer odor". [35] Although the method is fairly simplistic, it is important for the FIDOL factors to be understood by the person rating the smell. This method is most commonly used to define the character of an odor which can then be compared to other odors. It is common for olfactometry laboratories to report character as an additional factor post sample-analysis.

Categorization Edit

Different categorizations of primary odors have been proposed, including the following, which identifies seven primary odors: [23] [36] [37]

Although recent progress has been made, the idea of primary perceptions is disputed, and more so the concept of primary odors. [37]

Interpretive dispersion modeling Edit

In many countries odor modeling is used to determine the extent of an impact from an odor source. These are a function of modeled concentration, averaging time (over what time period the model steps are run over, typically hourly), and a percentile. Percentiles refer to a statistical representation of how many hours per year the concentration C may be exceeded based on the averaging period.

Sampling from area sources Edit

There are two main odor sampling techniques: direct and indirect odor sampling techniques.

Direct sampling Edit

Direct refers to the placement of an enclosure on or over an emitting surface from which samples are collected, and an odor emission rate is determined.

The most commonly used direct methods include the flux chamber [38] and wind tunnels such as the one at the University of New South Wales (UNSW). [39] There are many other available techniques, and consideration should be given to a number of factors before selecting a suitable method.

A source which has implications for this method are sources, such as bark bed biofilters, that have a vertical velocity component. For such sources, consideration must be given as to the most appropriate method. A commonly used technique is to measure the odor concentration at the emitting surface, and combine this with the volumetric flow rate of air entering the biofilter to produce an emission rate.

Indirect sampling Edit

Indirect sampling is often referred to as back calculation. It involves the use of a mathematical formula to predict an emission rate.

Many methods are used, but all make use of the same inputs which include surface roughness, upwind and downwind concentrations, stability class (or other similar factor), wind speed, and wind direction.

The human sense of smell is a primary factor in the sensation of comfort. Olfaction as a sensory system brings awareness of the presence of airborne chemicals. Some inhaled chemicals are volatile compounds that act as a stimulus, triggering unwanted reactions such as nose, eye, and throat irritation. Perception of odor and of irritation is unique to each person, and varies because of physical conditions or memory of past exposures to similar chemicals. A person's specific threshold, before an odor becomes a nuisance, depends also on the frequency, concentration, and duration of an odor.

The perception of irritation from odor sensation is hard to investigate because exposure to a volatile chemical elicits a different response based on sensory and physiological signals, and interpretation of these signals is influenced by experience, expectations, personality, or situational factors. Volatile organic compounds (VOCs) may have higher concentrations in confined indoor environments, due to restricted infiltration of fresh air, as compared to the outdoor environment, leading to greater potential for toxic health exposures from a variety of chemical compounds. Health effects of odor are traced to the sensation of an odor or the odorant itself. Health effects and symptoms vary—including eye, nose, or throat irritation, cough, chest tightness, drowsiness, and mood change—all of which decrease as an odor ceases. Odors may also trigger illnesses such as asthma, depression, stress-induced illness, or hypersensitivity. The ability to perform tasks may decrease, and other social/behavioral changes may occur.

Occupants should expect remediation from disturbing and unexpected odors that disturb concentration, diminish productivity, evoke symptoms, and generally increase the dislike for a particular environment. It is important to set occupational exposure limits (OELs) to ensure the health and safety of workers, as well as comfort, because exposure to chemicals can elicit physiological and biochemical changes in the upper respiratory system. Standards are hard to set when exposures are not reported and can also be hard to measure. Workforce populations vary in terms of discomfort from odors because of exposure history or habituation, and they may not realize possible risks of exposure to chemicals that produce specific odors. [40] [41]

Some odors are sought after, such as from perfumes and flowers, some of which command high prices. Whole industries have developed around products that remove or mask unpleasant odors, such as deodorant.

Odor molecules transmit messages to the limbic system, the area of the brain that governs emotional responses. Some believe that these messages have the power to alter moods, evoke distant memories, raise spirits, and boost self-confidence. This belief has led to "aromatherapy", wherein fragrances are claimed to cure a wide range of psychological and physical problems. Aromatherapy claims that fragrances can positively affect sleep, stress, alertness, social interaction, and general feelings of well-being. Evidence for the effectiveness of aromatherapy is mostly anecdotal and controlled scientific studies to substantiate its claims are lacking.

Some people are allergic to the fragrances found in perfume, scented shampoo, scented deodorant, or similar products. Reactions, as with other chemical allergies, can range from slight headaches to anaphylactic shock, which can result in death. [ بحاجة لمصدر ]

Unpleasant odors play various roles in nature, often to warn of danger, though this may not be known to the subject who smells it. [42] The natural gas industry uses odor to enable consumers to identify leaks. Natural gas in its native state is colorless and almost odorless. To help users detect leaks, an odorizer with the scent of rotten eggs, tert-Butylthiol (t-butyl mercaptan), is added. Sometimes a related compound, thiophane, may be used in the mixture.

An odor that is viewed as unpleasant by some people or cultures can be viewed as attractive by others where it is more familiar or has a better reputation. [42] It is commonly thought that those exuding an unpleasant body odor are unattractive to others. But studies have shown that a person who is exposed to a particular unpleasant odor can be attracted to others who have been exposed to the same unpleasant odor. [42] This includes odors associated with pollution. [42]

What causes a substance to smell unpleasant may be different from what one perceives. For example, perspiration is often viewed as having an unpleasant odor, but it is odorless. It is bacteria in the perspiration that causes the odor. [43]

Unpleasant odors can arise from specific industrial processes, adversely affecting workers and even residents downwind of the source. The most common sources of industrial odor arise from sewage treatment plants, refineries, animal rendering factories, and industries processing chemicals (such as sulfur) which have odorous characteristics. Sometimes industrial odor sources are the subject of community controversy and scientific analysis.

Body odor is present both in animals and humans and its intensity can be influenced by many factors (behavioral patterns, survival strategies). Body odor has a strong genetic basis both in animals and humans, but it can be also strongly influenced by various diseases and psychological conditions.

Study Edit

The study of odors is a growing field but is a complex and difficult one. The human olfactory system can detect many thousands of scents based on only minute airborne concentrations of a chemical. The sense of smell of many animals is even better. Some fragrant flowers give off odor plumes that move downwind and are detectable by bees more than a kilometer away.

The study of odors is complicated by the complex chemistry taking place at the moment of a smell sensation. For example, iron-containing metallic objects are perceived to have a distinctive odor when touched, although iron's vapor pressure is negligible. According to a 2006 study, this smell is the result of aldehydes (for example, nonanal) and ketones: 1-octen-3-one) released from the human skin on contact with ferrous ions that are formed in the sweat-mediated corrosion of iron. The same chemicals are also associated with the smell of blood, as ferrous iron in blood on skin produces the same reaction. [44]

Pheromones Edit

Pheromones are odors that are used for communication, and are sometimes called "airborne hormones". A female moth may release a pheromone that can entice a male moth that is several kilometers downwind. Honeybee queens constantly release pheromones that regulate the activity of the hive. Worker bees can release such smells to call other bees into an appropriate cavity when a swarm moves into new quarters, or to "sound" an alarm when the hive is threatened.

Advanced technology Edit

Most artificial or electronic nose instruments work by combining output from an array of non-specific chemical sensors to produce a fingerprint of whatever volatile chemicals in the local environment. Most electronic noses need to be "trained" to recognize chemicals of interest before it can be used. [45] [46] Many current electronic-nose instruments suffer from problems with reproducibility subject to varying ambient temperature and humidity. An example of this type of technology is the colorimetric sensor array, which visualizes odor through color change and creates a "picture" of it. [47] [48]

Odor perception is a complex process involving the central nervous system and can evoke psychological and physiological responses. Because the olfactory signal terminates in or near the amygdala, odors are strongly linked to memories and can evoke emotions. The amygdala participates in the hedonic or emotional processing of olfactory stimuli. [49] Odors can disturb our concentration, diminish productivity, evoke symptoms, and in general increase a dislike for an environment. Odors can impact the liking for a person, place, food, or product as a form of conditioning. [50] Memories recalled by odors are significantly more emotional and evocative than those recalled by the same cue presented visually or auditorily. [51] Odors can become conditioned to experiential states and when later encountered have directional influences on behavior. Doing a frustrating task in a scented room decreases performance of other cognitive tasks in the presence of the same odor. [52] Nonhuman animals communicate their emotional states through changes in body odor, and human body odors are indicative of emotional state. [53]

Human body odors influence interpersonal relationships and are involved in adaptive behaviors, such as parental attachment in infants or partner choice in adults. "Mothers can discriminate the odor of their own child, and infants recognize and prefer the body odor of their mother over that of another woman. This maternal odor appears to guide infants toward the breast and to have a calming effect." [ بحاجة لمصدر ] Body odor is involved in the development of infant–mother attachment and is essential to a child’s social and emotional development and evokes feelings of security. Reassurance created by familiar parental body odors may contribute significantly to the attachment process. [54] Human body odors can also affect mate choice. Fragrances are commonly used to raise sexual attractiveness and induce sexual arousal. Researchers found that people choose perfume that interacts well with their body odor. [55]

Body odor is a sensory cue critical for mate selection in humans because it is a signal of immunological health. Women prefer men with major histocompatibility complex (MHC) genotypes and odor different from themselves especially during ovulation. Different MHC alleles are favorable because different allele combinations would maximize disease protection and minimize recessive mutations in offspring. Biologically females tend to select mates "who are most likely to secure offspring survival and thus increase the likelihood that her genetic contribution will be reproductively viable." [56]

Studies have suggested that people might be using odor cues associated with the immune system to select mates. Using a brain-imaging technique, Swedish researchers have shown that gay and straight males' brains respond in different ways to two odors that may be involved in sexual arousal, and that the gay men respond in the same way as straight women, though it could not be determined whether this was cause or effect. The study was expanded to include lesbian women the results were consistent with previous findings that lesbian women were not as responsive to male-identified odors, while their response to female cues was similar to that of straight males. [57] According to the researchers, this research suggests a possible role for human pheromones in the biological basis of sexual orientation. [58]

An odor can cue recall of a distant memory. Most memories that pertain to odor come from the first decade of life, compared to verbal and visual memories which usually come from the 10th to 30th years of life. [59] Odor-evoked memories are more emotional, associated with stronger feelings of being brought back in time, and have been thought of less often as compared to memories evoked by other cues. [59]

Use in design Edit

The sense of smell is not overlooked as a way of marketing products. The deliberate and controlled application of scent is used by designers, scientists, artists, perfumers, architects, and chefs. Some applications of scents in environments are in casinos, hotels, private clubs, and new automobiles. For example, "technicians at New York City’s Sloan-Kettering Cancer Center disperse vanilla-scented oil into the air to help patients cope with the claustrophobic effects of MRI testing. Scents are used at the Chicago Board of Trade to lower the decibel level on the trading floor." [60]

If ingredients are listed on a product, the term "fragrance" can be used in a general sense.

Effect of perfume on sexual attractiveness Edit

Both men and women use perfume to boost their sexual attractiveness to members of the opposite, or same, sex. When people find that a particular perfume or aftershave is perceived positively, they may be hard-pressed to change it. Olfactory communication is natural in humans. Without perfume or aftershave, humans unconsciously detect people's natural scents: in the form of pheromones. Pheromones are usually detected unconsciously, and it is believed that they have an important influence on human's social and sexual behaviour [61] There are a number of hypotheses concerning why humans wear perfume or aftershave, and whether it amplifies or reduces their natural scents.

In 2001, a study found that the major histocompatibility complex (MHC) (a polymorphic set of genes which is important for immune-function in humans) is correlated with the ingredients found in perfume. This suggests that humans do, in fact, choose perfumes that complement or enhance their natural scents (their pheromones). This evidence offers support for the hypothesis that perfume is chosen by individuals to advertise their physical health. Research suggests that this advertisement of good health will, in fact, enhance females’ attractiveness to the opposite sex as health markers have been shown to do. [62] While strong evidence has been found to support the hypothesis that wearing perfume enhances females’ attractiveness to males, little research has been done into the effect of fragrance on males’ attractiveness to females. Considerably more research has covered the effect of males’ natural odor and females’ ratings of attractiveness. Many studies (e.g. [63] ) found that odor predicted attractiveness when female raters were not on any form of contraceptive pill. For those who were, there was no relation between attractiveness and body odor.

A person's odor can increase or decrease ratings of attractiveness because the olfactory receptors in the brain are directly linked with the limbic system, the part of the brain that is thought to be most involved with emotion. This link is important, because if an individual associates positive affect (elicited by pheromones [64] ), with a potential mate, their liking for, and attraction to, that potential mate will be increased. [65] Although not a typically evolutionary hypothesis, this hypothesis is one that acknowledges how humans have adapted their mating strategies to modern-day societal norms.

Major histocompatibility complex (MHC) and body odor preferences Edit

Major histocompatibility complex (MHC) is a genotype found in vertebrates, including humans. MHC is thought to contribute to mate choice in animals and humans. In sexual selection, females opt for mates with an MHC which differs from their own, optimising genes for their offspring. [66] The "heterozygote advantage" and "Red Queen" explanations for these findings fall under the "pathogen hypothesis". Due to differences in MHC alleles' resistance to pathogens, a preference for mates with a dissimilar MHC composition has been argued to act as a mechanism to avoid infectious diseases. According to the heterozygotes-advantage hypothesis, diversity within the MHC genotype is beneficial for the immune system due to a greater range of antigens available to the host. Therefore, the hypothesis proposes that MHC heterozygotes will be superior to MHC homozygotes in fighting off pathogens. Experimental research has shown mixed findings for this idea. [67] The "Red Queen" or "rare-allele" hypothesis suggests that diversity in the MHC gene provides a moving target for pathogens, making it more difficult for them to adapt to MHC genotypes in the host. [68] Another hypothesis suggests that preferences for MHC-dissimilar mates could serve to avoid inbreeding. [69]

Body odor can provide MHC information. Although less is known about how odor is influenced by MHC genes, possible explanations have been that microbial flora [70] or volatile acids [71] are affected by the gene, which can be detected in body odor. Female mice and humans have both shown odor preferences for males with MHC-dissimilarity. [72] Research has shown that women prefer the scent of men with dissimilar MHC genes. In a study, women rated the scent of T-shirts, worn over two nights by men, as more pleasant when smelling those of MHC-dissimilar men. [73] It has also been found that women were reminded more of current or prior partners when smelling odors from men whose MHC was dissimilar to their own. A study of married couples found that MHC haplotypes differed between spouses more than chance would dictate. [74] Taking oral contraceptives has been found to reverse the MHC-dissimilarity odor preference. [75]

Women's scent preferences and the menstrual cycle Edit

Women’s preferences for body odor change with their menstrual cycles. [76] The ovulatory-shift hypothesis argues that women experience elevated immediate sexual attraction, relative to low-fertile days of the cycle, to men with characteristics that reflect good genetic quality. [77] Body odor may provide significant cues about a potential sexual partner's genetic quality, reproductive status, and health, with a woman's preferences for particular body odors becoming heightened during her most fertile days. [78] As certain body odors can reflect good genetic quality, woman are more likely to prefer these scents when they are fertile, as this is when they are most likely to produce offspring with any potential mates, with conception-risk being related to a preference for the scent of male symmetry. [76] Men also prefer the scent of women at their fertile cycle points. [79]

There are several scents that reflect good genetic quality that females prefer during the most fertile phase of their cycles. Women prefer the scent of symmetrical men more during the fertile phases of their menstrual cycle than during their infertile phases, [80] with estrogen positively predicting women's preferences for the scent of symmetry. [81] Women's preferences for masculine faces is greatest when their fertility is at its highest, [80] and so is the preference for attractive faces. [82] Other scents found to be preferred by women in the most fertile phase of their cycle are the scent for developmental stability, [83] and the scent for dominance. [84]

If women are taking a contraceptive pill the changes in mate scent preferences over the menstrual cycle are not expressed. [85] If odor plays a role in human mate choice then the contraceptive pill could disrupt disassortative mate preferences. [86] Those taking a contraceptive pill show no significant preference for the scent of either symmetrical or asymmetrical men, whereas normally cycling women prefer the scent of shirts worn by symmetrical men. [87] Males' preferences for women's scent may also change if the woman is taking oral contraceptives. When women take a contraceptive pill, this has been found to demolish the cycle attractiveness of odors that men find attractive in normally ovulating women. [88] Therefore, a contraceptive pill affects both women's preferences for scent and also affects their own scents, making their scents less attractive to males than the scent of normally cycling women.


No Two People Smell the Same

A difference at the smallest level of DNA -- one amino acid on one gene -- can determine whether you find a given smell pleasant. A different amino acid on the same gene in your friend's body could mean he finds the same odor offensive, according to researchers at Duke University.

There are about 400 genes coding for the receptors in our noses, and according to the 1000 Genomes Project, there are more than 900,000 variations of those genes. These receptors control the sensors that determine how we smell odors. A given odor will activate a suite of receptors in the nose, creating a specific signal for the brain.

But the receptors don't work the same for all of us, said Hiroaki Matsunami, Ph.D., associate professor of molecular genetics and microbiology at the Duke University School of Medicine. In fact, when comparing the receptors in any two people, they should be about 30 percent different, said Matsunami, who is also a member of the Neurobiology Graduate Program and the Duke Institute for Brain Sciences.

"There are many cases when you say you like the way something smells and other people don't. That's very common," Matsunami said. But what the researchers found is that no two people smell things the same way. "We found that individuals can be very different at the receptor levels, meaning that when we smell something, the receptors that are activated can be very different (from one person to the next) depending on your genome."

The study didn't look at the promoter regions of the genes, which are highly variable, or gene copy number variation, which is very high in odor receptors, so the 30 percent figure for the difference between individuals is probably conservative, Matsunami said.

While researchers had earlier identified the genes that encode for odor receptors, it has been a mystery how the receptors are activated, Matsunami said. To determine what turns the receptors on, his team cloned more than 500 receptors each from 20 people that had slight variations of only one or two amino acids and systematically exposed them to odor molecules that might excite the receptors.

By exposing each receptor to a very small concentration -- 1, 10, or 100 micromoles -- of 73 odorants, such as vanillin or guaiacol, the group was able to identify 27 receptors that had a significant response to at least one odorant. This finding, published in the December issue of Nature Neuroscience, doubles the number of known odorant-activated receptors, bringing the number to 40.

Matsunami said this research could have a big impact for the flavors, fragrance, and food industries.

"These manufacturers all want to know a rational way to produce new chemicals of interest, whether it's a new perfume or new-flavored ingredient, and right now there's no scientific basis for doing that," he said. "To do that, we need to know which receptors are being activated by certain chemicals and the consequences of those activations in terms of how we feel and smell."

Matsunami's co-authors include Joel D. Mainland, Casey Trimmer, Lindsey L. Snyder, and Andrew H. Moberly from Monell Chemical Senses Center, Philadelphia and University of Pennsylvania School of Medicine, and Andreas Keller from The Rockefeller University.

Funding for this research came from the National Institutes of Health.

CITATION: The missense of smell: functional variability in the human odorant receptor repertoire, Joel D Mainland, Andreas Keller, et al. Nature Neuroscience, Early online Dec. 8, 2013. DOI: 10.1038/nn.3598 An open access version of the paper can be found in DukeSpace.


Synthetic gene networks that smell

Bioengineers have endowed a consortium of human cells with an artificial sense of smell, enabling the cells to detect, quantify, and remember the presence of gaseous volatile compounds in their environment.

Synthetic biologists have begun to adopt design principles inspired by natural and artificial computing strategies to program relatively sophisticated sensory, computation, and actuation modules with distinct functions into living cells 4 . However, the execution of programs that can rival natural biological systems, which have been fine-tuned by million years of evolution, has remained a challenge. Specifically, it remains difficult to endow individual cells with complex programs, in part because of limited cellular resources and lack of modularity in current technologies. Thus, instead of packing a single cell type with multiple genetic programs, approaches in which genetic programs are distributed among different cell types in cellular consortia, much like their natural counterparts, have gained attention 5,6,7 .


شاهد الفيديو: لن تصدق الامراض التى يعالجها الشمر واليانسون. والفرق بين الشمر والبانسون!! (يونيو 2022).


تعليقات:

  1. Rickman

    انت مخطئ. يمكنني إثبات ذلك. اكتب لي في PM ، سنتحدث.

  2. Shakakus

    كان معي أيضا. دعونا نناقش هذه القضية. هنا أو في PM.

  3. Adlai

    هناك شيء مماثل؟

  4. Georg

    أعلم على وجه اليقين أن هذا خطأ.

  5. Burlin

    من الواضح أنك كنت مخطئا ...

  6. Tojagis

    أنا آسف ، لكن في رأيي ، كانوا مخطئين. أنا قادر على إثبات ذلك. اكتب لي في PM.



اكتب رسالة