Samstag, 25. Februar 2017

Die Sinne des Menschen-das Riechen (olfaktorische Wahrnehmung) (Teil 3)

Das Sinnesorgan Nase ist beim Menschen für die Wahrnehmung von Gerüchen verantwortlich. Luftmoleküle erreichen über Nasenloch, Nasenvorhof und Nasenhöhle die Riechschleimhaut, wo die dortigen Sinneszellen die Gerüche in elektrische Impulse umwandeln (Transduktion) und über den Riechnerv ins Gehirn leiten. Unsere Geruchsleistungsfähigkeit ist im Vergleich zu anderen Säugetieren wie Hund, Elefant oder Bär eher unterdurchschnittlich ausgeprägt. Zwar können wir weit mehr als 50.000 verschiedene Gerüche unterscheiden, dies aber unter der Voraussetzung das der Geruch stark genug sein muss und wir uns mittelbar in dessen Nähe befinden. Dagegen können die empfindlichsten Hundenasen vergleichsweise schon wenige Moleküle über große Distanzen wittern und selbst sehr schwachen Geruchsspuren kilometerweit folgen.



Aufbau / Anatomie der Nase

Nasenlöcher: bilden den Eingang zur Nase; Die Luft wird bei der Nasenatmung durch die Nasenlöcher eingesogen und auch wieder ausgestoßen.

Nasenvorhof: Bereich zwischen Nasenloch und Beginn der Schleimhaut; Hier wachsen die Nasenhaare, die für die Filtration der eingeatmeten Luft verantwortlich sind. Dadurch gelangen größere Fremdkörper nicht in die Nase.

Nasenhöhle: Nasenhöhlen sind paarig angelegt, d.h. es kommen zwei vor, eine links und eine rechts. Getrennt werden die Nasenhöhlen von der Nasenscheidewand.

Nasenscheidewand: befindet sich zwischen den zwei Nasenhöhlen und trennt diese voneinander.

Nasenschleimhaut: kleidet die kompletten Nasenhöhlen aus; Auf der Oberfläche liegt das Flimmerepithel, das sind mikroskopisch kleine Härchen, die der Reinigung dienen. Der von den Drüsen produzierte Schleim wird von den kontrahierenden Flimmerhärchen permanent in Richtung Rachen geschoben, samt Fremdkörper und Bakterien.



Riechschleimhaut: auch als Riechepithel bekannt; lokalisiert am oberen Nasengang der Nasenhöhle. Hier befinden sich die für das Riechen wichtigen Nervenzellen (Riechzellen). In einem regelmäßigen Turnus kommt es zur kompletten Erneuerung der ca. 25 Mio. Riechzellen.

Nervus olfactorius: erster Hirnnerv, leitet die elektrischen Erregungen von den Axonbündeln der Riechschleimhaut zum Riechkolben (Bulbus olfactorius) im Olfaktorischen Cortex. Von dort werden die Geruchsinformationen ins Telencephalon (Großhirn) geleitet und dann abhängig der Verschaltung zum Hypothalamus, Thalamus oder Hippocampus.

Das Riechen bzw. die olfaktorische Wahrnehmung (lat. olfacere = riechen) bei Mensch und Säugetier funktioniert über das Sinnesorgan NaseDer Geruchssinn funktioniert ähnlich wie die gustatorische Wahrnehmung auf der Basis von chemischen Reizen. Luftmoleküle gelangen durch die Nase zu den Riechzellen. An Rezeptorproteinen der Sinneszellen binden die Moleküle und lösen dadurch eine Reaktion aus, infolgedessen eine elektrische Erregung (Aktionspotential) entsteht. Über den Hörnerv erreichen die zahlreich ausgelößten Erregung den Riechkolben im Gehirn. 

Insgesamt verfügt der Mensch über ca. 25 Mio. Riechzellen. Zum Vergleich: Ein Hund besitzt das 10fache dieser Zahl (250 Mio) und dazu einen - im Verhältnis zum Gehirn - viel größeren Riechkolben als der Mensch. Der menschliche Geruchssinn ist gemessen an anderen Säugetieren also eher schwach, aber dennoch ausgeprägt genug, um "gefährliche Moleküle" wahrzunehmen. Darin liegt in erster Linie auch der evolutionäre Hintergrund des Geruchssinns. Riechen schützt uns davor, von übelriechenden (und möglicherweise giftigen) Nahrungsmitteln zu kosten. Einige gefährliche Gase lösen bei uns automatisch eine Abwehrreaktion aus, z.B. der Geruch von Ammoniak. Diese natürliche Schutzfunktion sorgt dafür, dass wir den übelriechenden Stoff nicht aufnehmen und uns ebenso von ihm möglichst schnell entfernen.

Riechen findet nicht nur auf bewusster Ebene statt. Auch Gerüche, die wir nicht bemerken, sogenannte Pheromone, erreichen die Riechzellen in der Nase. Die elektrischen Erregungen nehmen aber einen anderen neuronalen Pfad zum Gehirn, sodass wir die Pheromone nicht riechen können und auch nicht bemerken. Während die Forschung der Pheromone beim Menschen noch weitgehend am Anfang steht, konnten Pheromone bei Insekten als Kommunikationsmittel nachgewiesen werden. Viele Insekten suchen/finden über Sexualpheromone einen möglichen Partner, wie z.B. die Schmetterlingsart der Seidenspinner (über mehrere Kilometer hinweg).

Der wissenschaftliche Versuch, Gerüche in sinnvolle Kategorien (analog zur Einteilung der fünf Geschmackssinne) einzuteilen, konnte bisher nicht zufriedenstellend gelößt werden. Zwar existieren einige Modelle zur Einteilung von Geruchsqualitäten (z.B. moschus, blumig, faulig, fruchtig, würzig usw.), aber keine basiert wirklich auf wissenschaftlich gesichertem Datenmaterial. Auch anhand der Molekülformen können Gerüche nicht klassifiziert werden, da bereits minimale Veränderungen am Molekül zu einer großen Veränderung in der Geruchsempfindung führen. Daher eignen sich solche Geruchskategorien allenfalls für Experimente, bei denen die Einteilung der Geruchskategorien nicht selbst den Gegenstand des Experimentes bildet.

Im Folgenden sind die wesentlichen Abläufe des Riechvorgangs dargestellt.

Ablauf der olfaktorischen Wahrnehmung

Luft wird durch die Nase eingesogen und erreicht die Riechschleimhaut, auf der sich die Riechzellen befinden. Jede Riechzelle reagiert nur auf ein spezifisches Geruchsmolekül, d.h. sobald Duftmoleküle auf die Riechschleimhaut treffen, können diese nur an genau passenden Rezeptorproteinen anlagern. Trotz der hohen Zahl an unterschiedlichen Typen von Rezeptorproteinen existiert nicht für jeden Geruch ein eigener Rezeptor. Der individuelle Geruchseindruck entsteht später im Gehirn durch die Kombination der aktivierten Rezeptorproteine.

Von dem Riechzellen ziehen die einzelnen Nervenphasern zusammen und bilden den Riechnerv (Nervus olfactorius). Der Riechnerv zieht sich bis zum Riechkolben (Bulbus olfactorius) im olfaktorischen Cortex, lokalisiert etwa auf Höhe des Übergangs von Nase zu Stirn in der Großhirnrinde. Von dort werden die Geruchsinformationen ins Telencephalon (Großhirn) geleitet und dann abhängig der Verschaltung zum Hypothalamus, Thalamus oder Hippocampus (im limbischen System verortet).



Diese Art der Verschaltung im Gehirn ist auch dafür verantwortlich, weshalb Gerüche oftmals Gefühle auslösen oder uns an vergangene Situationen erinnern, die mit dem gerade wahrgenommenen Duft in Verbindung stehen. Das limbische System ist Sitz des Gedächtnisses (Hippocampus) und der Emotionsentstehung (Amygdala).

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