Archive for March, 2015

Усещане за цвят

Posted: March 18, 2015 in New Scientist

promoМоже и да си мислите, че има пълноцветна картина на света нейде в главата ви, но това всъщност е илюзия.

Ерик Вайенмайер загубва зрението си, когато е на 13. Двадесет години по-късно, в лабораторията на Пол Бах в медицинското училище към Университета в Уисконсин, той хваща търкаляща се топка, играе на камък-ножица-хартия, минава през врата и наблюдава трептящият пламък на свещ.

Нищо не се е изменило с очите му. Вместо това той “вижда” с езика си. Камера монтирана на челото на Ерик отвежда сигнала до електронно устройство, което превръща фигурите от светлина и мрак в електрически импулси. Импулсите стимулират масив от 144 електрода върху мрежа с размера на пощенска марка, която отвежда кодираното изображение върху езика му под формата на електрически сигнали.

Отначало той описва усещането като експлоадираща близалка, но по-късно изпитва нещо повече “там някъде” в света на усещанията – пространство, дълбочина и форма.

Черил Шилц танцува за първи път от седем години след 20 минути със същото устройство. Нормално тя не е способна да стои права без да се държи за нещо и да се концентрира върху стабилни неща, които може да види около себе си, поради факта че усещането и за баланс е било унищожено от антибиотик. Ако тя си разклати главата, светът и се завърта и тя залита.

Когато устройството на Бах транслира сигналите до фигури върха на езика и, тя се учи бързо как да ги разчита, за да ги използва да замени липсващия си усет за баланс. Ефекта е налице дори след сваляне на устройството и продължава дълго всеки път, когато опитва. “Бях нормална“, казва тя, още емоционална след като си припомня първият път. “Бях напълно нормална и бях забравила какво е чувството.

Тези устройства за “сензорни замени” са базирани на технология наречена BrainPort, която Бах описва като нещо прилично на USB-конектор към мозъка. Те са близо до комерсиализация, първоначално за хора с проблеми подобни на този на Шилц, но и евентуално като устройства за слепи хора. Военните на САЩ се интересуват от разработване на системата за водене на пилоти през тъмни небеса и водолази през мрачни води, а други се вълнуват в по-свободната и употреба по отнощение на виртуална реалност и игри. Но в науките за мозъка и философските кръгове сензорното заместване привлича голям интерес поради, това което разкрива относно отношенията между мозъка и нашите сетива.

-Скоро пълният текст-

Advertisements

След тези няколко статии слизащи…или качващи се, до чисто техническите особености и научното зад сетивата, то да се “завърнем на земята” и продължим.

По отношение на храните има няколко примера, при които възприетото с едно сетиво си взаимодейства с такова от друго сетиво. Вкусът на храната може да бъде афектиран от изменения в текстурата. Демонстрирано е неколкократно с повторяемост, че е перцептуален феномен, когато по-твърда текстура на гел намаля възприемания интензитет, но силно афектира освобождаването на ароматни съставки измерени по тяхната концентрация в назалните кухини. Ароматните съставки в храната така също могат да разширят възприемания вкусов интензитет на сходни вкусове, например интензитетът на сладост на бита сметана може да бъде усилен с добавяне на ягодов аромат, но не и с добавяне на аромат от фъстъчено масло.Изследванията показват, че ефекта може да бъде елиминиран с прищипване на ноздрите по време на тестването. Разширяването на вкусовите свойства на един аромат зависи от състоянието на условията по време на повторяемото чифтосване на аромат с вкус. Това обучение се извършва много бързо и „мълчаливо“ по време на минимално взаимодействие. Изцяло нови и оригинални миризми напаснати с тастанти приемат свойствата на тастантите (обикновено сладко или кисело) с едно единствено взаимодействие.
Изминалото десетилетие видя една своеобразна експлозия в разработката на полето на мултисензорната интеграция. По-голяма част произтича от полето на неврологията и съвсем наскоро интереса се разшири от интеграция във визуалната сетивност, аудио сетивността и сомато-усещанията до включването и на химическите сетива.
Много изчерпателно ревю в полето на човешката мултимодална хранителна перцепция бе направено от Verhagen и Engelen и включващо някои правдоподобни неврологични модели и насоки за бъдещи разработки.
Някои специфични сензорни свойства са с по-комплексна природа от други и те въвличат повече от едно сетиво. Комерсиално важно свойство на тази категория е кремовидността, която оригинално ни се внушава само като свойство на текстурата. Това се изследва интензивно през последното десетилетие, и изследванията показват, че въпреки че текстурата може да бъде заключена като кремовидна, възприемането и включва няколко сетива, или най-малкото зрението, олфакторните сетива, густаторните и хаптичните сетива.

Адаптация и подтискане

Когато са субект на постоянни стимули, сетивата стават по-нечувствителни. Когато държите разтвор на тастант (например сукроза, бел.авт – обикновена кристална захар) неподвижна в устата, разтворът ще стане напълно безвкусен след известно време. Този феномен е добре познат на всички нас, независимо че е налице тенденцията да се игнорира.
Когато напускаме домовете си за по-дълъг период от време, за да отидем например на почивка или на конференция, намираме при завръщането си още със отваряне на входната врата, че къщата ни леко „мирише“. Така че ние отваряме прозорците и „проветряваме“ къщата. Миризмата бързо изчезва. Разбира се, в действителност домът ни винаги има тази миризма и нашите гости и съседи я възприемат като миризмата на нашия дом. Обаче тъй като е винаги около нас в нашата околна среда се получава така, че ние се адаптираме бързо и просто не я забелязваме. Когато ядем ние бързо се „отегчаваме“ от блюдо, което сякаш губи вкуса и миризмата си ако ние сме субект на този аромат постоянно за дълъг период от време.
Разнообразието е „солта“ на живота. И ако ние вникнем в този феномен ще можем да правим всичките си блюда по-интересни просто с увеличение на разнообразието, голям брой от малко диференцирани овкусени или текстурирани ястия (като например испански тапас (бел авт. – мезета)), ще осигури по-голям интерес отколкото едно по-голямо такова.

img034
Много ресторанти предлагат разнообразен обхват от елементи върху всяко ястие; някои много малки неща могат да разчупят по-голямо такова, за да осигурят важно изменяне на стимулите с цел да задържат интерес към ястието и наслада от него.
Някои готвачи, които разпознават феномена на адаптацията се стараят да създават ястия, които постоянно осигуряват различен обхват от стимули така че, да задържат (и с надежда да разширят) интереса към храната.

Подтискането на смеси е феномен, при който индивидуалният вкус и мирисни характеристики се възприемат като по-малко интензивни в смеси отколкото ако са самостоятелно. Така че, когато приготвяме сложна рецепта и смесвайки няколко храни с различни аромати или вкусове, възприеманият интензитет на миризмите от различните съставки намалява в съответствие със собствения вкус или аромат на съставките.
Налице е много интересно и полезно изключение на този феномен – отслабен от подтискане, когато се адаптираме към един компонент в сместа, другите компоненти ще са по-малко подтиснати и ще бъдат възприети като по-интензивни. Това се използва рутинно от специалисти по миризмите и парфюмеристи за анализ на бленди от различни производители при оценката им.
Още веднъж, осъзнаването на този проблем може бързо да осигури нови идеи за подобряване на готвенето. Вместо да смесваме всички съставки заедно в един единичен съд, може да бъде много по-добре да ги представим разделени. За пример – може да има няколко различни соса или топинга асоциирани с едно ястие; ако те са представени в единични отделни съдове и се използват индивидуално вместо в комбинация тяхното въздействие ще бъде по-силно.

 

Както вече отбелязахме, общия „аромат“ на храната се определя от комбинация от много стимули, както в носа така и в устата. По-голямата част от авторите, които пишат по темата спорят, че важните сетива са тези за вкуса, ретроназалното мирисно възприятие, както и по-малко познатото усещане в устата и хеместезата. Нека разгледаме какво е усещането за хеместеза.
При хората сензорните окончания на нервите от разклоненията на тригеминалния нерв се откриват в епитела на носа и оралната кухина. Сигналите предавани от тези нерви са отговорни за пикантността на храната като за пример в газираните напитки, чилито, джинджифила, горчицата и хряна; съответно хеместезата се обозначава понякога като „тригеминално усещане“.

Иниациатори на тригеминалния нерв

Иниациатори на тригеминалния нерв

Лютивите подправки са типични стимуланти на тригеминалните нервни окончания, но и повечето химикали ще стимулират тези нервни окончания при доста висока физическа концентрация.
Без лютивостта много храни биха били безинтересни; представете си хряна без пикантността си или чесъна без паренето, което предизвиква. Ясно е, че усещането за хеместеза трябва да играе решаваща роля в нашата оценка за апетитността на коя да е храна. Усещането за орална лютивост се различава по много начини от усещането за вкус. Например лютивостта има типично бавно иницииране, но може да продължи за дълъг период – минути до десетки минути. Това е обратно на усещането за вкус, което е най-интензивно за няколко секунди, докато храната е в устата. Тази разлика във времевата природа на лютивостта и вкуса е от голям интерес, когато се отчита апетитността на храните и общото засищане, което те осигуряват. В много случаи удължения ефект на лютивостта ще направи храните по-апетитни и засищащи.
В търсенето на „вкусови принципи” напр. правилото на показалеца според което сензорните атрибути трябва да бъдат налице за добър вкус, тригеминалната стимулация определено ще играе голяма роля.

Текстура (или усещане за допир)

Szczesniak, Alina кратко и ясно дефинира текстурата като „…сензорно и функционално проявление на структурни, механични и повърхностни свойства на храните откривани посредством усещанията за виждане, чуване и кинестетичните такива…“. Тази дефиниция ясно изразява важната точка, че текстурата е сензорно свойство и затова изисква възприемане и усещане. Разликата между текстура и структура е понякога игнорирана в терминологичната практика, тъй като по този начин могат да бъдат сгрешени сензорните и инструменталните изследвания.
Не е просто самостоятелното осигуряване на усещането за текстура на храната: зрението също е активно при възприемане на текстурата когато ние виждаме храната; освен това слуха, соместезата и кинестезата са активни по време на държане на храната. По време на консумация – оралната обработка, последните три – си остават пределно ясно активни.
Текстурата играе важна роля в разпознаването от нас на храните. За пример, когато са представени тестове на смесени хранителни продукти, субекти в млада или по-зряла възраст със закрити очи средно успяват да идентифицират коректно около 40% от тези храни.
Усещането ни за текстурата при лабораторни условия е много силно. Възприемането на частици в разтвор е толкова чувствително, че частиците е нужно да бъдат по-малки от 3 μm, за да избегнат откриване. Този факт се използва комерсиално в голям брой заместители на мазнини и миметици (например Simplesse, Litesse, LITA, Trailblazer, Stellar), при които сферични микрочастици в обхвата 0.1-3 μm са главните функционални съставки.
Когато частиците са толкова малки те биват възприемани като гладки и могат да допринесат за кремовидното усещане. Внушава се, че функционалността на толкова малки частици е такава, че те се въртят относително под наклон една спрямо друга при техническите условия в устата, което придава на голяма част от флуидната маса на частиците „ефект на лагерни движения“.
Освен това, налице е значителна разлика между храната, която постъпва в устата и омокрената хапка, която впоследствие се поглъща и това което възприемаме като текстура е сбор от сензорни импресии по време на целия процес от виждане на храната, взимане и поставяне в устата, сдъвкването и и евентуалното и поглъщане. Това се именува „философия на пътя на разрушение“.
В този вид индивидуалните храни следват специфични пътища по време на оралния прием в течение на времето по протежение на осите „ниво на структуриране“, „ниво на лубрикация“, или брой сдъвквания. Храните взаимодействат с ядящия ги по време на консумация, слюнката омокря храната и ензимите в слюнката действат на вискозитета при полутвърдите и течностите.За пример добавката на инхибитор за R-амилаза в полутвърда храна задейства определен брой сензорни свойства и сред тях силно желаната – кремовидност.

Температура

От студеният сладолед в горещ летен ден до горещия шоколад след пързаляне с кънки през зимата, температурата е част от нашето възприемане за храната. Ние имаме обикновено очаквания за температурата на сервирането за повечето храни и напитки; така неподходяща температура на сервиране води до редуцирано одобрение или дори отхвърляне на подобни храни и напитки.
Ние усещаме температурата на храната в устата си посредством нервните окончания. Термалната информация изглежда се кодира основно посредством активация на йонните канали, които принадлежат към семейството на потенциалните временни рецептори.
Има шест различни термочувствителни йонни канала. Те имат различни прагове на термална активация и са представени в основните сензорни неврони както и в други тъкани. Температури над 43ºC и под 15ºC са съпроводени с усещане за болка. Независимо от това ние рутинно консумираме горещи напитки с температури над тези предизвикващи болка и тъканна увреда.
Изследване на поведението при поглъщането на горещо кафе свързано с измерване на температурите по време на поглъщането и в устата показва, че е налице минимално охлаждане по време на двата процеса – отпиване и поглъщане. Авторите приемат хипотезата, че по време на пиене горещото кафе не се задържа за достатъчно дълго време в устата, за да загрее епителната повърхност достатъчно, за да предизвика болка в или тъканна увреда.
Възприемането на температурните изменения в устата е много прецизно; при експериментални условия чувствителни субекти усещат изменения в температурата от около 1ºC. Способността да се усещат измененията е асиметрична – увеличението на температурата се усеща много по-бързо от намалението и.
Усещането за температура може да бъде афектирано от различни хеместетични агенти, с ментол като добре познат пример за охлаждане и капсаицин за загряване.
Температурата на храните и напитките въздейства върху освобождаването на летливи молекули, увеличението на температурата съответно води до увеличено освобождаване. Поради тази причина стандартите за сензорна оценка препоръчват специфична температура за продуктите, например мляко и други млечни продукти трябва да бъдат сервирани при 14±2ºC, въпреки че това е по-висока от обикновената температура на консумация.

HEMP_01_Aufmacher_neu_tcm1113_62667

И докато рецепторите за вкус установяват наличието на малки молекули разтворени във течности, рецепторите на олфакторната система реагират на молекули във въздуха. Обхвата на рецепторите осигурява широка чувствителност към летливите молекули. Някои от най-мощните тиоли*  могат да бъдат установени в концентрации по-ниски от 6х10^7 молекули/ml въздух (2-пропен-1-тиол), а други като етанола например изискват около 2х10^15 молекули/ml въздух. Така, че има най-малко 8 порядъка на магнитуда между нашето усещане за най-много и най-малко “миризливи” молекули. Чувствителността на усещането за мирис варира силно индивидуално между отделните хора. И не само, че различните хора имат различна чувствителност към отделни аромати, някои хора страдат от аносмия, други са с “мирисна слепота” към специфични одоранти, като например неприятно миришещия андростенон**. За да усложним още картината е нужно да се каже, че усещането за мирис се развива по време на жизнения цикъл на човека; започваме да губим чувствителност с остаряването си, и по-специално след седмата декада.
Миризмата се установява от сензорите в носа – мирисните рецептори. Начина, по който сензорите разпознават ароматни молекули е посредством “комбинаторни рецепторни кодове“, например – един мирисен рецептор разпознава обхват от миризми и една миризма се разпознава от определен брой мирисни рецептори. Различната мирисна идентичност се създава от изображение на мирисните рецептори активирани от фигурата на одоранта. Това значи, че леки изменения в одоранта или дори в неговата концентрация могат да изменят идентичноста на същия.
Добре познат пример релевантен на храната са отделно възприеманите разлики между R-(-)- и S-(+)-карвон, енантиомери различаващи се единствено по хиралноста на съставките. Двата компонента се разпознават като мента и кимион респективно. Както и да е, без съмнение те са енантиомери възприемани различно. За пример, в едно изследване проведено от Laska и Tuuebner, те показват, че измежду 10 различни свързани с храна енантиомери, субектите в групата са били способни да разграничат три: R-пинен, карвон и лимонен.

Енантиомерите имат различна мирисна характеристика (качествена и прагова), което се приписва на енантиомерната конфигурация. R-(-)-карвон е главна съставка на етеричното масло от градинска мента, S-(+)-карвон е главна съставка на етеричното масло от кимион и копър, R-(+)-лимонен е главна съставка на летливите масла извличани от прясно обелените кори на плодовете от сем.Цитрусови, S-(-)-лимонен се среща в маслото от ела и игличките и младите клонки от европейска сребърна ела – Abies alba (Pinaceae).
Линда Бък и Ричард Аксел бяха номинирани съвместно за Нобелова награда за медицина и физиология през 2004 г. за откритите от тях “мирисни рецептори и организация на олфакторната система“. Тяхната работа показва, че всеки олфакторен неврон изразява само един единствен тип одорантен рецептор. Мирисните рецептори принадлежат към GPCR 7TM-рецепторно семейство. Посредством локална хибридизация на олфакторни неврони в епитела на плъхове, те създават олфакторна карта. Около 1000 олфакторни рецепторни клетки, всички от един и същи тип, съсредоточават своите сигнали по нервите до определени микрообласти, гломерули в олфакторната луковица. Това е най-пряката връзка от външния свят към мозъка. От олфакторната луковица сигналите се препредават като изображения към други региони в мозъка. Особеност е, че има директна връзка към амигдалата, която е важна структура на “лимбичната система” – една еволюционно стара част на мозъка силно свързана с човешките емоции. Последни разработки подсказват, че амигдалата не само играе важна роля в оценяването чувствителността на реагиращите стимули, но така също участва в оценяването и представянето на възприетия интензитет от миризми и вкусове. Олфакторната система съчетава и други зони в темпоралната и фронталната част на мозъка. Орбитофронталния кортекс например е от особена важност за отношението спрямо храната тъй като нервните клетки в тази зона играят важна роля в оценката на хедоничните свойства на мирисните стимули и така също е замесен в представянето на вкуса на храните. Мирисно- и вкусо- сензитивните неврони в орбитофронталния кортекс са също типично модулирани от сигнали за преяждане и това играе важна роля в определяне на сензорно-специфичното преяждане: ефекта, при който намаля оценката на нужната за преяждане храна без да се наблюдава подобно намаление в други храни с други сензорни характеристики.

Възприемане на аромати

Сензорните учени‘ обикновено отнасят помирисването през ноздрите като “ортоназално възприемане“, където ароматните съставки, които получават достъп до олфакторния епител през назофаринкса (напр. молекули освободени в устата) се приемат като възприети ретроназално. Последните често погрешно се възприемат от лаиците като вкус. Затова трябва може би по-коректно да се отнесе като аромат, а освен това ние предпочитаме да мислим за вкуса като комбинация от възприемане на вкус в устата и ретроназален аромат в носа. Това е и едно от предизвикателствата пред науката – а именно да разработи подходящ език, който да бъде ползван от готвачи, обществеността, а така също и научните среди, с който да описва различните начини, с които да интерпретираме сигналите от нашите химически сетива.
Когато ядем храна, първоначалната олфакторна стимулация застава начело тъй като първо усещаме аромата ѝ (на храната) преди да я сложим в устата си. По този начин за ортоназалната перцепция се казва често, че е външен свят. В контраст на това, аромат възприет ретроназално се казва, че идва от оралните кухини (вътрешен свят).Тези два отделни пътя на получаване на одоранти притежават различни модели на активиране на невроните в зависимост от това дали ароматните съставки биват “доставени” орто- или ретроназално.
Нужна е разбира се много нататъшна работа преди да сме в състояние да разберем степента, в която отделни индивиди получават миризмите различно в зависимост от това дали те са доставено орто- или ретроназално; на този етап, всичко което можем да отбележим е, че вероятно съществува обхват в който първоначалната миризма (ортоназалният стимул) може да бъде твърде различен от “мириса” (комбинация от вкусови и ретроназални стимули). Един пример за това е добре известният на гурметата остро миришещ Дуриански плод, който за повечето хора има доста неприятен (миризма на тоалетна) аромат, когато бива възприет ортоназално, но за много пък – много приятен вкус, когато се намира в устата и аромата се открива ретроназално.

Дуриански плод

Дуриански плод

* – тиолите обичайно имат миризма наподобяваща чесън, миризмата отделяна от скункса например съдържа тиоли.

** – андростенона е считан от някои за феромон, представлява химично съединение откривано в човешката пот и урина. В зависимост от рецепиента се определя като мирис на:неприятно, на пот, на урина, дървесен аромат и дори приятен такъв.

Има твърде много истина във фразата: Въпрос на вкус!

Специализирани хеморецептори разположени по езика, небцето, мекото небце и зоните в горната част на гърлото (фаринкса и ларингофаринкса) откриват усещания като горчиво например – от алкалоидите, солено – от повечето йонни съставки, кисело – от повечето киселини, сладко от захарите и пикантно – от някои аминокиселини и нуклеотиди.
Всяко от тези вкусови усещания вероятно еволюира, за да осигурява информация относно храните, които са най-желани в частност (например: сол, захар, аминокиселини) или нежелани (напр.- токсични алкалоиди).
Рецепторите се намират във вкусовите луковици предимно локализирани в гъбовидните, листовидните и жлебовидните папили, но не и в нишковидните такива по езика.

Diagram
Вкусовите луковици както името показва са луковично-оформени групи от клетки. Тастантите – молекулите, които се „вкусват“ отварят малка пора на върха на вкусовата луковица и биват абсорбирани от микровилите при вкусовите рецепторни клетки.
В изминалото десетилетие рецепторните протеини за горчиво, сладко и пикантно(умами) бяха идентифицирани. Всички тези рецептори са подклас на супергрупа от G-протеинови двойки рецептори (GPCR) и бяха класифицирани като T1R1, T1R2, T1R3, и T2Rs. Активацията на GPCR от външни стимули е стартовата точка на последователност от взаимодействия между множество протеини в клетката, водещо до освобождаване на химични субстанции в клетката наричани също вторични носители на информация. И въпреки, че каскадата клетъчни сигнали е общата фигура на GPCR, много голямото разнообразие от въвлечени протеини прави тези механизми твърде сложни, така че те са под въздействието на текущи продължаващи изследвания.
Вкусовите рецептори споделят няколко структурни хомологии с метаботропичните глутаматни рецептори. Тези рецептори са изградени от два основни модула свързани помежду си с извънклетъчен богат на цистеин модул: Голям Извънклетъчен Модул – т.нар ECD, наричан понякога модула „Венерина мухоловка”, заради сходния механизъм, с помощта на който това растение хваща насекоми, съдържайки лиганди свързващи мястото и региона на седмо-трансмембранната област. Освен това, както е в случая с mGluR, T1R изгражда димерите при мембраните и композицията на хетеродимерите изглежда е специфична на разпознавания вкус.
Хетеродимерите T1R2-T1R3 са отговорни за усещането за сладко, докато T1R1-T1R3 са отговорни за усещането за умами вкус.
Голям брой T2R-и показват функция на рецептори за горчиво при оценка на хетерологичното изразяване и няколко имат различен полиморфизъм, който се асоциира със значителни вариации в чувствителността към избрани горчиви тастанти при мишки, шимпанзета и хора.
Рецепторите за кисело и солено са по същество йонни канали, но идентифицирането на рецептори за солено е още спекулативно и противоречиво.
Търсенето за рецептори за кисело е стеснено до йонен канал от тип TRP – Временен Рецепторен Потенциал.
Несъмнено още рецепторни протеини за други хранително релевантни молекули ще бъдат идентифицирани.За пример скоро специфичен мастно-кисел рецептор, мултифункционален CD36 гликопротеин беше демонстриран при плъхове.

Всеки детайл на химията на производството и приготвянето на храни крие начина, по който ние всъщност усещаме храната, която ядем. Въпроси като: какво ни кара да се наслаждаваме (или пък не) на определена храна и какво прави едно блюдо по-добро от друго са разбира се доста субективни. Повече или по-малко ние всички споделяме едни и същи, силно химично базиран комплекс от сетива, с които да интерпретираме вкус, мирис, аромат и текстурата на храната. Нека разгледаме внимателно тези сетива и да отбележим как те установяват различните молекули на храната преди, по време и дори след като консумираме. Важно е да се отбележи в началото, че нашият опит спрямо храните е опосредстван с помощта на всички наши сетива: тук се включват всички сходни усещания (болка, докосване, зрение, слух, вкус и аромат) както и разбира се по-малко сходните като хеместеза.
Както ще видим нашите сетива за виждане и допир могат да установяват очаквания относно общия вкус на храната, които могат да бъдат трудни за игнориране.
Опитайте се да ядете една и съща храна като използвате висококачествен китайски порцелан и стоманени или сребърни прибори и срещу Click to add titleтях хартиени чинии с пластмасови прибори; храната ще е по-вкусна с възприетото качество на приборите. Еквивалентно, цвета на храната въздейства върху усещането ни за вкус също: опитайте да ядете пържола оцветена в синьо!
Обаче, измежду всички сетива, най-значимите за възпримането от нас на храната остават химическите усещания, които обхващат вкуса, мириса и хеместезата. Тези три отделни системи пренасят информация относно присъствието на химически вещества в околната среда. Вкуса или вкусването открива химически съставки разтворени в течности използвайки сензори, повечето от които – в устата. Мириса или обонятелното възприятие открива разтворени във въздуха химически съставки, както от външния свят, но така също от вътрешни съставки емитирани от храната в нашите орални кухини.
Хеместезата пренася информация относно иритантите през нервните окончания на кожата, както и други граници между нас и околната среда, включвайки епитела в носа, очите и в червата. Хеместезата използва същите системи, които ни информират за докосване, температура и болка.

part-2-1И идеята тук е, че ние правим грешка като се концентрираме върху сетивата и дори спорим относно това колко всъщност са те. Но реално перцепцията (възприемането)  е това, което е важно, а усещането е това което я съпровожда.

За хората например има други всекидневни приложения на всичко това. Едно от тях е, нашето оценяване за размер. Постоянството в нашият свят лежи върху основата на факта, че обектите обичайно не променят размерите си за кратки периоди от време. Така за обект, с който сме запознати вече, например автомобил, колкото по-голям ни изглежда, толкова по-близо възприемаме, че се намира. И независимо, че образът който виждаме е малък, ние “знаем“, че обектът е голям.

Но факт е, че можем да правим грешки в това. Облаците могат да бъдат във всякаква форма и размери, така че тяхната дистанция е трудна за преценяване. Влаковете са разпознаваеми като обекти, но повечето от нас не осъзнават колко големи всъщност са те, и по този начин правим грешна оценка на скоростта им и отдалечеността им, което води до близо 3000 инцидента годишно само в САЩ.

table 1Ние не решаваме тези проблеми като се тормозим вътрешно кои сетива са въвлечени или колко сетива използваме, а го правим като извличаме перцептуалното цяло от същността. Това е висша мозъчна функция. Вземете за пример странният случай на синестезията, т.нар смесване на сетива. Най-честите сведения са, че тя приема форми описвани като усещане(изпитване) на звуци, букви, числа или думи вместо цветове.

Синестезията е силно развита при индивиди, които доскоро бяха определяни като силни фантазьори и понякога дори погрешно диагностицирани като шизофреници. Те могат да говорят за текстура на аромата или вкуса на различните букви от азбуката. За някои от тях е възможно по този начин да “чуят” вкуса на прасковата или да “почувстват” цвят. Това ни казва, че сетивата далеч не са основното и че перцепцията е това, което реално важи.

Твърде възможно е мозъка да е настроен да прави точно този вид “смесване на сетивата” като част от пътя на възприятието. Има нарастващи сведения, че е налице смесване на нещата в мозъка между различните сетивни зони и то доста повече отколкото можем да си представим. По този начин например ние забелязваме или разпознаваме обекти много по-лесно ако чуем релевантен звук в същото време. Можем дори да повярваме, че чуваме нещо различно, ако сме заблудени четейки по устни какво всъщност се казва.
Попитайте някой страдащ от мигрена как мирис може да отключи болката. Възможно е разбира се всички ние да имаме тази способност в една или друга по-голяма или по-малка степен, и затова минорните акорди са “тъжни” и блус музиката е “синя (игра на думи от англ.език – blue)”- интересна употреба на езика в този контекст, както и храната, която може да бъде с “остър” вкус.

Разбира се нищо от тези неща не е подкрепено от объркването в номенклатурата. Някои неща обичайно обозначавани като “усет“, всъщност не са такива – например усещането за загуба, или да имаш “шесто чувство“, тук е съвсем на място да отбележим, че може би е дори добре да вмъкнем системата на циркадния ритъм в списъка.Или това е възприемане вместо усещане? Таблицата вдясно се опитва да внесе някаква подредба в сетивния ни свят. Със сигурност грешна донякъде, частична и естествено отворена за дебатиране.

Ако нещо може да се каже за нея – това е че е непълна. В края на краищата, това може би дори няма значение. И така, имаме най-малко 21 сетива, а вероятно и повече. Но те може би са объркващи ни. Дали бихме си направили услуга като ги забравим и се концентрираме върху възприятията? Обичайно, науката е обречена да оспорва всекидневните вярвания и по този начин се явява контра-интуитивна. Ние сме силно зависими от зрението, мириса, усещането за допир, така че да се казва, че те не важат някак изглежда лаишко. Но сетивата един ден може би ще бъдат хвърлени в кошчето за отпадъци на науката, задно със спонтанната генерация, флогистона и мигновените събития. В това просто ще има и смисъл.

5-senses-web

Вкус, зрение, звук, мирис, досег…Това ли е наистина единственият начин да опознаваме света?

Направете нещо в мое име, бихте ли? Затворете очи. Сега изпънете ръце. Как знаете къде точно са те? Сега размърдайте пръсти. Как знаете, че те се движат? Направете всичко това стоейки само на един крак (очите са затворени, нали запомнихте). Паднахте ли, и ако да – заболя ли ви?

Не е изненада, че трябва да благодарите именно на сетивата си, за справянето с тези всички умения. Но на кои? Определено не са зрението, слуха, вкуса, мириса или усета.

В училище все още ни учат, че има пет сетива – идея, която произлиза от Аристотел и се просмуква в популярната култура –  бройка, която е в разрез с науката. Опитайте да хванете кубче лед с едната ръка и зачервен ръжен с другата и ми кажете, че това което усетихте може да бъде приписано на някое от петте.

Идете да покарате блъскащи се колички в някой увеселителен парк и после ме убедете, че всичко което ще изпитате може да бъде сведено до звук, светлина и усет. Очите ви навярно още са затворени!

Има доста повече усещания от тези пет категории. Така че, колко сетива имаме?

В някои отношения отговорът на този въпрос зависи до голяма степен от това как делим сензорните си системи. За пример можем да класифицираме сетивата според природата на стимуланта. В този случай (ако ли беше така) има само три типа, а не пет – химични (възприемани като вкусове, миризми или “вътрешно“, както е с кръвната захар) механични (чуване и тактилни възприятия) и светлина (зрение). Някои животни разбира се имат електро-възприятия или магнитни сетива.
Всички тези групи усещания изискват напълно различни сензорни системи. Нещото, което се разтваря върху езика и дава аромат, който прониква в носа и пасва върху рецептор е съвършено различно от механичното движение на фоликул на косъм във вътрешното ухо или фотона удрящ ретината.
Но ние можем лесно да разделим допълнително тези изброени и да дефинираме “сетивото” като система изградена от специализиран тип клетки, които отговарят на специфични сигнали и “докладват” на определени части от мозъка.  За пример, вкусът може да бъде разглеждан не като едно сетиво, а като пет – сладко, солено, кисело, горчиво и “умами”, японска дума за вкуса на глутамата, който ни носи усещането за вкусовете на месото.

Зрението може да бъде разглеждано като едно сетиво (за светлина), като две (за светлина и цвят) или като четири (за светлина, червено, зелено и синьо). При някои животни има ретинални клетки, които реагират единствено на движение. За някои хора това би било отделно сетиво.
Невролозите класифицират болката като повърхностна, телесна или вътрешна в зависимост от това, къде се усеща – но означава ли това, че са различни сензорните системи на които се основава възприятието или просто са въпрос на положение върху и в тялото?
Много хора биха се съгласили, че могат да усетят температура, натиск, докосване, свързана позиция (проприоцепция), телесно движение (кинестезия), баланс и усещания асоциирани с пълен мехур, празен стомах или жажда.  Но има контролни системи в тялото, които не можем да разберем дори и бегло – например усещането за pH на гръбначномозъчната течност.
И вземете слуха. Това едно сетиво ли е или стотици, по едно на всяка кохлеарна клетка? Това може би отвежда нещата твърде далеч, но е интересно да се отбележи, че ние можем да загубим високочестотният си слух без да губим нискочестотната острота и обратно. Така че, може би е правилно да ги разглеждаме отделно.

И колкото повече изучаваме и разбираме структурата на сензорните си органи, то разбираме, че толкова повече усещания имаме. Но колкото и интригуващо да е, усещането само по себе си не е толкова важно. Когато говорим за сетива, това което имаме впредвид са усещанията или възприятията. Защото в противен случай не бихме оперирали като форми на живот на много по-високо ниво от една амеба или растение например.

Голямата част от природата се движи водена единствено от две сетива – типично светлина и усет. Растящото растение следва видимото движение на Слънцето или пък Венерината мухоловка, която се затваря и хваща насекомо, реагирала просто на механичният стимул.

Ние от друга страна – виждаме светлина и сенки, но възприемаме обекти, пространства и хора, както и техните позиции. Чуваме звуци, но възприемаме гласове или музика или приближаващият трафик. Помирисваме и вкусваме комплексна смесица от химични сигнали, но възприемаме сместа като сладолед или портокал или пържола.

Перцепцията е “добавена стойност“, която организираният мозък придава на чистата сензорна информация. Перцепцията отива далеч отвъд палетата от усещания и включва паметта, предишният опит и обработка от висок клас.

Това което чувате за пример, е не проста сума от звуци събрани от всяко ухо, а доста по-голяма картина. Различни процеси влизат в играта, някои от които позволяват на мозъка да разбира посоката на шума. По-сложни процеси пък ни позволяват да отделим един звук, докато слушаме друг. В добре познатият “феномен на коктейл-партито“, за пример, ние игнорираме всички странични звуци, докато вземаме участие в разговор, но можем бързо да превключим фокуса, ако някой спомене името ни. Изводът тук е, че ние винаги “слушаме” страничните звуци, но не винаги ги “чуваме“, с изключение когато това придобие значение. Перцепцията ни отива далеч отвъд простите усещания.

Висшите животни имат да решат един-единствен проблем на оцеляването в живота в момент когато срещнат друг обект – да го изям ли, да бягам ли от него или да се сноша с него? Във вземането на това решение, те получават обширна помощ от всичко онова, което са получили от този нов опит и бивш сходен на този. Но по-примитивните животни, които са с по-ограничено неврално оборудване е по-лесно да бъдат излъгани от ярко-оцветени цветя или противници, които могат да се подуват на размер, имат белези, които приличат на очи или миришат на нещо несвързано с тях, без да споменаваме всички други трикове,  които еволюцията се е научила да играе.

Докато животното с обширна перцепция не е оставено само на снизхождението на примитивните си усещания.

Кари Виел - Алегория на Сетивата

Кари Виел – Алегория на Сетивата

n00bscientist.wordpress.com agrees to indemnify RBI and New Scientist against any claim arising from incorrect or misleading translation.

Следва продължение

Досега беше просто за обяснение и разбиране. Имахме пет сетива и те създаваха картината на света в главите ни. Новите начини на изследване на мозъка обаче промениха изначале тази гледна точка на сензорна перцепция.
Като начало, ние имаме доста повече от пет сетива: консенсуса засега се спира на 21.
И границите между тях са доста размити. Може би не са ви нужни очи, за да “виждате” – другите сетива ще вземат инициативата по начин, който засега няма ясно обяснение,
Всъщност цялата идея, че усещанията ни зависят от това как “подбира” информацията сензорния орган е спорна. Някъде в дълбочина, всичко зависи от нас самите.

n00bscientist.wordpress.com agrees to indemnify RBI and New Scientist against any claim arising from incorrect or misleading translation.