Чувствительность органов обоняния

Высокая чувствительность к запахам - это важное свойство органов обоняния, которое характеризуется абсолютным порогом. Он определяется минимальной концентрацией пахучего вещества, вызывающей обонятельное ощущение.

Многие рыбы ощущают пахучее вещество при его концентрации 1011 мг/мл. Примерами пахучих веществ с низкими пороговыми концентрациями для человека могут служить скатол (4 • 10-7 мг/см3) и этилмеркаптан (4,4 • 10-8 мг/см3). Это означает, что для возбуждения одной обонятельной клетки этим гнилостным запахом требуется от одной до восьми молекул в одном кубическом сантиметре воздуха.

При очень малых концентрациях обонятельные ощущения неспецифичны: человек не определяет качество одоранта. Поэтому различают порог обнаружения и разпознавания запаха. Пороги распознавания запахов лежат выше порогов обнаружения.

Техническое моделирование обоняния

Технические устройства, предназначенные для химического анализа, значительно уступают по чувствительности обонятельной сенсорной системе человека и животных. Однако в последнее время наметился путь к созданию высокочувствительного химического анализатора, который получил название электронного носа. Он сконструирован на базе растрового атомно-силового микроскопа и представляет собой одно из выдающихся достижений современной нанотехнологии.

Конструктивным элементом электронного носа служат кантилеверы - упругие балочки толщиной в десятые - сотые доли микрона. Один конец такой балочки закреплен, а второй может свободно колебаться, поэтому конструкция напоминает расческу. На каждый кантилевер наносится тончайший слой полимера, способного селективно адсорбировать на себе молекулы только одного вещества, например, определенного одоранта.

При оседании одоранта балочка слегка изгибается, и эти ничтожные колебания исследуют посредством растрового атомно-силового микроскопа. Тот или иной запах дает свою специфическую спектральную картину. В «расческе» нет двух кантилеверов, покрытых одним и тем же полимером. Поэтому набор кантилеверов в данной «расческе» реагирует как на несколько простых одорантов, так и на сложные запахи.

К сожалению, прибор узнает и различает только те запахи, которые ему уже знакомы. В этом видит главный недостаток электронного носа основатель направления сенсорной техники в IBM Кристофер Гербер. Еще более пессимистично оценил способности электронного носа Вольфганг Вальстер, руководитель германского исследовательского центра по созданию искусственного интеллекта. По его мнению машины не могут достичь способности человека, так как компьютер бессилен осуществить сложный анализ нетипичных процессов; преимущество человека и животных перед машиной состоит в том, что они при анализе сигналов внешней среды использут все органы чувств одновременно.

До сих пор не найден механизм автоматического распознавания сложных разномодальных сигналов, поступающих в мозг по разным сенсорным входам. Проблему взаимодействия сенсорных систем (анализаторов) сформулировал и начал разрабатывать в 1930-е годы выдающийся отечественный физиолог Л.А. Орбели. На многие вопросы, поставленные им, ответил его ученик А.С. Мозжухин со своими сотрудниками. Однако физиологические и биофизические механизмы взаимодействия сенсорных систем еще не вскрыты.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >