Lõhnasüsteem: haistmine, struktuur, funktsioonid ja tähtsus

Lõhnasüsteem on lõhnataju ehk haistmismeele jaoks kasutatav sensorsüsteem. See hõlmab kõiki riistu ja rada, mis võimaldavad keemilistel ühenditel õhus või vedelikus ära tunda, saata närviimpulsse ja tekitada ajus lõhnatunde.

Peamised osad ja struktuur

Enamikul imetajatel ja roomajatel on lõhnasüsteemis kaks osa:

1. On olemas peamine lõhnasüsteem, mis tuvastab lenduvaid, õhus olevaid aineid.
2. On olemas sekundaarne ehk abisüsteem. Täiendav lõhnasüsteem tajub vedelikupõhiseid stiimuleid. Käitumuslikud tõendid näitavad, et kõige sagedamini on aksessuaarse lõhnasüsteemi poolt tuvastatud stiimulid feromoonid.

Peamise süsteemi keskseks tugistruktuuriks on ninaõõne tagumises osas paiknev lõhnanina ehk olfactory epithelium, kus asuvad lõhnaretseptoritega närvirakud (olfactory receptor neurons, ORNs). Need retseptorid saadavad signaale lõhnapirukale ehk olfactory bulbile, kust signaal liigub läbi lõhnatrakti kõrgematesse ajupiirkondadesse — sh piriformne ajukoor, amügdala ja entorhinaalne ajukoor.

Ajuline töötlemine

Aju osa, mis tegeleb lõhnatundmisega, on rhinencephalon, mis on väike osa inimese ajus, kuid palju tähtsam teistel selgroogsetel loomadel. Piriformne ajukoor on tõenäoliselt piirkond, mis on kõige tihedamalt seotud lõhna tuvastamisega. Mediaalne amügdala on seotud sotsiaalsete funktsioonidega, nagu paaritumine ja samast liigist loomade äratundmine. Entorhinaalne ajukoor seob lõhnad mälestustega. Nende kõrgemate piirkondade täpseid funktsioone uuritakse veel.

Lõhnainfo töötlemine eri ajupiirkondades võimaldab kiiret emotsionaalset reageeringut (näiteks vastumeelsus või ligitõmbumine) ning tugevat seost mälestustega — sellepärast võivad teatud lõhnad kiiresti tuua meelde konkreetseid sündmusi või tundeid.

Molekulaarne aluskonstruktsioon ja geneetika

Lõhnaretseptorid on enamasti G-valguga seotud retseptorid (GPCR-id). Lõhnavalgud või molekulid seonduvad spetsiifiliste retseptoritega ORN-de pinnal, aktiveerides signaaliraja (nt cAMP-sõltuv kanali avamine), mis viib raku depolarisatsioonini ja närviimpulsi tekkimiseni.

Linda B. Buck ja Richard Axel said 2004. aastal Nobeli füsioloogia- või meditsiiniauhinna oma töö eest lõhnasüsteemi alal. Analüüsides roti DNA-d, leidsid nad, et imetajate genoomis on umbes tuhat erinevat lõhnaretseptorite geeni. Inimestel on sellest ligikaudu osa funktsionaalsed ja palju geene on pseudogeensid — see seletab osaliselt liigiti erinevat lõhnataju tundlikkust ja mitmekesisust.

Abisüsteem ja feromoonid

Sekundaarne lõhnasüsteem, tuntud ka kui aksessuaarne lõhnasüsteem või vomeronasaalne organ (VNO või Jacobsoni organ), on paljudel selgroogsetel eriti oluline sotsiaalsete ja reproduktiivsete signaalide tuvastamisel. See süsteem on tundlikum vedelikupõhiste signaalide, sh feromoonide, suhtes. Inimestel on VNO sageli taandunud või arvatakse, et selle funktsioon on piiratud, kuid teistel loomadel (nt paljudel imetajatel ja roomajatel) on see selge roll paaritumiskäitumises, agressiivsuses ja sugulase tuvastamises.

Funktsioonid ja käitumuslik tähtsus

• Toidu otsimine ja kvaliteedi hindamine (söögi äratundmine, riknemise tuvastamine).
• Ohutunde ja ohu tajumine (nt suitsu, toksiliste ainete lõhn).
• Sotsiaalne suhtlus ja paaritumine — feromoonide kaudu edastatud signaalid.
• Isikliku ja liigiäratundmise toetamine (ema-poeg side, territoriaalne käitumine).
• Mälestuste ja emotsioonide võimendamine (lõhnad seostuvad kergesti autobiograafiliste mälestustega).

Uuenduvus ja haigestumised

Erinevalt paljudest teistest sensoorsetest neuronitest on lõhnaretseptorite närvirakud võimelised regeneratsiooniks: nina limaskonna basaalrakud võivad jagunedes asendada kahjustunud lõhnarakke. See on oluline omadus, mis aitab lõhnataju taastuda pärast vigastusi või infektsioone.

Kahjustused lõhnasüsteemile võivad põhjustada anosmiat (lõhnatundmise kadumine), hüposmiat (vähendatud lõhnatundlikkus) või parosmiaid (lõhnade moonutused). Põhjused võivad olla ninapõletikud, trauma, vananemine, neurodegeneratiivsed haigused või viirusinfektsioonid (nt COVID-19 näitas, kui oluline ja haavatav lõhnataju võib olla).

Areng ja evolutsioon

Lõhnataju tähtsus on liikidel väga varieeruv: paljudel loomadel, eriti öistel ja saakijälitajatel, on lõhnameel ülitähtis. Teistel, näiteks inimese kultuuridel, on visuaalne ja kuulmine suurem rõhk, kuid lõhnad mõjutavad siiski söögi-, sotsiaalset ja emotsionaalset käitumist. Lõhnaretseptorite geeniperede laienemine ja kontraktsioon erinevatel liikidel peegeldab evolutsioonilist kohanemist elupaiga ja käitumisega.

Kokkuvõte

Lõhnasüsteem on kemosensoorne süsteem, mis võtab vastu ja töötleb keemilisi signaale nii õhus kui vedelikus. Selle moodustavad perifeersed retseptorid, lõhnapirukas ja ajupiirkonnad, mis tõlgendavad signaale emotsioonideks, mälestusteks ja käitumuslikeks vastusteks. Peamine süsteem ja abisüsteem (aksessuaarne/vomeronasaalne) täiendavad üksteist, võimaldades mitmekesist lõhnataju — alates toidu leidmisest kuni keerukate sotsiaalsete signaalide vastu võtmise ja töötlemiseni.

Küsimused ja vastused

K: Mis on lõhnasüsteem?

K: Mitu osa on enamiku imetajate ja roomajate lõhnasüsteemis?

K: Millist tüüpi stiimuleid tuvastab tavaliselt abihaisusüsteem?

K: Kuidas toimivad sellised kemosensoorsed meeled nagu maitse ja lõhn?

K: Milline osa ajust tegeleb lõhnatundmisega?

K: Kes sai Nobeli preemia oma töö eest lõhnasüsteemi alal?

K: Mitu haistmisretseptorite geeni on Buck ja Axel'i uurimuse kohaselt hinnanguliselt imetajate genoomis?

Otsing