Читать онлайн Нейрогастрономия. Почему мозг создает вкус еды и как этим управлять бесплатно

Глава 1

Революция запаха и вкуса

Однажды я познакомился с мужчиной из Дании, который провел с друзьями неделю в парке Disney World во Флориде.

– Как провели время? – спросил я у него. – Вам понравилась американская культура?

– Еще как, – ответил он. – Мы отлично отдохнули.

Моя жена – датчанка; прекрасно зная, что датчане крайне щепетильно относятся к пище, я шутливо поинтересовался: «Понравилось вам целыми днями есть одни гамбургеры да хот-доги?»

– Мы их даже не пробовали, – услышал я в ответ.

– Чем вы там вообще питались? – спросил я.

– Мы привезли с собой недельный запас ругбрёда[16], салями и сыра из Дании. Мы даже прихватили немного копченого угря.

Патриотизм – это тоска по блюдам родной кухни.

Полагаю, их недельный запас продуктов был невероятно тяжелым; я и сам, возвращаясь из Старого Света, чемоданами возил датский ругбрёд через Атлантический океан. Его насыщенный терпкий аромат и упругая текстура уникальны. Не менее уникальным вкусом обладают соленое, мясистое датское салями с привычным мне сыром хаварти с укропом. Для меня эти продукты лишь часть моей приобретенной личности, пробуждающейся, когда я попадаю в Данию, а вот для моих датских друзей эта пища является частью исконного быта.

* * *

Пример моих знакомых в очередной раз доказывает правдивость старой поговорки: «Патриотизм – это тоска по блюдам родной кухни». Так выглядит преданность родной стране, проявляющаяся через пристрастие к знакомым с детства вкусам.

Во время Олимпийских игр, когда спортсмены представляют свою страну, они выступают и во имя вкуса родной еды. Даже в наш век глобализации, когда повседневный рацион может состоять из традиционных блюд любого государства (в Лос-Анджелесе популярны суши, в Нью-Йорке – итальянская паста, а в Париже можно поесть в «Макдональдс»), для каждого из нас вкус пищи, на которой мы выросли, навсегда остается частью национальной идентичности. Отправляясь в отпуск в дальние страны, мы пару раз едим блюда местной кухни и начинаем тихо скучать по бургерам, рыбе с картошкой фри, суши, лазанье или прочей привычной еде. Я люблю вкус сои, но, попав в Японию, уже через несколько дней захотел чего-нибудь привычного. Грета раздобыла маленькие коробочки хлопьев для завтрака и холодное молоко, и я смог насладиться своим обычным утренним рационом.

Я понимаю, как много для нас значат полюбившиеся вкусы. Но мне кажется невероятным и несколько печальным, что большинство людей понятия не имеют о том, что аромат играет ключевую роль в формировании вкусовых ощущений и что самым важным для вкуса является именно запах пищи, который мы ощущаем на выдохе, когда жуем. Не многие знают о новейших исследованиях, доказавших, что запахи формируют в нашем мозге схемы активности, так называемые образы запаха, и именно они лежат в основе восприятия вкусовых ощущений. Образы запахов являются скрытым фактором, оказывающим существенное влияние на удовольствие, получаемое от пищи; они же отчасти повинны в проблемах со здоровьем, возникающих при бесконтрольном потреблении вредной пищи. Если мы будем понимать первостепенную роль обоняния, мы сможем избежать многих проблем и сделать жизнь куда более приятной.

Для того чтобы в полной мере осознать важность механизма ретроназального обоняния в нашей повседневной жизни, нам нужно вернуться в прошлое и изучить историю некоторых идей, уходящих корнями в Древнюю Грецию.

* * *

Большинство людей не воспринимают обоняние всерьез. Такое отношение сложилось еще во времена Аристотеля. Рассматривая органы чувств в своем труде «О душе»[17], он отметил, что «наше обоняние менее острое, чем у прочих живых существ, и является наименее развитым из наших чувств».

С тех пор прошло две с половиной тысячи лет, но многие и по сей день продолжают принимать его слова на веру. Если вы оказались в их числе, спешу заверить – вы далеко не одиноки в таком заблуждении. Как и большинство людей, вы наверняка получаете удовольствие от приятных запахов: хороших духов, ароматных цветов или стейка, скворчащего на гриле, – и морщитесь от запахов неприятных: вони немытого тела, «ароматов» в туалете и грязного воздуха. Вполне возможно, что ваш интерес к возможностям обоняния этим и ограничивается.

Может показаться, что запахи менее важны, чем зрительные или звуковые ощущения. Обоняние кажется блеклым и несущественным в сравнении с прочими видами восприятия, но лишь до тех пор, пока человек не лишается его в результате несчастного случая или инфекции. В своей книге «Вспоминая запахи: история об утрате – и возвращении – первобытного чувства восприятия»[18] Бонни Блогетт подробно описывает катастрофические последствия утраты вкусового восприятия. В таких случаях неспособность чувствовать вкус по большей части обусловлена именно утратой ретроназального обоняния. Вкусовое восприятие и обоняние важны, но можете ли вы представить человека, который, будучи поставлен перед выбором утраты одного из чувств, отказался бы от зрения или слуха вместо обоняния? Очевидно, что именно возможность видеть и слышать являются самыми жизненно важными видами восприятия, без которых невозможны полноценная жизнь и общение.

В то же время суть проблемы искажается в корне неверной постановкой вопросов. Какие факторы влияют на наше повседневное поведение? От какого вида сенсорной информации, поступающей в наш мозг, зависит ежедневное качество нашей жизни и как она влияет на принимаемые нами решения, связанные со здоровьем, взаимодействием с окружающими нас людьми, выбором питания и партнера? Если мы будем ориентироваться только на самые «очевидные» из наших впечатлений, то многого лишимся. Запахи и есть одни из тех неочевидных, но крайне важных факторов, которые управляют нашей жизнью.

* * *

Как уже упоминалось во вступлении, истинная значимость обоняния подтверждается исследованиями во многих сферах научного знания. В совокупности эти изыскания показывают, как обоняние и неотделимая от него способность воспринимать вкус сопряжены с неожиданно высокой активностью человеческого мозга. Интересны эти труды как широкой аудитории, так и специалистам, потому что раскрывают и позволяют лучше понимать биологическую суть человека. Сегодня многие исследователи осознали, что восприятие запахов является одним из наиболее увлекательных и перспективных векторов изучения головного мозга. Их интригуют механизмы этой системы восприятия, которая, вполне вероятно, поможет нам разгадать многие тайны человеческого тела. Десятилетия тому назад к такому же выводу пришел врач и писатель Льюис Томас: «Полагаю, мы сможем достаточно точно предположить, сколько столетий уйдет на развитие биологической науки, если вычислим, сколько времени уйдет на комплексное понимание восприятия запаха. Проблема эта может показаться недостаточно значимой, чтобы от ее решения зависело развитие всех естественных наук, но в ней скрыты фрагменты ответов на все загадки».

Считается, что человеческое обоняние слабое, но на деле оно весьма чувствительное, правда сравнивать его, например, с собачьим нет смысла: оно отличается качественно.

Одной из этих загадок является механизм, позволяющий мозгу формировать вкусовые ощущения на основе запаха.

Текущие исследования уже показали, что человеческое обоняние значительно острее, чем мы привыкли считать. Вопреки устоявшемуся мнению о том, что человеческое обоняние слабое и рудиментарное, на деле оно достаточно чувствительное. Некоторые исследователи даже предполагают, что люди и родственные им приматы являются своего рода «сверхнюхачами» животного мира. Таким образом, настало время отдать должное этому недооцененному чувству и положить конец исторически сложившемуся пренебрежению к его роли в нашей жизни. Цель этой книги – продемонстрировать истинную силу человеческого обоняния, проявляющуюся в формировании наших вкусовых ощущений.

ВКУС КАК ДВИЖУЩАЯ СИЛА ИСТОРИИ

Несмотря на пренебрежительное отношение Аристотеля к значимости обоняния, последнее отвоевало свои позиции благодаря важной роли в формировании вкусовых ощущений, которые, в свою очередь, оказали немалое влияние на развитие человечества в те или иные моменты истории. В своей книге «Нация фастфуда: темная сторона американской кухни»[19] Эрик Шлоссер открыто отводит обонянию первостепенную роль в формировании вкусовых ощущений: «По сути, вкус – это в первую очередь запах летучих частиц, выделяемых тем, что вы только что положили в свой рот». Он особо отмечает поистине магическое воздействие вкусовых ощущений на человека:

«История практически не уделяет внимания человеческой жажде вкусовых ощущений. Тем не менее благодаря торговле специями строились империи и исследовались неведомые земли; под ее влиянием менялись великие религии и философские течения. В 1492 году Колумб отправился в свое великое путешествие именно ради приправ. По сей день вкус играет огромную роль на мировом рынке. Взлет и падение корпораций, производящих газированные напитки, закуски, и сетевых империй фастфуда – их судьба зависит именно от вкуса продукции».

Целью великого путешествия Христофора Колумба было не доказательство теории круглой земли, а поиск более простого пути к специям и вкусовым ощущениям, которые они дают.

Получается, что вкус в течение многих столетий не рассматривался как движущая сила истории, а запах, в свою очередь, не рассматривался как ключевая составляющая вкусовых ощущений. Это кажется невероятным, особенно если учесть, что растительные приправы и специи являлись неотъемлемой частью кухни Рима более двух тысяч лет тому назад. Приведенная выше цитата подчеркивает, что в поисках новых вкусовых ощущений и ароматов человечество освоило путешествия на огромные расстояния и создало новые торговые пути. Многие упускают тот момент, что за тысячу лет до того, как Марко Поло «открыл» Китай, торговый путь Римской империи, проложенный ради специй, растянулся от берегов Средиземного моря до Поднебесной и южнее, до берегов Тихого океана – благодаря этому жизнь населения Южной Европы скрашивалась блюдами, сдобренными специями из далеких краев. Целью великого путешествия Христофора Колумба было не доказательство теории о круглой земле, а поиск более простого пути к специям и вкусовым ощущениям, которые они дают.

Путешественники XVI и XVII веков уплывали за горизонт не только в поисках золота, но и в надежде захватить контроль над поставками и производством специй. Для достижения этих целей люди творили поистине чудовищные вещи, которые по сей день остаются черными страницами человеческой истории. Впрочем, у этих обстоятельств есть и положительная сторона – отмечается, что развитие морских маршрутов в XVIII и XIX веках, по которым быстрые суда-клиперы поставляли специи и чай из Индии и Индонезии, вероятно, заложило фундамент становления Британской империи, а вслед за этим – и формирование крупнейших мировых держав и их экономики в XIX и XX веках. Мы унаследовали и видоизменили эти торговые пути, охватывающие весь земной шар, и теперь они открыли путь к источникам нефти, а также позволили капитализму прошлых веков выйти на абсолютно новый, глобальный уровень.

Контраст между исторически сложившимся мнением о незначительности вкуса и запаха и объективной реальностью очевиден – в повседневной жизни люди придают им очень большое значение. Эти недооцененные чувства через наши повседневные потребности влияют в том числе и на экономические силы, способствуя таким образом развитию общества.

В этой книге вы узнаете, почему запах и вкусовые ощущения, получаемые нами от пищи, так сильно влияют на человеческое поведение. Нынешнее понимание их роли сложилось далеко не сразу.

ПЕРВАЯ «ФИЗИОЛОГИЯ ВКУСОВЫХ ОЩУЩЕНИЙ»

Впервые на значимость запаха и его роль в формировании вкуса, который воспринимался как эквивалент вкусовых ощущений, обратил внимание Жан Антельм Брийя-Саварен. Рожденный в 1755 году, он был юристом, а впоследствии – мэром города. Во время Французской революции был вынужден покинуть Францию и провел два года в США. После победы над якобинцами в 1796 году вернулся во Францию и стал судьей при правительстве Наполеона. На новой должности у него было куда больше свободного времени, и он наконец-то смог посвятить себя самой большой страсти – вкусной еде или гурманству. Незадолго до смерти в 1826 году он опубликовал свои соображения о пище в книге, которая называлась «Физиология вкуса, или Трансцендентная кулинария; теоретическая, историческая и тематическая работа, посвященная кулинарии Парижа профессором, членом нескольких литературных и ученых сообществ»[20].

Из вычурного названия очевидно, что эта книга не являлась сугубо научным трудом. Тем не менее она заслуженно стала классическим трудом благодаря тому, как тщательно и комплексно рассматриваются в ней всевозможные грани наслаждения пищей и как хорошо короткие очерки иллюстрируют зависимость человеческого общества от социальных взаимодействий, возможных только при совместном приеме пищи. Отчасти популярность книги связана с литературным талантом автора; именно благодаря его стилю и наблюдательности у нас есть прекрасные выражения:

«Скажи мне, что ты ешь, и я скажу тебе, кто ты»

и

«Открытие нового блюда важнее для счастья человечества, чем открытие новой звезды».

Наибольший интерес в его труде для нас представляет страсть к раскрытию физиологических и психологических механизмов, отвечающих за восприятие вкуса. В книге он ассоциируется не со вкусом как таковым, а с его сочетанием с запахом, то есть с тем видом восприятия, который мы называем вкусовыми ощущениями. Брийя-Саварен признавал, что запах играет ключевую роль в формировании вкуса и вкусовых ощущений:

«Я вынужден признать первостепенную важность обоняния и его огромный вклад в наше восприятие вкусов; из множества прочитанных мной книг я еще ни разу не встречал той, в которой автор в должной мере оценивал обоняние.

Что до меня, я не только уверен в том, что без участия обоняния невозможно полноценно почувствовать вкус, более того – мне хочется предположить, что обоняние и восприятие вкуса являются, по сути, частями единого чувства».

Брийя-Саварен, подчеркивая исключительную важность запаха, к сожалению, не отделял вкус как одно из чувств от «вкуса» как совокупности восприятия вкуса и запаха. Именно для дифференциации этих понятий мы называем первое вкусом, а второе – вкусовым ощущением. Тесная взаимосвязь между этими двумя чувствами долгое время скрывала от нас то, что именно запаху в ней отводится главная роль. Цель этой книги – распутать хитросплетение этих чувств и расставить их по местам.

Брийя-Саварен также отметил, что вкус и запах могут смешиваться лишь тогда, когда аромат находящейся во рту пищи попадает в заднюю часть ротовой полости и перемещается в полость носа посредством того, что мы сегодня называем ретроназальным трактом. Он не упоминал, что этот путь задействуется лишь при выдохе; зато придумал красочную аналогию для описания задней поверхности гортани, назвав ее «дымоходом» вкусового восприятия.

* * *

Прошло еще много лет, прежде чем научное сообщество признало, что вклад запаха в формирование вкусовых ощущений возможен благодаря ретроназальному тракту и выдыханию воздуха. В книге «Что знает нос» Авери Гилберт упоминает Генри Т. Финка, американского мыслителя, который в 1886 году опубликовал в журнале Contemporary Review статью под названием «Гастрономическая ценность запахов»[21]. В ней описывалось, как заглатывание пищи «проталкивает» ее запах вверх по задней стенке ротовой полости, через носоглотку и в полости носа; автор называл это «нашим вторым путем обоняния». Тем не менее на протяжении XIX и начала XX века исследования обоняния были сосредоточены на попытках разложить вдыхаемые запахи на несколько простых категорий, по аналогии с основными цветами. В ходе этих опытов обнаружилось, что запахов слишком много, их спектр слишком велик, а работа по их классификации не имеет никакого практического значения.

Роль ретроназального обоняния в формировании вкусовых ощущений была выделена как отдельный объект интереса лишь в 1982 году, благодаря статье психолога Пола Розина из Пенсильванского университета. Он отметил, что мы воспринимаем обоняние как одно чувство, в то время как его следует разделять на ортоназальное (на вдохе) и ретроназальное (на выдохе). Он провел серию экспериментов, доказывающих, что один и тот же запах воспринимается по-разному в зависимости от того, используется первый или второй вид обоняния. Подопытные, обученные различать запахи на вдохе, затруднялись с их распознанием в том случае, когда те подавались напрямую к задней стенке полости рта.

Один и тот же запах может восприниматься по-разному в зависимости от того, какой вид обоняния используется: на вдохе или на выдохе.

Говоря о «нюхе», мы чаще всего подразумеваем ортоназальное обоняние, и это далеко не случайность. Оно дает доступ к огромному множеству стимулов: благодаря ему мы принюхиваемся к аромату еды, особенно той, что еще готовится; оцениваем богатство винного букета; нюхаем цветы и духи; погружаемся в мистическую атмосферу с помощью благовоний. Им же мы воспринимаем социальные запахи: сладость дыхания любимого человека; запахи тела и пота; нестабильные химические соединения, содержащиеся в фекалиях и урине; молекулы феромонов, передающих информацию о половой принадлежности, половозрелости, территории и агрессивности. При вдохе мы можем почувствовать угрожающие, тревожные запахи, сигнализирующие о пожаре или утечке газа. Все эти функции обоняния раскрываются именно на вдохе, когда мы принюхиваемся и втягиваем в себя воздух, – говоря об обонянии, человечество испокон веков подразумевало только его ортоназальный аспект. Ретроназальное обоняние настолько отличается от ортоназального, что его и впрямь можно считать отдельным чувством. Во-первых, оно воспринимает запах изнутри, в полости рта – это единственное дистантное ощущение, работающее внутри тела. Во-вторых, благодаря его возникновению в полости рта его функционирование всегда сопряжено с работой других чувств, как правило, вкуса и осязания. Для запуска ретроназального обоняния пища должна находиться во рту, а значит, это обоняние сопряжено с подвижностью языка, челюстных мышц и щек – в отличие от «внешнего» обоняния и других дистантных чувств оно подразумевает физическую активность. Процесс жевания высвобождает из пищи молекулы запаха, которые переносятся по носоглотке к обонятельным рецепторам, расположенным в полости носа. К тому же ретроназальное обоняние, по сути, иллюзорно – нам лишь кажется, что оно работает в полости рта, там, где находится пища; на самом деле запах, конечно, воспринимается рецепторами в носу, куда попадает по обонятельному пути. Неудивительно, что мы так долго не понимали всей невероятности ретроназального обоняния.

Давайте поближе рассмотрим, как оно работает.

Глава 2

Собаки, люди и ретроназальное обоняние

Чтобы в полной мере оценить, насколько организм человека приспособлен к ретроназальному восприятию запаха, логично было бы провести параллели между нами и видом животных, зарекомендовавших себя настоящими чемпионами обоняния, – собаками, лучшими друзьями человека. Для начала нам надо разобраться, как строение обонятельных систем этого вида адаптировано под свои функции. Полагаю, ни для кого не станет сюрпризом, что строение собачьего носа – это настоящая мечта инженера. А как насчет носа человеческого? Неужели Аристотель был прав и мы ущербны? Нужно понимать, что нос собаки предназначен в первую очередь для обоняния внешнего, в то время как человеческий нюх наиболее остер при восприятии вкусовых ощущений. Следовательно, нос собаки создан преимущественно для ортоназального обоняния, а нос человеческий – для ретроназального; именно благодаря этому он является центральным элементом нейрогастрономии.

ЖИДКОСТНАЯ ДИНАМИКА ОДОРИРОВАННОГО ВОЗДУХА НА ВЫДОХЕ И ВЫДОХЕ

Гэри Сэттлз – профессор машиностроения в Пенсильванском государственном университете. Он специализируется на жидкостной динамике, которая изучает перемещение воздуха или воды, когда они проходят над крылом или проталкиваются через трубки. Эта сфера науки нужна не только для того, чтобы понимать принцип работы и проектировать эффективные крылья для самолетов, сопла реактивных двигателей и бытовые вентиляторы; благодаря ей работают устройства, которые втягивают воздух и анализируют его на наличие частиц, – такие устройства используются для поиска как взрывчатых веществ в контейнерах на грузовых кораблях, так и наркотиков в чемоданах. Его интерес к этим устройствам был настолько велик, что он решил изучить подобные процессы в природе и занялся исследованием носа собаки. Один из его последних проектов называется: «Аэродинамика собачьего обоняния при поисковых работах по обнаружению неразорвавшихся снарядов»[22].

Однажды я попал на лекцию Сэттлза, где он объяснял жидкостную динамику воздуха в собачьем носу. Он начал с рассказа о том, что исследование митохондриальной ДНК[23], извлеченной из окаменевших останков, подтверждает теорию о том, что собакообразные животные – в том числе волки, лисы, еноты, медведи, семейство куньих и шакалы – выделились в отдельную ветвь млекопитающих порядка 50 миллионов лет тому назад. Примерно в тот же период первобытные обезьяны, предки человека, выделились в отряд приматов. Как и другие млекопитающие, собакообразные животные втягивали и выдыхали воздух через нос при помощи дыхательных мышц легких, словно накачивая его кузнечными мехами. Следовательно, их обоняние должно было быть точнейшим образом синхронизировано с функцией дыхания.

Собачий нос идеально приспособлен для того, чтобы принюхиваться, то есть втягивать воздух и чувствовать витающие в нем запахи. Уникальность строения начинается с ноздрей. Если вы посмотрите на «пятачок» собаки, то увидите, что у ноздрей необычная форма: основное отверстие окружено мембранами – так называемыми крыловидными складками, – и от них вбок отходят изогнутые щели. Внешне собачьи ноздри похожи на лежащие на боку запятые. Когда собака нюхает землю, она втягивает воздух через центральные отверстия ноздрей, расширяя их при помощи мышц в крыловидных складках, а вот при выдохе задействуются другие мышцы, перенаправляющие ток воздуха в боковые щели. Система с расширением основных отверстий ноздрей дает одно огромное преимущество – она предотвращает смешивание выдыхаемого воздуха с вдыхаемым, одорированным. Чем ближе нос собаки к земле, тем важнее эта физиологическая особенность для ее обоняния. Вот как это описывает Сэттлз:

«Направление струй выдыхаемого воздуха <…> обусловлено формой “выпускного отверстия”, сформированного крыловидными складками и расширенными крыльями носа <…> Следовательно, внешняя часть ноздрей выполняет функцию устройства отклонения потока с изменяемой геометрией. Это дает сразу три преимущества: 1) предотвращает нарушение целостности источника запаха, перенаправляя выдыхаемый воздух вбок; 2) взбивает частицы, находящиеся рядом с источником запаха, потенциально выпуская продолжение одорированного следа; 3) при помощи направленных струй выдыхаемого воздуха закручивает окружающий воздух <…>, затягивает его с ростральной (находящейся прямо перед) точки точно к ноздрям. Этот “эжектирующий эффект”[24] <…> помогает обонянию; другими словами, это и есть “реактивное обоняние”».

 Нос собаки предназначен в первую очередь для внешнего обоняния, а человеческий нюх наиболее остер при восприятии внутренних вкусовых ощущений.

Когда собака принюхивается, ее нос втягивает сферу воздуха диаметром около 4 дюймов (10 сантиметров), центр которой находится у ноздрей. Эта сфера называется пределом обоняния, в рамках которого собака улавливает даже низкую концентрацию одорированных молекул. Когда пес нюхает воздух, он делает глубокие, медленные вдохи и держит рот открытым, чтобы у обонятельных мембран в носу было достаточно времени на выявление одорированных частиц. Благодаря этому собаки, почуявшие запах добычи, «указывают» носом в ее направлении.

Чтобы обнаружить запах на земле, собака старается сократить предел обоняния до минимума; именно поэтому, взяв след, она практически утыкается носом в землю. Чем меньше предел, тем плотнее струи воздуха, а следовательно, выше и концентрация одорированных молекул. Сэттлз тщательно задокументировал движение потоков, которые собирались в центре основных отверстий ноздрей, а затем выбрасывались через боковые щели. Собаки обладают потрясающе гармоничной системой отслеживания запахов: восприятие усиливается подобно тому, как в центральной части сетчатки, фовеоле, усиливается острота зрения[25].

Система обоняния собаки работает почти как глаз человека: есть специальные, наиболее чувствительные к молекулам запаха (у глаза – к свету) области, где система концентрирует восприятие.

Сэттлз также проанализировал, как собаки используют свою обонятельную систему вместе со зрительной для изучения нового источника запаха. Сначала животное утыкается ноздрями в землю и идет по следу нарастающей концентрации запаха до тех пор, пока одорант не достигнет предельной концентрации и не начнет ослабевать. Затем продолжает обнюхивать землю вокруг источника, одновременно оценивая его визуально. На этом этапе у выдыхаемого воздуха своя роль – боковые струи раздувают частицы вокруг источника, поднимая маленькие облачка частиц почвы и одоранта, которые затем втягиваются в ноздри с вдыхаемым воздухом.

Стоит также отметить, что нос собаки не только является органом чувств, но выполняет и ряд моторных функций: 1) с его помощью собака передвигает элементы среды, высвобождая частицы запаха; 2) подвижный нос позволяет подстраивать положение ноздрей для захвата наибольшей концентрации запаха от источника; 3) разделение входящих и исходящих потоков одорированного воздуха способствует достижению баланса и предельной эффективности обоняния.

Типы запахов, привлекающих внимание собак, во многом зависят от расположения их обонятельного аппарата. У собак, как и большинства четвероногих сухопутных животных, голова находится достаточно близко к земле – уткнуться носом в землю естественно как для собак, так и для более крупных зверей. Перемещение на четырех ногах также подразумевает, что голова и бедра находятся примерно на одной высоте. Это напрямую влияет на социальные взаимодействия с представителями своего вида – когда две собаки здороваются, расположение носа позволяет обнюхивать не только голову нового знакомца, но и заднюю его часть. Именно поэтому для них естественно наличие одорантных меток с обоих концов туловища. В социальных ситуациях собаки также стараются минимизировать расстояние до источника запаха, вследствие чего их приветствие подразумевает достаточно тесный физический контакт. Интересный факт: собаки принюхиваются не только к запаху изо рта, чтобы узнать, что ела другая собака, но и к запаху мочи и кала, узнавая таким образом о прошлых, уже выведенных из организма порциях пищи. Обнюхивая друг друга сзади, собаки также получают сведения о гормональном статусе и фазе половой активности.

Пока что мы рассматривали исключительно внешнюю часть обонятельной системы. А что происходит внутри собачьего носа?

ВНУТРИ НОСА СОБАКИ

Почти у всех животных есть выступающий нос или морда, которая выдается вперед и находится между глаз; в ней располагаются пасть и полости с обонятельными сенсорами. У рыб, лягушек и рептилий эти полости имеют простое строение: молекулы запаха поступают к чувствительным клеткам вместе с водой (у рыб) или с водой и воздухом (у амфибий и рептилий). От мешочка с чувствительными клетками отходит длинный нервный отросток, соединяющий его с обонятельной луковицей, которая, в свою очередь, соединена с головным мозгом. У аллигатора такая длинная морда, потому что в ней размещаются зубы верхней челюсти, предназначенные для дробления добычи, а не потому, что у него крупная, вытянутая носовая полость.

Более 200 миллионов лет тому назад, когда млекопитающие только выделились в отдельное царство, оно предположительно состояло из мелких животных, напоминающих современных мышей или крыс. Их носы стали одним из важнейших элементов адаптации к сухопутной жизни. В отличие от морды аллигатора, их вытянутые мордочки были именно носами – внутри них до самого кончика растянулась удлиненная носовая полость.

У современных млекопитающих, в том числе собак, обонятельные рецепторы сосредоточены в глубине носовой полости и, как правило, располагаются на извилистых костных формированиях, благодаря которым существенно расширяется сенсорная поверхность (рис. 2.1). Между ноздрями и обонятельными рецепторами находится потрясающий дополнительный орган – множество хрящевых складок, покрытых дыхательной оболочкой. В научной терминологии эти складки называются обонятельной раковиной и нижней носовой раковиной.

Рис. 2.1. Голова собаки. Стрелки показывают движение воздуха по ортоназальному пути (при обнюхивании) и ретроназальному пути (при восприятии запаха пищи во рту). Обратите внимание на расстояние между полостью рта и обонятельными рецепторами в случае ретроназального пути

Виктор Негус, британский специалист по болезням уха, горла и носа, посвятил долгие годы ставшему классическим трактату о строении носов разных животных и их сравнении с носом человеческим. Он продемонстрировал, что хрящевая ткань является своего рода фильтром, как в кондиционере, и у нее три функции: нагрев, увлажнение и очищение. Нагрев вдыхаемого воздуха приводит его в равновесие с температурой воздуха в дыхательном тракте. Увлажнение вдыхаемого воздуха делает его таким же влажным, как и находящийся в дыхательном тракте. Очищение воздуха на вдохе убирает из него посторонние частицы, такие как пыль, дым и бактерии. Негус изучил многие виды животных и обнаружил, что у большинства из них в носу в том или ином виде присутствует фильтрующий аппарат. Но были и исключения – приматы, к которым относится и человек.

Мышцы ноздрей не только управляют тем, откуда забирается воздух, но и направляют поток внутри носа. При обычном дыхании воздух проходит по центральному пути, через фильтрующие хрящи. Когда животные принюхиваются, воздух перенаправляется в обход хрящевой массы, чтобы быстрее достигнуть обонятельной поверхности в глубине носовой полости, покрытой обонятельным эпителием, где и происходит восприятие запахов.

Когда собака активно принюхивается к некоему предмету, частота вдохов существенно повышается – с одного-двух в секунду до шести-восьми (у мелких грызунов, таких как мыши и крысы, частота вдохов может повышаться вплоть до десяти-двенадцати в секунду). Для человека такая частота дыхания попросту недосягаема – вы можете попробовать и лично убедиться, что возможно сделать не более четырех кратких вдохов в секунду.

Когда мелкие животные вроде мышей принюхиваются, они успевают втянуть воздух до 10‒12 раз в секунду.

Несмотря на все улучшения, направленные на усиление ортоназального обоняния, на иллюстрации видно, что ретроназальный обонятельный путь, протянувшийся от ротовой полости вверх, по носоглотке, длинный и достаточно узкий. Судя по всему, обоняние собаки предназначено преимущественно для ортоназального восприятия запаха. А как насчет людей?

ЭВОЛЮЦИЯ ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО НОСА

В процессе эволюции человек стал прямоходящим, постепенно буквально возвысившись над пыльной окружающей средой и почвой. Вместе с прямохождением снизилась и периодичность контакта обонятельных клеток с инфекционными агентами. Сложная система очищения воздуха стала рудиментарной и постепенно выродилась, а вместе с ее исчезновением к рецепторам стали попадать те молекулы запаха, что раньше терялись в ее изгибах. У большинства млекопитающих обонятельный эпителий занимает немалую площадь; обонятельная система человека же адаптировалась к более низкой нагрузке на рецепторы запаха, пропорционально уменьшив объем обонятельного эпителия. В итоге мы лишились вытянутой морды и практически всей системы очистки воздуха и остались при своих относительно компактных носах с небольшими внутренними полостями.

Несмотря на логичность изложенной выше гипотезы, она, как и многие другие эволюционные механизмы, носит спекулятивный характер. Другая версия гласит, что форма носа человека связана не столько с ослабевающим обонянием, сколько с уменьшением верхней и нижней челюстей по мере того, как приматы и доисторические люди адаптировались к рациону из менее грубой пищи.

Эти изменения строения позволяют предположить, что выступающая часть носа может быть пропорционально уменьшена в размере и сложности без понижения количества одорированных частиц, достигающих обонятельного эпителия. Общепризнанная теория гласит, что благодаря укорочению морды глаза смогли сдвинуться вперед и расстояние между ними сократилось, обеспечивая более эффективное стереоскопическое зрение. Предполагается, что благодаря этим изменениям зрение вышло на первый план, фактически заняв место обоняния; это является наиболее популярным объяснением нашего «слабого» нюха. И только теперь, когда важность ретроназального обоняния человека получила должное признание, эта гипотеза утратила состоятельность. Новое видение предполагает, что ослабление ортоназального обоняния не играет особой роли; действительно важным является сообщение полости носа с задней частью полости рта и сопутствующее усиление у человека ретроназального обоняния.

Сравнение собаки и человека показывает, насколько отличаются наши виды в этом аспекте. Собаки обладают сложным аппаратом очистки воздуха для ортоназального обоняния и длинной трубкой носоглотки, соединяющей полость носа с зевом для обоняния ретроназального. У человека же ортоназальное обоняние идет через короткую носовую полость, а ретроназальное – через короткую же носоглотку (рис. 2.2). Именно носоглотка проводит запахи от находящейся в полости рта пищи к обонятельным рецепторам в носовой полости. Эта особенность физиологии человека доказывает, что мы куда лучше приспособлены для ретроназального обоняния, чем собаки и иные млекопитающие.