臭気判定士試験対策 嗅覚概論② においを感じるしくみ

臭気判定士編嗅覚概論②臭気判定士
この記事は約7分で読めます。

今回は、人がにおいを感知する仕組みについて勉強していこうと思います。

人は鼻から息を吸った時やものを食べている時においを感じ取ることができます。

その仕組みは、大まかに言うとにおい物質が鼻に入り、脳がその刺激を受け取ることで起こります。

具体的には何が起こっているのでしょうか?

  • 人の鼻の構造は?
  • 匂い物質が鼻に入って匂いを感じるまでの流れとは?
  • 閾値について
  • 鼻の構造(鼻腔、鋤鼻器、嗅上皮、嗅粘膜、嗅神経、嗅細胞、嗅球、大脳皮質)と位置を知ろう!
  • オルソネーザル(鼻腔香気)とレトロネーザル(口腔香気)について違いを覚えよう!
  • 閾値(いきち、しきいち)について理解しよう!

におい感覚の伝わり方

人が鼻の中の空間である鼻腔内に、におい物質を取り入れると、におい物質は、鼻腔の天井部分にある嗅粘膜と呼ばれる粘液で覆われた部分に溶け込みます。嗅粘膜には、嗅細胞が存在し、その中にあるGタンパク質結合受容体の一種である、嗅覚受容体がにおい物質受け取ると、嗅細胞が興奮し、それが電気的な刺激(インパルス)となります。この電気的な刺激であるインパルスが嗅神経を伝って嗅球(第一次嗅覚中枢)と呼ばれる脳の嗅覚情報処理を司る部位に伝達され、更に、大脳皮質の嗅覚領に到達すると、においが感覚として感じられると考えられています。

長ったらしいので図にしますね。

嗅覚の伝わり方の図

簡単にいいますと、におい物質が鼻の中につき、電気刺激が起これば、電気刺激の度合いや刺激のされ方により脳が匂いを感じるということです。

嗅粘膜→嗅神経→嗅球→大脳皮質という流れは覚えておきましょう!

オルソネーザル(鼻腔香気)とレトロネーザル(口腔香気)

ワインを飲むときには、まず匂いをかぎ色を確かめ、口に含みます。グビグビーっといってもたまにはいいでしょう。ビールでも同じですね。オルソネーザル(鼻腔空気)は鼻を通って前鼻腔と呼ばれる鼻腔の前部分から嗅上皮に向かいます。一方、レトロネーザル(口腔空気)は口に含まれた食べ物や飲み物の匂い物質が、咽頭を通り後鼻腔から嗅上皮に向かいます。 テキストには上咽頭と書かれていますが、食べ物を食べたときには、中咽頭(喉の辺)も通るはずなので、こちらが書かれても間違いではなさそうですね。

オルソネーザル→(ortho=正しい、直)⇨直に来る匂いだから鼻腔香気
レトロネーザル→(retro=回顧、昔を懐かしむ)⇨喉から戻ってくるから口腔香気

って覚えときましょう。

嗅覚器

こちらも人間の断面図を見ながら説明します。

嗅覚説明断面図

嗅上皮〜嗅神経

嗅上皮

嗅上皮の表面は常に粘液で覆われております。この粘液を嗅粘膜といい、におい物質はこの粘液に溶け込みます。そこから、嗅細胞の先端に生えている嗅絨毛と呼ばれる絨毛で分子をキャッチします。ここで嗅覚受容体と結合し、電気刺激がおきます。これが、嗅神経を伝って嗅球に運ばれます。

嗅細胞

個々の嗅細胞は一種類の嗅覚受容体を備え、このことは「1嗅細胞-1受容体ルール」と呼ばれています。また、嗅細胞は30日から60日で再生を繰り返しています。

嗅覚受容体

嗅覚受容体は嗅絨毛に存在し、タンパク質でできています。受容体とは外界や体内からの何らかの刺激を受け取り、情報として利用できるように変換する仕組みを持った構造で、鍵穴の様なものでそれに対応する物質は鍵そのものに例えられます。

人間では396の機能する嗅覚受容体の遺伝子を持っており、それに対応する匂いを感じる能力を持ちます。

しかし、396種類の匂いのみしか感じ取れないのかといいますとそうではなく、一つの受容体に大して複数の匂い物質が結びつくこともあるため、その組み合わせにより、可能な限り多くの違った匂いをかぎ分けていることになります。そのため、一つの匂い物質で複数の受容体を刺激するため、組み合わせは膨大な数に及ぶことでしょう。

遺伝子には個人差もありますので、匂いの数値化や感じ方が未だにAI化が進みきれていないのはこうした理由があるからでしょうね。

嗅覚受容体説明

一つの受容体に対して複数のにおい分子が結びつくことを図に示しました!

鋤鼻器 (じょびき)

四肢動物が嗅上皮とは別に持つ嗅覚器官でフェロモンを受容すると言われている器官です。

別名ヤコブソン器官とも呼ばれますが、その位置は鼻腔内や口蓋などその生物群により異なります。また、ヒト、サル、鳥では退化していますが、近年では、ヒトにも鋤鼻器官の痕跡があることが分かったため、その機能が議論されているそうです。

嗅上皮は嗅球につながっていますが、鋤鼻器は副嗅球と呼ばれる器官とつながっています。フェロモン香水などの効果があるかの結論が出るのにはもう少し時間がかかりそうですね。

また、フェロモン同種の他の個体に一定の行動や発育の変化を促す生理活性物質のことであるので、異種には効果がありません。

ゴキブリのフェロモンの話
フェロモンの研究は生理活性物質研究者の中では非常に面白く、ほんの数μg、ngで効果を発揮します。世の中には、よくこの題材を研究しようと考えた勇者もいるもので、ゴキブリのメスの性フェロモンを発見しようとした研究者がいるそうです。
当時信越化学の研究者であった野島さんらは5000匹の雌の尾から10μgを分離、成分の構造を解明したそうです。そのごく少量を紙に染み込ませ、雄から55センチ離れた場所に置くと、1分以内に約60%が引き寄せられたそうです。
同じ様なゴキブリのフェロモンにワモンゴキブリの性フェロモンであるペリプラノンと呼ばれる物質がありますが、研究者がほんの数mg合成したところ研究室がゴキブリまみれになったそうです。この物質だけでバイオテロができそうな話ですね。もちろんゴキブリのフェロモンなので人間には効きません。人間のフェロモンで同じ様な物ができれば異性が群がる最強のモテモテパーソンができそうですね!夢があるね⌬⌬!
ゴキブリフェロモン
出典:<http://www.shikoku-np.co.jp/national/science_environmental/20050218000026>

閾値

鼻の感度は、他の感覚とは簡単に比較することはできませんが、同じ化学感覚(物質の化学作用が刺激となって生じる感覚)とは比較することが可能です。人の味覚や嗅覚の化学物質の感度は閾値によって示されます。

味覚閾値

表中のラグドゥネームは今知られている最強の甘み物質とされていますが、食品用には未認可です。(シアノ基ついてるとちょっと怖いですよね。)

閾値の計り方は味覚も嗅覚も同じように、何も感じないような薄い濃度から徐々に濃くしていくと、何の匂いかはわからないが、確かに味や匂いを感じる濃度があります。この濃度のことを検知閾値と言います。

そしてさらに濃度を濃くしていくと、甘いだの硫黄のような匂いがするなど感覚の表現をすることができる濃度となります。この濃度のことを認知濃度と言います。

検知閾値や認知閾値の値はその濃度が低ければ低いほど、その濃度で感じ取ることができるため強い匂いであることを頭に入れておきましょう!一般的に生命の危機を感じる味や匂いは閾値が低いです。例えば腐った味や硫化水素の匂いは低濃度でも感じとることができます。)

また、この検知閾値と認知閾値はデータによっては重量/重量(w/w),重量/容量(w/v),容量/容量(v/v)など希釈方法が違うデータが混在しているため、閾値のデータを確認する場合には注意しましょう!(上の図では文献にそもそも記載されていなかったです…すみません)

また、閾値にはもう1種類ありまして、実際にはあまり用いられませんが、弁別閾値と言われるものがあります。

こちらは、差を感じ取れる限界の量という意味で、元の刺激量をどの程度変えれば刺激が変わったことを検知できるかの値です。こちらは、元の刺激量からの%で表示されます。

人の場合ですと、光は1〜2%の変化で、差を感じ取れ、音の場合は200Hzで0.3%の大きさの変化を感じ取れると言われています。匂いの場合の変化は実は弁別が難しく、一般的には25%の増減でやっと感じ取れると言われております。

臭気判定士試験では、臭気指数を出せることが必要条件となりますが、臭気指数の算出には検知閾値を使うため、閾値といえば検知閾値を指しますが、嗅覚概論では全てが出題範囲ですので、覚えてしまいましょう!

今回のまとめと復習

・匂い物質が鼻腔から入って脳で感じ取れるまでを説明できますか?
・嗅上皮から大脳に伝わるまではどの器官を通りますか?
・鋤鼻器からはどの器官を伝って大脳に通りますか?
・人の受容体は何個だと言われてましたか?
・匂いの感じ方は嗅覚受容体の数だけですか?
・検知閾値と認知閾値の違いを説明できますか?
・弁別閾値ってどんな閾値でしたか?

以上の問いに答えられればこの範囲の試験も80%は大丈夫でしょう!過去問特訓の回も作りますので今はフワフワっと覚えておいて、過去問をきちんと勉強すれば回答できるでしょう。

というわけで今回はここまでです!ありがとうございました⌬⌬!!

出典:川崎通昭・堀内哲嗣郎著 嗅覚とにおい物質 他

タイトルとURLをコピーしました