L' odore o odore è la direzione che permette di analizzare le sostanze chimiche volatili ( odore ) presenti nell'aria.
L'olfatto è un senso vitale per molte specie; è ad esempio utile o necessario per attività di ricerca alimentare (caccia, ricerca di piante appetibili, ecc.), per evitare predatori , per localizzare il luogo di nidificazione, deposizione, riproduzione, parto, ecc., per il riconoscimento e la marcatura del territorio, per la comunicazione tra individui tramite messaggi olfattivi, per la ricerca di partner sessuali, per l'impollinazione dei fiori, ecc.
Questo senso è usato meno negli esseri umani che in molti mammiferi per i quali è preponderante, tuttavia, l'odore personale sembra ancora giocare uno o più ruoli negli esseri umani in termini di comunicazione non verbale , a varie età del corpo umano. sfumature in particolare a seconda del sesso (maschio / femmina), dell'età o dei contesti socio-culturali.
L' olfatto è la scienza del linguaggio degli odori e del loro ruolo nella comunicazione non verbale.
L'olfatto dello squalo è il più sviluppato degli animali.
L'apparato olfattivo è più o meno sviluppato secondo le famiglie degli uccelli. In particolare i bulbi olfattivi della Petrel delle nevi , della famiglia Procellariidae , occupano un terzo della massa cerebrale. Registrando direttamente la risposta neuronale dei bulbi e osservando le risposte fisiologiche degli individui, è noto che avvoltoi , anatre , piccioni e storni percepiscono odori diversi e li distinguono.
Gli uccelli possono usare i profumi per:
In alcune specie , le secrezioni della ghiandola uropigiale hanno un odore riconoscibile che differisce da individuo a individuo, consentendo il riconoscimento individuale ed eventualmente intervenendo nell'attrazione di potenziali compagni. Questo è particolarmente il caso di alcune anatre , molte procellarie , pulcinelle di mare e upupe .
L'olfatto del gatto è il più sviluppato dei mammiferi fino ad oggi.
ApplicazioniI cani sono stati addestrati con successo a sentire l'odore di gocce di mercurio, ad esempio intrappolate nel tappeto o nelle fessure di un pavimento, strumenti contaminati, pozzi, fognature ... Due Labrador hanno quindi aiutato in Svezia a identificare 1,3 t di mercurio raccolte nelle 1.000 scuole che ha partecipato al progetto "Mercurius 98". Negli Stati Uniti, un cane addestrato ha recuperato 2 t di mercurio dalle scuole del Minnesota .
Negli esseri umani, l'individuo è generalmente naturalmente in grado di distinguere il proprio odore, quello del suo partner matrimoniale e di alcuni dei suoi parenti, e quelli di altre persone, ma questa capacità può essere notevolmente degradata dall'uso del profumo deodorante o di alcune pratiche di igiene personale . Il cervello e altri organi ( cuore ) continuano a rispondere a determinati stimoli olfattivi durante il sonno. Il terzo giorno, il neonato è in grado di reagire all'odore della madre, a quello del latte materno (o di latte artificiale se ha iniziato ad essere alimentato con questo latte precocemente) o di rispondere con espressioni facciali. (vanilina) o odore sgradevole (acido butirrico). La maggior parte degli studi che hanno confrontato le capacità olfattive di uomini e donne hanno concluso che le donne sono più brave degli uomini a rilevare gli odori, identificarli, discriminarli e ricordarli. L'imaging funzionale e gli studi elettrofisiologici puntano nella stessa direzione (quando esistono differenze di sesso). Il ciclo mestruale, la gravidanza, la gonadectomia e la terapia ormonale sostitutiva influenzano l'olfatto femminile. Sebbene l'importanza dei feromoni sia discussa negli esseri umani, sembra esserci una relazione complessa tra gli ormoni riproduttivi umani e la funzione olfattiva.
Alcuni odori possono anche aiutare a concentrarsi su un compito difficile; È stato così dimostrato sperimentalmente che la diffusione episodica di un odore come quello della menta piperita potrebbe migliorare i risultati di un esercizio difficile che coinvolge un duplice compito complesso, ma non ha migliorato i risultati di un test. In molti animali, l'odore è molto più importante che negli esseri umani. Pertanto, i corridoi biologici (compresi quelli acquatici) sono per molte specie corridoi di profumi e odori. Sono anche usati principalmente di notte o nella semioscurità al mattino e alla sera. Il gusto , in grado di rilevare le sostanze chimiche in soluzione, è un significato vicino a quello dell'olfatto. Inoltre, non c'è distinzione tra gusto e odore in un ambiente acquatico.
L'olfatto è più attivo o migliorato nell'aria umida, calda (o "pesante"), perché l' elevata umidità consente alle molecole di aerosol odorosi di mantenersi più a lungo (es. Profumi).
L'olfatto è la funzione sensoriale che corrisponde alla percezione delle sostanze odorose. È generalmente la percezione cosciente, che può essere sollecitata per via diretta (profumo) o per via retro-nasale . Questa funzione è svolta dalla mucosa olfattiva che copre circa il 10% o 2 cm 2 della superficie totale della cavità nasale . Le cellule ghiandolari, presenti nella mucosa e nella sottomucosa, secernono un muco che riveste l'epitelio olfattivo, che assicura il lavaggio permanente della mucosa.
Questa mucosa olfattiva è costituita da neuroni olfattivi primari, molto più sensibili del gusto. Questi neuroni sono neuroni bipolari specializzati: presentano ciglia all'estremità dei dendriti che bagnano lo strato di muco che riveste la cavità nasale e che terminano nell'epitelio olfattivo , un corpo cellulare situato nel primo terzo della mucosa , e un assone comunicare con il bulbo olfattivo . I neuroni olfattivi, come i neuroni del gusto e, a differenza di altri neuroni , vengono costantemente rinnovati ogni uno o due mesi. Contrariamente a quanto accade nei roditori, le cellule nervose del bulbo olfattivo umano non si rinnovano o si rinnovano molto poco (meno dell'1% in 100 anni) ( neurogenesi dell'adulto ).
Le molecole odorose arrivano o direttamente per diffusione nel muco , oppure vengono prese in carico dalle proteine di trasporto ( odor binding protein o OBP) che permettono alle molecole idrofobe - la maggioranza - di penetrare nel muco che ricopre l'epitelio, e quindi di '' raggiungere i recettori di membrana presenti sulle ciglia dei neuroni olfattivi. Si pensa che queste proteine di trasporto concentrino le molecole di odore sui recettori di membrana. Come ligandi , le molecole del profumo si attaccano ai recettori della membrana delle ciglia che innesca una via di trasduzione per uno stimolo che coinvolge le proteine G olf (primo messaggero), l' enzima adenilato ciclasi e il cAMP (secondo messaggero). Il secondo messaggero provoca l'apertura dei canali ionici Ca 2+ / Na + presenti sulla membrana plasmatica del recettore olfattivo, questi due ioni entrano quindi nella cellula. Ca 2+ provoca l'apertura di un Cl - canale , l'uscita di questo ione provoca una depolarizzazione della membrana in modo che il recettore olfattivo produce potenziali d'azione . Questi impulsi vanno direttamente al bulbo olfattivo, nella regione prefrontale del cervello , dove questa informazione (e quella del gusto) viene elaborata dall'organismo.
Ogni tipo di recettore olfattivo (sono elencati 400 diversi tipi di proteine recettoriali olfattive) sembra possedere una particolare sensibilità, che si sovrappone parzialmente, ma non completamente, a quelle di altre cellule. Ciò significa che una molecola definita attiva un insieme unico di recettori (ciascuno di questi recettori risponde con un'intensità propria). Gli assoni dei neuroni olfattivi che trasportano lo stesso recettore convergono verso la stessa struttura sinaptica (glomerulo) situata all'interno del bulbo olfattivo. Questa attivazione “geografica” viene poi riflessa da un particolare pattern spazio-temporale neurale all'interno del bulbo olfattivo e interpretata come un odore dal cervello.
I milioni di odori rilevabili dall'uomo sono creati ciascuno da una sostanza profumata strutturalmente distinta dalle altre. Per essere odorosa, la sostanza deve avere un peso molecolare compreso tra determinati valori ed essere volatile. Il meccanismo è ancora relativamente poco conosciuto, ma negli ultimi anni sono stati compiuti notevoli progressi nella sua comprensione in seguito alla scoperta di geni (più di 1000, o il 3% dei geni umani) che codificano per proteine recettoriali odoranti. Poiché ogni neurone olfattivo esprime solo uno o pochi di questi geni, sono quindi necessari molti recettori olfattivi. L'essere umano è così in grado di percepire migliaia o addirittura miliardi di composti odorosi grazie ad un sistema di codifica combinatoria basato sulla selettività limitata dei neuroni recettori olfattivi ( fr ) . Questi neuroni che esprimono lo stesso gene del recettore olfattivo trasmettono tutti i loro potenziali d'azione alla stessa piccola area del bulbo olfattivo. Da quando esiste l' Homo sapiens , il 60% dei suoi geni olfattivi è andato perso per inattivazione genica, ma oggi ne ha ancora da 350 a 400 attivi.
L'odore umano era considerato uno dei sensi meno sviluppati. Nel XIX ° secolo e negli anni 1970, neuroanatomisti qualifiaient umano microsmate (debole sviluppo delle aree cerebrali associate all'olfatto) dovute al suo meno utile per la sopravvivenza ( sistema olfattivo vestigiale , dopo aver rimosso il naso bipedalismo del substrato terrestre), e sono opposti alle specie macrosmatiche (roditori, canidi). La letteratura scientifica riteneva di poter rilevare 10.000 odori diversi ma studi condotti da scienziati comportamentali come Karl von Frisch negli anni '70 hanno dimostrato che l'uomo possiede una discriminazione qualitativa degli odori fine e varia, avvenuta sulle quantità infinitesimali. Uno studio del 2014 suggerisce che può percepire più di un trilione (1000 miliardi di s) di odori. Pertanto, l'olfatto rimane di grande importanza nella determinazione conscia o inconscia del nostro comportamento. Esistono, in pratica, due soglie percettive. Il più debole corrisponde alla rilevazione di un odore, ma che il soggetto non può identificare. La seconda soglia corrisponde all'identificazione dell'odore in questione. Alcune molecole, come i tioli , vengono rilevate a velocità molto inferiori rispetto ad altre. Alcuni animali sono in grado di rilevare molecole un miliardo di volte più diluite della soglia del nostro olfatto. Infine, si presume che determinate molecole (ormoni, feromoni ) vengano rilevate dal sistema olfattivo, anche se la loro percezione non si traduce in odore “cosciente”.
La percezione di un odore risulta da uno stimolo molto rapido, quasi istantaneo, che comprende diverse informazioni, tra cui l'intensità e la qualità dell'odore. In termini di intensità, il nostro senso dell'olfatto si comporta come la nozione di caldo e freddo. L'intensità del segnale è importante all'inizio della percezione poi diminuisce gradualmente con l'adattamento. Qualitativamente, il nostro senso dell'olfatto funziona come per la nozione di gusto. Possiamo riconoscere, apprezzare e classificare la qualità di un profumo, sulla base di risposte istintive e culturali.
Sebbene seguano percorsi nervosi distinti, l'odore e il gusto sono strettamente correlati e gran parte di ciò che viene attribuito al gusto dipende in realtà dall'olfatto. Pertanto, se l'organo olfattivo è congestionato a causa del raffreddore , le sensazioni gustative si riducono notevolmente.
Alcuni chiave (molecola di odorizzante) - serratura (recettore) meccanismi tipo sono noti ed accettata, ma non sono pienamente compreso, proprio come per gli altri settori che coinvolgono ligando - proteina fenomeni di riconoscimento ; non sono sufficienti a spiegare le prestazioni e la rapidità della risposta olfattiva (es. il meccanismo dell'olfatto non sembra alterare la composizione chimica della molecola del profumo e la fisica e la chimica classiche non spiegano bene cosa all'interno di una componente olfattiva effettivamente attivi il recettore ).
Degli effetti quantistici sembrano spiegare (almeno in parte) l'efficienza e la velocità dell'olfatto (in quanto anche loro sembrano svolgere un ruolo chiave nel processo di enzimatica e magnétodétection ). Malcolm Dyson nel 1938 e poi Wright nel 1977 ipotizzarono dapprima che le vibrazioni molecolari della molecola odorizzante fossero ciò che viene rilevato dal recettore (che potrebbe poi ad esempio trasformare in un certo modo le variazioni termiche di un prodotto odoroso in segnale compreso dal cervello ), ma questa ipotesi sollevava la questione di sapere come il recettore potesse distinguere una particolare fluttuazione mentre nelle cellule e in qualsiasi organismo vivente tutto fluttua termicamente costantemente.
Nel 1996 , Luca Turin suggerisce che il recettore non rileva fluttuazioni termiche, ma vibrazioni quantomeccaniche della sostanza odorosa, un processo di questo tipo era già stato osservato nel 1968 come mezzo di trasduzione del segnale da parte di Lambe e Jaklevik che avevano dimostrato una " inelastic electron tunneling "(IET) in grado di codificare informazioni sull'energia molecolare (vibrazioni quantificate o fononi ) nella corrente risultante (il tunneling anelastico corrisponde ad una transizione che avviene senza perdita di energia per l'elettrone che attraversa una barriera isolante (tramite l'effetto tunnel ), mentre perde energia nel caso della transizione elastica, un caso largamente dominante). Un tale effetto biologico è possibile nei recettori del naso; la regola d'oro di Fermi è per un trasferimento di elettroni, quindi l'odore ha una presenza solo debolmente interferente; la cellula ricevente non sentirebbe questo odore, ma in un certo senso lo sentirebbe (tramite fononi, non da un sistema di tipo timpanico , ma da un sistema di interazioni che avvengono su scala atomica, che rientra nell'ambito della fisica quantistica e / o chimica quantistica . Sarebbe sufficiente che l'agente olfattivo sfiorasse il sito di legame del GPCR (barriera isolante), che vi si attacca brevemente tramite un sistema donatore / accettore di elettroni, consentendo il trasferimento di un elettrone (causato dal disturbo effetto della mera presenza dell'odore) .Se il trasferimento di elettroni è anelastico, è discriminatorio e la molecola odorizzante può essere identificata dalla sua eccitazione fononica.Questo modello è compatibile con il riconoscimento di molecole chirali attraverso l'olfatto.
Testare questa ipotesi è teoricamente abbastanza facile, grazie al fatto che una vibrazione molecolare cambia con sostituzioni isotopiche. Infatti l'isotopo ha una dimensione / massa che varia leggermente, il che implica un cambiamento vibratorio (senza modificare altre proprietà fisiche se l'isotopo non è anche radioattivo). La sostituzione di un singolo atomo dell'odore con uno dei suoi isotopi (ad esempio l'atomo di ossigeno o di idrogeno, sostituito da uno dei loro isotopi) deve quindi modificare l'odore percepito dal soggetto che inala l'odore ... una differenza che difficilmente potrebbe essere spiegato da ipotesi non quantistiche).
La percezione umana degli odori è comunque modulata da fattori soggettivi e culturali che possono complicare la sperimentazione. Inoltre, i primi esperimenti hanno dato risultati inclinati a volte in una direzione, a volte nell'altra:
Come gli altri sensi, l'olfatto può essere accentuato dall'attenzione. La sua intensità dipende anche dal ritmo circadiano . È stato quindi dimostrato in ratti di laboratorio che le prestazioni della risposta neuronale a un odore variano a seconda dell'ora. Pertanto, nel ratto, un odore ritenuto biologicamente neutro ( olio di legno di cedro o olio minerale ) è uno stimolo olfattivo percepito meglio nel periodo notturno soggettivo dall'olfatto del ratto che nel giorno soggettivo, lo stesso per un odore biologico rilevante ( allarme ) come quello delle urine della volpe rossa , uno dei principali potenziali predatori del ratto.
Negli anni '60, la ricerca condotta dal professor Lipsitt ha dimostrato che ci sono capacità di rilevamento degli odori e di apprendimento nei neonati. Anche in utero , il sistema olfattivo fetale è uno dei primi sensi ad essere messo in atto tra le 11 e le 15 settimane.
L'esposizione del feto a sostanze odorose trasportate dal liquido amniotico gli conferisce una prima esperienza olfattiva che rischia di influenzare le sue preferenze dopo la nascita.
A livello anatomico, il sistema olfattivo è costituito da due strutture, il sistema olfattivo principale la cui stimolazione induce sensazioni olfattive e il sistema trigemino che induce sensazioni somatosensoriali (tattili, termiche, dolorose, umide). C'è una terza parte chiamata " organo vomeronasale " , che è arretrata nell'apertura delle narici. Negli esseri umani, l'organo vomeronasal è ancora in uno stato rudimentale perché il suo nervo afferente scomparire dalla 18 ° settimana di vita embrionale. Non sembra essere funzionale, ma la sua implicazione nella rilevazione dei feromoni è oggetto di molto dibattito (Giorgi et al., 2000; Foltan e Sedy, 2009; Mast e Samuelsen, 2009). In molte specie di vertebrati questo organo sensoriale è legato alla percezione dei feromoni per la sua riproduzione o per la marcatura del suo territorio ad esempio.
I disturbi dell'odore sono chiamati disosmie .
Quantitativo Anosmia e iposmiaLa perdita dell'olfatto è chiamata anosmia , la sua sostanziale diminuzione è chiamata iposmia . Molto spesso è dovuto a traumi, alcune intossicazioni ( avvelenamento cronico da piombo, ad esempio per gli anziani) o un virus ( SARS-CoV-2 , responsabile di COVID-19 ) o infezioni mal trattate ( rinite acuta , ...), ma può anche essere di origine genetica o congenita o derivare dall'assunzione di determinati farmaci .
L'anosmia può interessare tutti gli odori o solo alcuni di essi (anosmie specifiche). È spesso accompagnato da ageusia (il suo equivalente correlato al gusto), sebbene questa diminuzione del gusto si osservi nelle persone che perdono l'olfatto tardi. A volte una perdita dell'olfatto è un segno che i seni sono bloccati, specialmente nella malattia da poliposi nasale .
L'anosmia è uno dei segni premonitori di malattie neurodegenerative , come il morbo di Alzheimer o il morbo di Parkinson , o altri problemi diversi dalle "normali" perdite sensoriali associate all'invecchiamento. È stato anche osservato, in topi di laboratorio modificati per produrre naturalmente placche amiloidi, riproducendo così quanto si osserva nell'uomo nel caso del morbo di Alzheimer, che la prima parte interessata dalla degenerazione cerebrale è quella responsabile dell'odore di il topo (situato tra il centro del cervello e il muso). I primi sintomi sono un rapido e notevole calo dell'olfatto, rilevato dalle prime placche, intorno ai 3 mesi (nei topi modificati). Un test olfattivo potrebbe quindi essere una delle alternative ai metodi più costosi (scanner, ecc.) Di diagnosi precoce del morbo di Alzheimer ”.
La perdita dell'olfatto ha diversi effetti sulle persone che ne sono affette: spesso induce un periodo di forte depressione , accompagnato da vari sintomi, tra cui una diminuzione dell'appetito e della libido e dell'eccitazione sessuale in particolare. Quando è grave è associato a un aumento del rischio di incidenti domestici.
Un test efficace indipendentemente dall'età e dalla cultura del paziente e che non coinvolge le capacità di memoria si basa sull'inalazione di odori molto sgradevoli: una persona normale (riflessivamente) blocca la respirazione dall'inizio dell'inalazione, mentre una persona con deficit di odori lo farà inalare più a lungo prima di rilevare l'odore o non rilevarlo.
IperosmiaL' iperosmia è un aumento della capacità olfattiva, ad esempio, avere la capacità di identificare l'ultima persona che lascia una sedia con il suo profumo. Troviamo questo sintomo nelle persone con cefalea a grappolo di emicrania o insufficienza surrenalica primaria cronica .
Qualitativo CacosmiaDisturbo dell'odore che fa sì che i pazienti apprezzino o percepiscano odori sgradevoli, putridi o ritenuti sgradevoli. La cacosmia può avere origine fisiologica (rinite, sinusite, tumore) o psicologica. Spesso confuso con la cacostomia che designa l'espirazione di odori sgradevoli. Questi provengono da disturbi funzionali (della bocca o dell'apparato digerente).
ParosmiaLa parosmia è una distorsione di un odore in un altro odore, generalmente sgradevole.
FantasmiaLa fantosmia (o fantosmie) è un odore fantasma che si verifica senza che sia presente una fonte di odore. Può essere piacevole o spiacevole.
In Francia, le operazioni “Cleopatra's Nose” che chiedevano ai cittadini di annotare le proprie sensazioni olfattive alla finestra o sul balcone una volta al giorno, hanno permesso di seguire meglio il percorso di un certo inquinamento nelle città industriali (ad esempio Calais ), mappandole dati, incrociati con quelli del tempo.
Bioispirazione : i ricercatori stanno cercando di trarre ispirazione dall'olfatto animale per sviluppare un naso artificiale .