من الصعب فهم العلاقة بين الخصائص الفيزيائية للمادة والشعور الذي تثيره، ولكن من الممكن أن نستنتج من التركيب الفيزيائي الكيميائي للجزيء ما إذا كانت الرائحة ستكون أكثر أو أقل متعة من المواد الأخرى
روائح معينة قادرة على إثارة مشاعر وعواطف إيجابية فينا - رائحة الأرض بعد المطر، رائحة العشب المقطوع، رائحة الحمضيات - أو سلبية: رائحة البطاطس الفاسدة أو العفن أو البول القديم. ومع ذلك، فإننا لا نعرف ما الذي يحدد تجربة الشم.
من السهل نسبياً، عن طريق البصر أو السمع، تحديد العلاقة بين الخصائص الفيزيائية والإحساس الذي تستقبله الحواس: ما هو الطول الموجي للضوء الأحمر وما هو سطوعه، أو ما هو تردد وشدة الأصوات الصادرة من جهاز ما. الساكسفون عند عزف موسيقى الجاز. تتكون الروائح التي يمتصها أنفنا من جزيئات - روائح - لها مئات الخصائص: الحجم، والشكل، وأنواع الذرات، وأنواع الروابط الكيميائية بين الذرات، وأنواع الروابط الكيميائية بين الجزيئات والجزيئات الأخرى، والمزيد.
كيف يمكنك فك الروائح؟لذلك، من الصعب جدًا فهم العلاقة بين الخصائص الفيزيائية للرائحة والشعور الذي تثيره. حتى الآن، لم يتم فك تشفير "شفرة الرائحة": الكود الذي يربط خصائص الجزيء بالرائحة التي يثيرها - على غرار الكود الذي تم فك تشفيره بالفعل والذي يربط اللون والطول الموجي. يصف مقال نشر في مجلة علم الأعصاب الخطوة الأولى في هذا الاتجاه. تم إجراء البحث الموصوف في مختبرات معهد وايزمان للعلوم وجامعة كاليفورنيا في بيركلي، بقيادة البروفيسور نعوم سوبيل من معهد وايزمان.
ومن أجل فك الشفرة، حاول الباحثون تحديد ما هي الميزة التي يمكن استخدامها لتوصيف معظم تنوع الجزيئات في الطبيعة، كما يمكن توصيف جزء كبير من تنوع الضوء باستخدام محور يصف الطول الموجي. ويمكن للعين، القادرة على إدراك هذه الخصائص وفك شفرتها، استخدامها لإنتاج الكثير من المعلومات حول العالم المادي المرئي. ومن المحتمل أن حاسة الشم تلاحظ أيضًا خصائص تسمح لها باستخلاص أكبر قدر ممكن من المعلومات من الروائح حول العالم الكيميائي من حولنا. وبمساعدة البرامج الإحصائية، وجد الباحثون محورًا يصف معظم التباين في الخصائص الكيميائية والفيزيائية للعطور.
محور الرائحة: لطيف بدون لطيفوكانت الخطوة التالية هي العثور على محور مماثل يفسر الاختلاف في تجربة الرائحة. هناك طرق عديدة لوصف الرائحة: حلوة، حارة، عفنة، إلخ. واستخدم الباحثون قاعدة بيانات الروائح الموجودة، والتي تحتوي على 160 رائحة تم تقييمها من قبل 150 خبيرًا - باحثين في مجال الروائح والعطور - وفقًا لـ 146 خاصية، مثل الرائحة الحلوة والزهرية، بالإضافة إلى "الرائحة الجافة" و"رائحة الشمعة المشتعلة". وتبين أن المحور الذي يصف معظم التباين في الأحاسيس التي تثيرها الرائحة هو محور اللذة - أي المحور الذي على أحد جانبيه الروائح الكريهة وعلى الجانب الآخر الروائح الطيبة.
وعند مقارنة هذين المحورين، المحور الذي يصف الخصائص الفيزيائية والكيميائية للروائح، والذي يصف المشاعر التي تثيرها تلك الروائح لدى الإنسان، يتبين أنهما متوافقان مع بعضهما البعض. بمعنى آخر، وفقًا للنموذج الذي تم تطويره في البحث، إذا قمنا ببناء محور يفسر معظم التنوع الكيميائي في العالم من حولنا، ورتبنا الروائح على طوله، فسيتم ترتيب الروائح بشكل أو بآخر من اللطيفة إلى الكريهة.
وفقًا لسوبيل، فمن المنطقي جدًا أن السمة الرئيسية التي نختبر بها الرائحة تتوافق مع السمات التي تصف بشكل أفضل التنوع الفيزيائي والكيميائي للروائح. تطورت حاسة الشم لتمنحنا أكبر قدر ممكن من المعلومات حول العالم الكيميائي، تمامًا كما تطورت العين لتمنحنا أكبر قدر ممكن من المعلومات حول العالم المرئي. تستخدم العين مستقبلات تكتشف أقصى قدر من الاختلاف في الضوء (الطول الموجي ودرجة السطوع)، لذلك نتوقع أن تكتشف مستقبلات الرائحة الميزات التي تساهم في أقصى قدر من الاختلاف في الروائح، كما يقترح النموذج.
كيف ترتبط المجموعات السكانية المختلفة بالرائحة؟ومن أجل اختبار النموذج، أجرى الباحثون عدة تجارب، طُلب فيها من الأشخاص تقييم روائح 52 رائحة، والتي لم تكن جزءًا من قاعدة البيانات التي تم وفقًا لها تطوير الانقباضات، وفقًا لدرجة لذتها. استخدم الباحثون النموذج للتنبؤ بمدى متعة كل رائحة بناءً على خصائصها الفيزيائية والكيميائية، وقارنوا التنبؤ بتقييم الأشخاص. وتبين أن النموذج كان بالفعل قادرًا على التنبؤ بنجاح بدرجة متعة الروائح، وفقًا لتقارير المشاركين.
وفي تجارب لاحقة، تم اختيار الأشخاص من ثلاث مجموعات سكانية مختلفة - أمريكيون من كاليفورنيا، ويهود من إسرائيل، وعرب مسلمون من إسرائيل - من أجل اختبار ما إذا كان هناك عامل ثقافي مكتسب في درجة البهجة التي ينسبها الناس إلى الروائح، أو ما إذا كان هناك عامل ثقافي مكتسب في درجة البهجة التي ينسبها الناس إلى الروائح. إنها سمة عالمية. أصبح واضحًا من التجارب أن المجموعات السكانية المختلفة صنفت الروائح بطريقة متشابهة جدًا، وفي الحالات الثلاث تزامنت النتائج إلى حد كبير مع توقعات النموذج.
عندما تم فحص تقييمات المجموعات الثلاث فيما يتعلق بدرجة "قابلية الأكل" (صالحية الأكل) للرائحة، أي مدى شهيتها، تم العثور على اختلافات أكبر. وتجدر الإشارة إلى أن الرائحة الطيبة ليست بالضرورة فاتحة للشهية، بل على العكس - يستشهد سوبيل كمثال برائحة الأجبان الفرنسية الناضجة التي تثير شهية كثير من الناس، لكن معظمهم لا يدعي أن الرائحة طيبة والدليل أنه لا أحد يفكر في تسويق عطر أو صابون برائحة الجبن الناضج. اتضح أن مسألة "صلاحية" الرائحة تعتمد على الظروف الثقافية أكثر من مدى متعة الرائحة.
تساعد الروائح في الكفاح من أجل البقاءوعلى الرغم من القدرة التنبؤية للنموذج الحالي، لا يزال هناك مجال للتحسين. وفقًا لسوبيل، فإن النظام غير قادر على التفريق بين الجزيئات المتشابهة جدًا، مثل الجزيئات اللولبية - وهي جزيئات تتشابه مع بعضها البعض في كل شيء باستثناء أنها معكوسة ولا تتداخل مع بعضها البعض، على غرار العلاقة بين حق اليد واليد اليسرى. رائحة العطر "الأيسر" تختلف عن رائحة العطر "الأيمن"، لكن النموذج غير قادر على التنبؤ بهذا الاختلاف. مثال على مشكلة أخرى هو عدم إشارة النموذج إلى قوة الرائحة.
يشير النظام فقط إلى الجزيء وليس إلى تركيز الجزيئات عندما يتنبأ بمدى متعة المادة، ولكن أي شخص وقف بجانب شخص تم تعطره بكمية كبيرة من العطر يمكن أن يشهد على ذلك في الزائدة، حتى يمكن أن تتحول الرائحة اللطيفة إلى رائحة مثيرة للاشمئزاز. ويجب أن نضيف إلى ذلك حقيقة أن تجربة الشم هي أمر ذاتي جزئيًا، بل وتميل إلى التغير خلال الحياة والتأثر بالتجارب والأحداث المختلفة.
ومع ذلك، فإن حقيقة وجود علاقة بالفعل بين بنية الرائحة والشعور بالبهجة التي تثيرها لدى معظم الناس، حتى لدى الأشخاص من ثقافات مختلفة، تشير إلى وجود آلية منظمة جامدة نسبيًا تتحكم على الأقل في بعض العناصر. مشاعر الرائحة. على ما يبدو، يولد البشر مع انجذاب إلى روائح معينة ونفور من روائح أخرى، وهو ما يمكن أن يساعد بشكل كبير في الصراع من أجل البقاء - فالنفور التلقائي من اللحوم الفاسدة، على سبيل المثال، قد يمنع الأمراض الخطيرة.
150,000 عينة لمزيد من البحثالاكتشاف الجديد هو الخطوة الأولى في فك رموز "شفرة الرائحة" - فمن الممكن الآن أن نستنتج بناءً على البنية الفيزيائية والكيميائية للجزيء ما إذا كانت رائحته ستكون أكثر أو أقل متعة من رائحة جزيء آخر.
وفي المستقبل، يأمل الباحثون في اكتشاف المزيد من الروابط بين البنية الجسدية وحاسة الشم، وسيفعلون ذلك بمساعدة قاعدة بيانات جديدة وأكبر بكثير للرائحة، والتي يتم بناؤها هذه الأيام. تعتزم المنظمات العاملة في أبحاث الشم من الولايات المتحدة وأوروبا واليابان جمع حوالي 150,000 ألف عينة في السنوات الأربع المقبلة، وبهذه الطريقة قد تكون قادرة على فهم حاسة الشم بشكل أفضل، وهي الحاسة المعقدة للغاية التي تستقبل نسبيًا القليل من الاهتمام في الحياة اليومية.
* شكرًا لنعوم سوبل وفريق مختبره.
بقلم: يونات أششار ونوعام ليفيثان. نُشرت أصلاً في مجلة "جاليليو".
תגובה אחת
بحث ذو رائحة غريبة:
يثير البحث الموصوف في المقال بعض الأسئلة بداخلي وسأكون سعيدًا بسماع حلها.
بشكل عام، يميل التطور إلى "برمجة" الحيوانات بحيث يصبح ما هو مفيد ممتعًا أيضًا.
"ليس من "العادة" تنمية شعور لطيف بلا سبب، لأن مثل هذا الشعور يمكن أن يقود صاحبه إلى "الانتحار اللطيف" (كما تفعل المخدرات بالفعل، ولم يمنحه التطور فرصة "تجربة رأيه" فيها)" لأن مواجهتها لا تتم دون تدخلات لم نكيفها مع أنفسنا إلا مؤخراً).
ولذلك فإنني أميل إلى الاعتقاد، من حيث المبدأ، أن الإنسان يسعد بالروائح التي تفيده الاختراعات في البيئة من المواد التي تنبعث منها، أو على الأقل يستفيد منها أسلافه لفترة طويلة من الزمن أثناء التطور.
إن الحاجة إلى التمييز بين المواد المختلفة أمر ضروري بالطبع بالنسبة للحيوانات، وسيكون من المنطقي بالنسبة لها تطوير قدرة التمييز الكيميائي التي تستخدم الاختلافات بين المواد بشكل فعال، وبهذا المعنى استراتيجية تحديد المحور الذي عليه إن المواد "المتفرقة" بالطريقة الأكثر تميزًا هي بالفعل فعالة، ولكن كما ذكرنا، فإن تطور عاطفة "المتعة" وتمسكه بهذا المحور يثير الشكوك أو على الأقل التساؤل.
الشك هو أن هناك خطأ هنا.
والسؤال هو، في حالة عدم وجود خطأ، ما هي الميزة التطورية في السعي إلى أن نكون محاطين بمواد تنبعث منها روائح ندرك أنها أكثر متعة (الرغبة في استنشاق رائحة طيبة :).
يمكن لمزيد من الأبحاث، على سبيل المثال، التركيز على حاسة الشم لدى القرود واختبار ما إذا كانت تنجذب بالفعل إلى تلك الروائح التي نعرّفها بأنها "ممتعة". يجب أن أقول أن لدي الكثير من الشكوك.