1. Der Riechkolben
 |
|
1 Die Lage des Riechsinns
|
Betrachten wir noch einmal die Lage des Riechsinns in der Nase, und schauen wir uns dann den grün markierten Bereich näher an:
 |
|
2 Riechzellen sind mit Neuronen des Riechkolbens verbunden
|
Hier sehen wir den sogenannten Riechkolben (blau gezeichnet), der die Mitralzellen enthält, deren Axone sich zum Riechnerv vereinigen, der zum Riechzentrum des Gehirns zieht.
In der Riechschleimhaut gibt es ca. 1000 verschiedene Typen von Riechsinneszellen; jeder Typ verfügt über einen spezifischen Duftstoffrezeptor. Jeder Duftstoffrezeptor muss von einem eigenen Gen codiert werden, so dass man auf eine Zahl von ca. 1000 Genen allein für den Riechsinn kommt. Bei insgesamt nur 20.000 Genen des Menschen ist dies ein ziemlich hoher Anteil.
Die Axone der Riechsinneszellen ziehen durch das Siebbein in den Riechkolben. Dort befinden sich die Mitralzellen. Das sind Neurone, die für einen bestimmten Geruch "zuständig" sind. Alle Riechsinneszellen mit dem gleichen Duftstoffrezeptor sind mit derselben Mitralzelle verbunden. In der Abbildung 2 sind die "roten" Sinneszellen mit der roten Mitralzelle verbunden, und die gelben Sinneszellen mit der gelben Mitralzelle.
Die Axone der Mitralzellen vereinigen sich zum Riechnerv, der dann zum Riechzentrum des Gehirns weiterzieht.
Die Neurone des Riechkolbens sind nicht ganz so einfach angeordnet wie in der Abbildung 2 gezeichnet, neben den Mitralzellen gibt es noch weitere Nervenzellen, die teilweise einen hemmenden Einfluss haben. In dem Riechkolben laufen ähnliche Informationsverarbeitungsprozesse ab wie z.B. in der Netzhaut. Bestimmte Gerüche können so besser "herausgearbeitet" werden.
Nun noch ein paar Zahlen (Quelle: Uni Heidelberg, Seminar Sinneszellen und Signaltransduktion):
Zahl der Rezeptortypen beim Menschen: 1.000
Zahl der verschiedenen Gerüche: 10.000
Zahl der Sinneszellen, die mit einer Mitralzelle verbunden sind: 1.000
Zahl der Mitralzellen: 30.000
Daraus folgt die Zahl der Riechsinneszellen: 30.000.000 (denn 30.000 Mitralzellen sind mit je 1.000 Rezeptoren verbunden).
Persönliche Anmerkung von Ulrich Helmich:
Auf der Seite "Internetprotokoll zum Seminar Signaltransduktion in Sinneszellen" findet sich die Bemerkung, dass für den Menschen nur 600 Gene für Duftstoffrezeptoren bekannt sind, von denen aber nur 347 einen "open reading frame" besitzen, was immer das auch heißen mag (ich vermute mal: Nur 347 werden transkribiert). Außerdem besteht jedes dieser Gene aus nur einem Exon, so dass eine Erhöhung der Zahl der möglichen Genprodukte durch alternatives Spleißen ausscheidet. Wie also lassen sich diese beiden Informationen (immerhin aus der gleichen Quelle, nämlich Uni Heidelberg, Seminar Sinneszellen und Signaltransduktion) vereinbaren: Einmal 1.000 Rezeptortypen beim Menschen, dann aber nur 347 aktive Gene?
zurück zur Hauptseite
Vertiefungsseite 1
(neue Erkenntnisse zu den chemischen Vorgängen beim Riechen)
2. Die Informationsverarbeitung beim Riechen
10.000 verschiedene Düfte muss der Mensch wahrnehmen, hat aber nur 1.000 verschiedene Duftstoffrezeptoren (oder sogar nur 347; siehe Anmerkung oben). Also scheidet die einfachste Möglichkeit der Informationsverarbeitung schon mal aus: Ein Duftstoffrezeptor pro Duft.
Wie muss man sich die Dufterkennung dann vorstellen? Betrachten Sie dazu folgendes Schema:
3 Jeder Dufstoff bewirkt ein bestimmtes "Reizmuster"
Hier hat man folgendes Experiment gemacht: Die Zellkörper von zehn verschiedenen Mitralzellen wurden mit Mikroelektroden "angezapft" und die Rezeptorpotenziale (also die Abweichung vom Ruhepotenzial) wurden gemessen. In der Tabelle werden die Rezeptorpotenziale durch Kreise mit unterschiedlichem Durchmesser repräsentiert.
Dann wurde die Nase des Versuchstiers - vermutlich wieder mal eine weiße Ratte - fünf verschiedenen Duftstoffen ausgesetzt. Dabei registrierte man die Rezeptorpotenziale der zehn Mitralzellen.
Die Ergebnisse der Tabelle in Abb. 3 sprechen eine klare Sprache: Keine Mitralzelle (und somit auch keine Riechsinneszelle) ist für einen bestimmten Geruch "zuständig". Vielmehr ist es so, dass eine Riechsinneszelle eine Vielzahl von Dufstoffen wahrnehmen kann. Die Riechsinneszelle 2 ist z.B. sehr empfindlich für den Dufstoff D1, aber auch für Duftstoff D5, während sie für D3 und D4 kaum empfindlich ist. Umgekehrt kann der Duftstoff D1 die Riechsinneszellen R2, R4 und R5 ziemlich stark erregen, während die Riechsinneszelle R7 kaum und die Zelle R10 gar nicht von D1 erregt wird.
Angenommen, D1 ist Moschusgeruch und D2 Waldmeistergeruch. Wenn jetzt das Riechzentrum des Gehirns von den Mitralzellen der Typen R2, R4 und R5 stark erregt wird, so "weiß" das Gehirn: "Aha - Moschusgeruch". Wird das Riechzentrum dagegen hauptsächlich von Mitralzellen der Typen R2 und R7 und daneben von Mitralzellen der Typen R5, R9 und R10 erregt, so erkennt das Gehirn "Waldmeistergeruch".