--- source: Gabriels anteckningar lecture: Lukt och smak block: 2 --- # Lukt och smak Lukt och smak - ​ Lukt/smak är viktig för att identifiera farliga respektive nyttiga substanser och är dessutom viktig för minnesfunktion. - ​ Smaksinnet - Viktig för att detektera näringsämnen innan kroppen fysiologiskt reagerar på maten. - Detta kan t.ex öka salivproduktionen, förbereda mag-tarmkanalen osv. - I hjärnstammen finns det två typer av serotonin-producerande celler som kan aktiveras vid intag av: - ​ Socker: Aktiverar belöningssystem, exciterar insulinproducerande celler vilket bidrar till mättnadskänsla (skydd mot överkonsumtion) - ​ Bitter: Bittra ämnen uppfattas som farliga/giftiga och därmed förbereds kroppen för att skydda sig själv genom t.ex kräkning. - Sekundära effekter utlöses i munnen av receptorer. - Om man suger på citron: - ​ Spottkörteln parotis kontraheras → saliv utsöndras → späder ut låg pH-nivåerna i munnen som kan skada svalget och kroppen. - ​ Fem grundsmaker - Umami - ​ Smak av proteiner, främst glutamat. - ​ MSG (glutamatsalt) ger maten proteinrik smak utan att faktiskt innehålla proteiner - Sött - ​ Smak av kolhydrater (5-6 kolsocker) - ​ Aktiverar belöningssystemet – kroppen tycker om energi. - ​ (Cola-zero innehåller substanser som binder till dessa receptorer) - Bitter - ​ Mest varianter av bitter-receptorer än andra smaker. - ​ Vi har dock svårt att skilja mellan olika bittra smaker. - ​ Måste kunna med noggrannhet avgöra om födan är farlig/giftig → därmed fler varianter - Salt - ​ Känslig för Na-salter - ​ Salthunger beror på att kroppen behöver natrium. - Surt - ​ Kommer från vätejoner ![[image-42363e6fbfee.png]] - ​ Stimulerar salivproduktion → späda ut låg pH. - ​ Smakreceptorer - Umami, bitter, sött: G-proteinkopplade receptorer - Surt, salt: Jonkanaler - ​ Vissa studier ifrågasätter ifall vi har mer grundsmaker, t.ex kan vi detektera mineraliserat (metalljoner) vatten, vattensmak. Frågor 1.​ Varför är smaksinnet viktigt? Varför och vad kan hända vid intag av socker respektive bittra ämnen? Vad händer om man suger på citron? 2.​ Vilka fem grundsmaker har vi, vad kännetecknar de? 3.​ Vilka smakreceptorer finns det? Smakreceptorer - ​ Aktivering av smakceller - Smaklökar finns i tungans kryptor med olika smakceller. - Smakcellerna har mikrovilli som innehåller receptorer. - Det finns tre typer av celler i smaklökar - ​ Typ I - Gliacell (detekterar salt). - Innehåller ENaC (Na-jonkanal) som stimulerar typ III celler. - ​ Typ II - Detekterar umami, sött eller bitter - Typ-II celler har G-proteinkopplade receptorer som är känsliga för en av dessa smaker. - När substansen binder in orsakas en intracellulär kaskad där ATP frisätts och diffunderar till intilliggande cell. - ​ Typ III - Presynaptisk cell - Har purinreceptor (detekterar ATP). - ATP → stimulerar cellen → serotonin frisätts → gustatoriska (smak) afferenta fibrer aktiveras → signalering till CNS - Notera att typ-II cell oftast uttrycker en typ av smakreceptor, - ​ En smakcell = en smakreceptor - ​ En smaklök innehåller flera smakceller (detekterar alla smaker) - Smakceller är inga nervceller, dock sker kommunikation med neuroner - Sura smaker detekteras av vätejoner kanaler som direkt stimulerar typ III celler. - (Lite oklar vilken cell som detekterar salt) ![[image-fed7b0e17bc2.png]] ![[image-ff8c39b1cc67.png]] ![[image-53a9241f92e6.png]] - ​ Organisation - En smakcell = en smak, bidrar till hög selektivitet så att vi kan smaka det som finns i munhålan. - Denna selektivitet stöds även av s.k Labeled Line - ​ En smakcell kommer selektivt aktivera en specifik neuron (pga lokalisation). - ​ Dessutom finns specifika axoner för respektive smak som även når olika ställen i gustatoriska cortex. - Dessa diskreta system (varje smak har egen väg) bidrar till hög selektivitet och smakupplevelsen. - Om gustatoriska cortex för surt aktiveras eller om sura smakceller stimuleras utan intag av mat, visar djuret samma typiska beteende kopplat till surt. - ​ Andra funktioner av smakreceptorer - De smakreceptorer som finns på smakceller kan uttryckas även av andra celler för att uppfylla olika funktioner. - Salt transporteras av ENaC (samma som finns i smakceller) - Receptorer för bittra ämnen finns i magsäcken och luftvägar - ​ Skydd mot att absorbera toxiska ämnen → kräkning - ​ Hosta & nysa - G-proteinkopplade smakreceptorer i mag-tarmkanalen (pankreas) - ​ Detekterar den kemiska miljön och anpassas. - Umami-receptorer i spermien för sammansmältning med ägget - ​ Kan detektera aminosyror som frisätts från ägget. - Dock har dessa receptorer inte en afferent nerv som för över informationen till hjärnan → ingen smakupplevelse! - ​ Långvarig smakexponering kan ge smakadaptation: ATP från Typ II-celler aktiverar Typ I-celler via purinreceptorer vilket hämmar Typ II-celler och minskar signalering till gustatoriska afferenter. Frågor 1.​ Hur upplever vi en smak, hur fungerar smakreceptorer? Hur kan vi skilja mellan olika smaker? 2.​ Vilka viktiga funktioner har smakreceptorer utöver smakupplevelsen? 3.​ Hur adapteras smakceller? ![[image-30a6508480f7.png]] ![[image-f155b4406c27.png]] ![[image-0c18c30c6370.png]] CNS och smak - ​ Central modulering - När vi äter något som är sött och bittert samtidigt kommer den bittra smaken att förstärkas och söta dämpas. - ​ Bittra smaken upplevs starkare än koncentrationen - Mekanism - ​ Söt- och bitter afferenter går via nucleus tractus solitarius (NTS) i hjärnstammen till gustatoriska cortex. - ​ Neuron som kodar för bitter i gustatoriska cortex respektive amygdala utövar top-down kontroll → smaken moduleras från CNS till nedre strukturer, NTS och förstärker/dämpar signaler. - Effekt - ​ Gustatorisk cortex feedback förstärker bittra afferenter, söta dämpas. - ​ Amygdala feedback förstärker aversionen (ogilla) mot bittra smaker. - Detta beror på att bittra ämnen anses farliga/giftiga - ​ Centrala projektioner - Väg till CNS - ​ Gustatoriska afferenter → NTS → thalamus → primära gustatoriska cortex. - ​ Gustatoriska cortex finns nära/i insula i parietalloben - ​ Insula ansvarar för emotioner. - Vi har endast fem grundsmaker - ​ Stark mat är en form av smärta då värmereceptorer aktiveras. - ​ “Fräsch” (t.ex tuggummi) aktiverar köldreceptorer. - Information av gustatoriska cortex påverkas av andra sensoriska system (såsom lukt, temperatur) och även belöningssystemet som frisätter dopamin och motiverar en att äta. Frågor 1.​ Hur och varför moduleras smaker? Hur når smak till CNS (vägen), vad är “stark” eller “fräsch” smak? Luktsinnet - ​ På taket av näsan finns olfaktoriska epitel med bipolära neuroner. - På deras dendriter finns G-proteinkopplade luktreceptorer, odorantreceptorer. ![[image-04e5b63b7be8.png]] - Människan har 400 olika odorantreceptorer och varje odorantcell uttrycker en typ av odorantreceptor (hundar: 800, elefant: 2000 osv). - Stor variation mellan individers odorantreceptorer, hur ofta de kommer och olika typer av en enskild odorantreceptor (utifrån genetiken). - Odorantcellerna förnyas ständigt (unikt för neuroner!) - ​ Skilja mellan dofter - Vi har 400 odorantreceptorer men kan uppleva mycket fler lukter. - Beror på att en lukt är en kombination av flera olika aktiverade receptorer → doftigenkänning = mönsterigenkänning. - En luktmolekyl kan binda flera receptorer med olika affinitet → unik aktivitetsmönster - ​ Olfaktoriska bulbar - Aktiveringsmönstret är väldigt viktig för luktupplevelse och måste därför bevaras för korrekt luktupplevelse vilket möjliggörs av olfaktoriska bulbar. - Det finns en olfaktorisk bulb per näshåla. - ​ Samma typ av odorantreceptor uttrycks över hela olfaktoriska epitelet. - ​ Samma typ av receptor (över hela epitelet) samlas dock i olfaktoriska bulbar i organiserade strukturer → glomeruli (nystor). - ​ Glomeruli från liknande lukter är lokaliserade nära varandra. - ​ En bulb innehåller 3000 glomeruli - Från glomerulus tar mitralceller över (neuron). - ​ Skickar dendriter och synapsar med en specifik glomerulus odorantceller. - ​ Mitralcellernas axoner utgör nervus olfactorius. - Olfaktoriska bulben är första bearbetingingsstation - ​ Lukten är enda sinnet som inte bearbetas i thalamus → går direkt till cortex. - ​ Därför bearbetas lukten i olfaktoriska bulben där vissa signaler förstärks/dämpas utifrån behov (t.ex föda/fara). - ​ Varje synaps kostar tid och energi därför försöker vi ha så få synapser som möjligt. Synaps för ett syfte! ![[image-468fd36264bc.png]] ![[image-bb6097276a5d.png]] ![[image-23f47868603c.png]] - Luktupplevelsen beror på kombinationen av vilka glomeruli som aktiveras samt hur deras aktivitet förändras över tid vilket reflekterar odorantreceptorernas aktivitet. Spatiotemporal. - ​ Spatialt (rymd): Olika luktmolekyler aktiverar en unik uppsättning av glomeruli i olfaktoriska bulben. - ​ Temporalt (tid): Signaleringen sker i ett visst tidsförlopp utifrån t.ex odorantreceptorernas täthet, mängd luktmolekyler receptor-ligand-affinitet osv. Frågor 1.​ Beskriv kort luktepitelet i näsan, luktceller/receptorer. Hur många luktreceptorer har vi? Beskriv luktbulben, var de finns, hur de är uppbyggda, deras funktion och varför de är viktiga. 2.​ Beskriv grunden till luktupplevelsen? Varför känner vi fler lukter än vi har receptorer? Luktsinnet - ​ Luktnerven sitter i undersidan av hjärnan, ser ut som en tändsticka. - ​ En nerv per hemisfär (från respektive näshåla). - ​ Mitralceller aktiverar pyramidceller, mest effektiv ifall mitralcellerna under kort period (2 ms) exciterar pyramidcellerna. - ​ Pyramidcellerna fungerar som coincidence detector (likt hudretning), stimuleras bäst av samtidiga signaler från olika celler. - ​ Mitralcelleringes synkronisering beror på odoranternas identitet, belöningsvärde och var i andningscykeln man befinner sig. - ​ Centrala projektioner - Piriformcortex bearbetar lukt-information, medialt i temporalloben - ​ En i varje hemisfär (nerverna korsar inte!) - ​ Ligger nära amygdala & hippocampus → kopplad till emotioner. - Förbindelse med thalamus - ​ Även om n. Olfactorius ej omkopplas i thalamus - Vi har riktningsdoft (känna igen luktkällans riktning) där informationen från bägge olfaktoriska bulbar jämförs (likt hörsel). - Högre bearbetning av lukt sker i orbitofrontalcortex - ​ Integration med andra sinnen (syn & smak) - ​ Belöningsvärde (vissa lukter har högt belöningsvärde såsom föda) ![[image-6c95772d6529.png]] ![[image-07109f13dbb6.png]] - Representation av piriformcortex är väldigt otydligt och inte organiserad med t.ex labeled line som i smak. - ​ Kan inte få en specifik luktupplevelse genom att stimulera vissa receptorer eller områden i piriformcortex. - ​ Luktsinnet är mycket mer komplex till skillnad från grundsmaker. Frågor 1.​ Var finns luktnerven i hjärnan? Vad menas med att pyramidcellerna är coincidence detectors? Vad beror mitralcellernas synkronisering på? 2.​ Vad kallas och var finns luktkortex? Varför är lukt kopplad till emotioner? 3.​ Var sker mer komplex bearbetning av lukt, på vilket sätt? 4.​ Hur skiljer sig luktkortex från gustatoriska korktex? Luktsinnet - ​ Lukt under in- och utandning - Inandning: Luktepitelet exponeras till luktmolekyler från yttre miljön. - Utandning: Luktmolekyler från munhålan (mat) når luktepitelet (via nasofarynx) → bidrar väldigt mycket till smakupplevelsen. - ​ Lukt, respiration och minnesfunktioner - Luktupplevelse är starkt kopplad till andra strukturer i hjärnan och även respiration. - Från mitralcellerna går signaler till piriformcortex och därifrån går det till olika strukturer såsom hippocampus, amygdala och orbitofrontal cortex → stark koppling till minnen (pga hippocampus). - Därför vid demens försvagas hippocampus → luktupplevelse förändras. - ​ Adaptation - Hjärnan vänjer sig till lukter som den exponeras ständigt till. - Även om mitralcellerna är aktiva kan piriformcortex filtrera bort vissa lukter. - Korttidsadaptation (sekunder-minuter) - ​ Korttidsdepression av mitralcellernas afferenter. - Minskad signaleringsstryka vid upprepad stimulering - ​ Ju kortare tidsintervall mellan två dofter desto svagare blir gång nr 2. - ​ Om tidsintervallen är tillräckligt liten känner man inte den andra. ![[image-f457ebfbf290.png]] ![[image-b09685241767.png]] ![[image-c762a97eb74e.png]] - ​ Viktig för att kunna detektera nya lukter i realtid - Långvarig adaptation (timmar-dagar) - ​ Synaptisk plasticitet - ​ Vi har därmed ett doftminne. - ​ T.ex känner vi inte våra egna dofter eller hemma dock skulle vi märka om man glömde räkor i soporna - ​ Sociala kemosignaler – feromoner - Feromoner är kemiska ämnen som vi utsöndrar som kan påverka andras beteende eller fysiologi utan att vi medvetet uppfattar. - Feromoner detekteras av vomeronasalorganet. - ​ Människor saknar, vissa djur har. - Vissa feromoner kan dock omedvetet påverka oss t.ex - ​ Svett från stressiga situationer kan stimulera emotioner/empati - Samma gäller inte för svett från träning! - ​ Menstruationscykler kan synkroniseras mellan kvinnor. - ​ Tårar kan stimulera emotioner (men inte fejk-tårar!) - Feromoner kräver nära kontakt t.ex om man skakar hand eller liknande - ​ Större sannolikhet att de når luktepitelet! - ​ Covid - Viruset når CNS via luktepitelet och förstör odorantceller. - Trots att dessa celler normalt förnyas kontinuerligt kan vissa luktreceptorer ta tid att återbildas vilket fördröjer återupplevelsen av vissa lukter. - ​ Samverkan mellan lukt och smak - Mat- & luktupplevelse förekommer samtidigt och aktiverar samma strukturer såsom insula, amygdala och orbitofrontalcortex Frågor 1.​ Hur påverkas lukt under in- & utandning? Varför försvagas luktupplevelse hos dementa patienter? 2.​ Vad menas med lukt-adaptation, vilka typer, varför är den viktig? 3.​ Vad är feromoner? Hur detekteras de? Ge exempel hos människan. 4.​ Hur påverkar covid luktupplevelse, varför? Varför samverkar lukt och smak?