medical-notes/content/Fysiologi/Block 2 - Sensorik och Motorik/Gabriels anteckningar/Lukt och smak.md

source, lecture, block

source	lecture	block
Gabriels anteckningar	Lukt och smak	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

!

• ​ 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)

!

!

!

• ​ 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?

!

!

!

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.

!

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!

!

!

!

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)

!

!

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.

!

!

!

• ​ 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?