脑的化学传感器

脑的化学传感器

我们生存的外界环境，不仅有光和声的刺激，还有许多种重要的刺激，譬如化学物质的刺激就是其中之一。脑为了及时地获取环境中的化学刺激信息，还从中枢中发出了许多的神经纤维。这些感受化学刺激信息的感受装置，就成为脑检测环境的化学传感器。

人体最为重要的化学传感器，要数位于鼻腔黏膜中的嗅觉感受器和位于舌黏膜中的味觉感受器了。这些化学传感器对于我们安全地摄取食物、防止有害物质进入体内起着第一道检测关卡的作用。

嗅觉感受器感受的是某些化学物质的特殊气味，其感受细胞叫做嗅细胞。人的嗅细胞总数接近1亿个，位于上鼻道的嗅黏膜中，与其他部位的黏膜相比略呈微黄色，总面积大约为5厘米2。嗅细胞大体为纺锤形或圆瓶状，实质上就是中枢神经系统本身的一种双极神经细胞。它的树突伸入到嗅黏膜表面的黏液中，末端有5～6条长50～150微米的纤毛，称为嗅毛；轴突是一条细长的神经纤维。许多嗅细胞的轴突纤维汇集在一起，最后形成约20条嗅丝，穿进脑颅腔到达脑的嗅球，最后通向大脑的嗅觉中枢。

嗅觉形成的原理至今仍然是一个不解之谜。到现在已经提出过30多种关于嗅觉的假说，但仍无定论。

有人认为，物质的气味来自物质分子的振动。气味物质分子、原子的振动会发射出一定频率的电磁波。不管是气味物质分子的大小、结构如何，只要是振动的频率相似，就有差不多的气味。当气味分子与嗅细胞接触时，嗅细胞内的嗅色素就吸收气味分子发射的振动频率，经过神秘的能量转换后产生神经冲动，最后传到大脑的嗅觉中枢以后就使人产生了气味感觉。

也有许多的生理学家们认为，正如颜色感觉的形成有红、绿、蓝“三原色”一样，嗅觉的多种感觉也是由几种独立的基本气味混合形成的。心理学实验的结果认为有7种基本气味，它们分别能够选择性地兴奋各自的嗅细胞，从而形成各自的气味。而其他的气味则是由这7种基本气味混合形成的。

我们虽然不知道嗅觉到底是怎样形成的，但是关于嗅觉的特点还是很清楚的。高度灵敏是嗅觉的第一大特点。嗅觉的灵敏程度一般用嗅觉阈值来表示，即刚刚能够嗅到的气味分子在空气中的浓度。人的嗅觉感受性是非常高的，譬如甲硫醇这种物质，只要每毫升空气中存在1/25000000000毫克，我们就能闻到它。所以人们常把它混合到天然气里，一旦天然气管道稍有漏气，就能被我们感知到。人的嗅觉感受性虽然高度灵敏，但是比起某些动物来还是稍逊一筹的。众所周知，警犬的嗅觉是人类所望尘莫及的，公安人员常常利用警犬寻找某些物质或用于刑事破案。

极容易产生适应是嗅觉的第二大特点。当一种气味来到后，一开始感到气味很浓，稍过片刻就不再感到气味的存在了，这就是嗅觉的适应。俗话所说的“入芝兰之室久而不闻其香，入鲍鱼之肆久而不闻其臭”就是说的嗅觉适应现象。但是当对某一种气味适应以后，对于别的气味仍然很敏感，说明嗅觉的适应与嗅觉的疲劳不是一回事。

味觉的感受器是味蕾，主要分布于舌背部的表面和边缘，口腔和咽部的黏膜也有一点儿。味蕾位于味黏膜的上皮内，呈卵圆形，很像一个含苞待放的花蕾，因此称为味蕾。味蕾的直径约为1/30毫米，顶端有味孔开口在黏膜的表面。每个味蕾内大约有40个味觉细胞，味觉细胞的顶端有数根味毛通过味孔向外突出到口腔，味毛长2～3微米、粗02微米，是感受味觉的关键部位。每一个味觉细胞都有神经纤维与之相联系，并把味觉的兴奋信号传入中枢，最后输送到大脑皮质上产生味觉。

当有味道的、溶于水的化学物质作用到味觉细胞时，味觉细胞兴奋。每一个味蕾都对几种味道发生反应，让人很难理解怎么能够感觉出各种各样的味道来。其实，不同的味蕾对于不同味道的反应是不一样的。譬如，有的味蕾对于咸味反应最强烈，有的味蕾对于甜味反应最强烈，也有的味蕾对于酸味和咸味反应都很强烈等等。当不同的味蕾兴奋时，神经纤维将不同味蕾兴奋的信号传到大脑皮质味觉中枢，大脑根据各个味蕾传来兴奋的比例不同，最后综合整理的结果就形成了千奇百怪的味道。

根据心理学家们的研究发现，认为味觉是由酸、甜、苦、咸四种基本味觉组合而成的，其余的味觉都是由这四种基本味觉互相混合而产生的。对于四种基本味觉来说，不同的味觉的感受敏感性是不一样的，就数对于苦味的感受敏感性比较高。苦味的感受阈值最低（奎宁为000005％），酸味的感受阈值略高（盐酸为0007％），咸味的感受阈值更高（食盐0025％），以甜味的感受阈值最高（糖05％）。这一点非常有意义，一般说凡是有苦味的物质往往含有对身体有害的生物碱，如果某一食物的苦味太重，敏感的味觉就提醒人和动物有危险，不要再食用它们，从而成为防止有害物质进入身体内部的一道重要防线。

实验证明，舌的不同部位对于各种味觉的感受敏感性也是不一样的。在大多数情况下，舌尖对甜味的敏感性比较高，舌根对苦味的敏感性比较高，舌的两侧对酸味的敏感性比较高，而舌尖和两侧对于咸味都很敏感。

科学家们的研究还发现，舌对各种基本味觉的感受敏感性还受温度的影响，一般说来在20～30摄氏度时舌的感受性最为灵敏。小孩子的味蕾数量比较多，老年人味蕾变性、数目减少，成年人味蕾总数约为10000个。所以说小孩的味觉比较灵敏，老年人比较迟钝常常感到吃东西没有味道。

味觉和嗅觉都是由化学物质刺激而产生的感觉，同属于化学传感分析器。食物的气味可以影响味觉，食物的味道也可以影响气味，所以两种感觉在功能上是互相联系、互相影响、密切配合的。当一方受损发生功能减退，常常唇亡齿寒伤及另一方。人们在患感冒或患鼻炎时，常常感到吃东西没有味道就是这个原因。

人和动物从来都是选择吃有自己喜欢的味道的食物品种。对于食物味道的这种特殊偏好，很大程度上是身体对某种食物成分的需要。当身体需要某种物质时，就对这种物质的味道变得特别的敏感。科学家们利用大白鼠研究发现，当对动物注射过量的胰岛素以后，动物的血糖降低，这时候它们就对甜味更为敏感。当把动物的肾上腺切除以后，动物因尿液中排泄食盐较多而使体内缺乏食盐，这样的动物在选择饮水时，就不再选择清水，而是选择饮用有食盐的水，哪怕是食盐水的浓度很低，它们也能够品尝分辨出来。很显然这对于满足机体物质供应的需要，防止缺盐死亡是极为重要的。