دستگاه بویائی

اهمیت تحولی

پیش از پرداختن به جزئیات این بعد حسی، بهتر است نخست به حس بویائی از نقطهٔ نظر تحولی بنگریم و تکامل آن را در گونه‌های دیگر جانداران بررسی کنیم.

بویائی یکی از ابتدائی‌ترین و مهمترین حواس است. اندام حس بویائی، مکان برجسته‌ای را در سر اشغال کرده که برای حسی که می‌بایست راهنمای جاندار باشد مکان مناسبی است. بویائی راهی مستقیم‌تر از حس‌های دیگر به مغز دارد، چون گیرنده‌های آن که در حفرهٔ بینی جای دارند بدون سیناپس مستقیماً به مغز متصل می‌شوند. افزون بر این، برخلاف گیرنده‌های بینائی و شنوائی، گیرنده‌های بویائی، بدون واسطه با محیط در ارتباط هستند، یعنی در حفرهٔ بینی قرار دارند بی‌آنکه حفاظتی در جلو داشته باشند (مقایسه کنید با گیرنده‌های بینائی که پشت قرنیه قرار دارند و گیرنده‌های شنوائی که توسط گوش خارجی و گوش میانی محافظت می‌شوند).

بویائی (یا شامه) به بقاء نوع انسان کمک می‌کند، وجود آن برای تشخیص غذای فاسد یا گازهای سمی هوا ضرورت دارد، و نقص آن ممکن است به کم‌اشتهائی منجر شود. علاوه بر این، بقای بسیاری از حیوان‌ها در گرو حس بویائی است. تعجب‌آور نیست که در مقایسه با انسان، در گونه‌های دیگر جانداران، منطقهٔ وسیع‌تری از قشر مخ به بویائی اختصاص یافته است. در ماهی، قشر بویائی مخ تقریباً تمامی نیمکره‌های مخ را تشکیل می‌دهد، در سگ تقریباً یک‌سوم، و در انسان فقط حدود یک‌بیستم قشر مخ را. این تفاوت‌ها در قشر بویائی مخ با تفاوت‌هائی در حساسیت بویائی بین گونه‌های جانداران ارتباط دارند. با استفاده از این توانائی بویائی برتر، هم ادارهٔ پست و هم ادارهٔ گمرک ایالات متحدهٔ آمریکا، سگ‌هائی را تربیت کرد‌ه‌اند که می‌توانند بسته‌های ناگشوده را از نظر وجود هروئین وارسی کنند. همچنین سگ‌های پلیس که آموزش ویژه دیده‌اند می‌توانند مواد منفجرهٔ پنهان را با بوکشیدن پیدا کنند.

چون بویائی در گونه‌های دیگر جانوران تا این حد تکامل یافته است، اغلب به‌صورت ابزار اصلی ارتباط به‌کار گرفته می‌شود. حشرات و برخی جانوران تکامل‌یافته‌تر، مواد شیمیائی به‌نام فرومون (pheromone) ترشح می‌کنند که در هوا منتشر گردد تا سایر اعضاء آن‌ گونهٔ جانوری آن را دریافت کنند. مثلاً حشرهٔ بید ماده می‌تواند فرومونی آنچنان قوی آزاد کند که نرهای این حشره از فاصلهٔ چند کیلومتری به‌طرف او کشیده شوند. آشکار است که نر این حشره تنها به فرومون پاسخ می‌هد نه به دیدار جنس ماده. زیرا وقتی حشرهٔ ماده در یک محفظهٔ سیمی از دید حشرهٔ نور دور می‌ماند، حشرهٔ نر باز هم به‌سوی او کشیده می‌شود. حال اگر حشرهٔ ماده در محفظه‌ای شیشه‌ای قرار گیرد و کاملاً قابل مشاهده باشد ولی بوی فرومون به بیرون نفوذ نکند، دیگر حشرهٔ نر به‌سوی او نمی‌رود.

حشره‌ها به‌وسیلهٔ بو نه تنها از 'عشق' که از مرگ نیز یکدیگر را خبر می‌کنند. وقتی مورچه‌ای می‌میرد موادی که در نتیجهٔ فساد بدنش حاصل می‌شود مورچگان دیگر را وا می‌دارد که جسد او را به تودهٔ زباله در بیرون لانه منتقل کنند. اگر در آزمایشی مورچهٔ زنده‌ای به مواد شیمیائی حاصل از فساد بدن مورچهٔ مرده آغشته شود، سایر مورچگان او را به‌محل زباله می‌برند و وقتی هم دوباره لانه برگردد باز به تودهٔ زباله انتقال داده می‌شود. این تلاش برای 'تدفین نابهنگام' تا زمانی‌که 'بوی مرگ' زائل نشود، ادامه می‌یابد (ویلسون - Wilson در ۱۹۶۳).

آیا بقایاء این نظام ابتدائی خبررسانی در انسان نیز هنوز وجود دارد؟ آزمایش‌ها نشان می‌دهند که برمبنای بوی بدن، ما می‌توانیم لااقل خود را از سایرین و زن را از مرد تمیز دهیم. در پژوهشی هر آزمودنی زیرپیراهنی را به‌مدت ۲۴ ساعت می‌پوشید، بی‌آنکه در این مدت استحمام کند یا از مواد بوگیر (deodorant) استفاده کند. در پایان این مدت، زیرپیراهن‌ها توسط آزمایشگر جمع‌آوری می‌شدند. آزمایشگر سپس به‌هر آزمودنی سه زیرپیراهنی می‌داد و آزمودنی آنها را بو می‌کرد. از این سه زیرپیراهنی یکی متعلق به خودآزمودنی بود، دومی را مردی پوشیده بود و سومی را زنی. تنها برمبنای بو، بیشتر آزمودنی‌ها می‌توانستند بگویند کدام زیرپیراهنی را خودشان پوشیده بودند، کدام را زنی پوشیده بود و کدام را مردی (راسل - Russell در ۱۹۷۶). بررسی‌های دیگر بر این اشاره دارند که شاید نکات بسیار ظریفی را توسط بود منتقل می‌کنیم. مثلاً، به‌نظر می‌رسد زنانی که با هم زندگی یا کار می‌کنند از طریق بو از چرخهٔ زمان قاعدگی یکدیگر آگاه می‌شوند، و این آگاهی سبب می‌شود در درازمدت دورهٔ قاعدگی آنها تاحدودی همزمان شود و با هم آغاز گردد (راسل، سویتز - Switz، و تامسون - Thompson در ۱۹۸۰؛ مک‌کلینتاک - MacClintock در ۱۹۷۱).

دستگاه بویائی

محرک حس بویائی، مولکول‌های فرار آزاد شده از مواد هستند که در هوا به حرکت درمی‌آیند و به‌مجرای بینی وارد می‌شوند (شکل گیرنده‌های بویائی). ضمناً این مولکول‌ها باید قابل حل در چربی باشند زیرا گیرنده‌های بویائی را ماده‌ای شبیه چربی پوشانده است.

دستگاه بویائی تشکیل شده است از: گیرنده‌ها که در مجرای بینی جای دارند، مناطقی از مغز و گذرگاه‌های عصبی رابط. گیرنده‌های بویائی در انتهای مجرای بینی قرار دارند. وقتی مولکول‌های مواد بویا با مژک‌های (cilia) (ساختارهای موئین) این گیرنده‌ها تماس پیدا کنند تکانه‌ای الکتریکی ایجاد می‌شود که همان فرآیند نیروگردانی است. این تکانه از طریق رشته‌های عصبی به پیاز بویائی (olfactory bulb) می‌رسد که منطقه‌ای است در مغز درست زیر قطعهٔ پیشانی. پیاز بویائی نیز به قشر بویائی مخ، واقع در بخش درونی قطعه‌های گیجگاهی مغز، متصل است (جالب است که بین پیاز بویائی و بخشی از قشر مخ که در تشکیل حافظه‌های درازمدت دخیل است، ارتباط مستقیم وجود دارد. این نکته شاید همخوان با این اندیشه باشد که بوی مشخصی می‌تواند سهم مؤثری در بازیابی یک خاطره‌ٔ قدیمی داشته باشد).

احساس شدت و کیفیت

حساسیت انسان به‌شدت بو کاملاً تابع مادهٔ محرک بو است. آستانهٔ مطلق بویائی می‌تواند بسیار پائین باشد و به‌حد یک بخش از مادهٔ بویا در ۵۰ میلیون بخش از هوا برسد، با وجود این، همان‌طور که قبلاً گفتیم حساسیت آدمیان به‌ بو بسیار کمتر از سایر جانداران است. مثلاً سگ می‌تواند بوهائی را با غلظتی صد بار کمتر از آنچه برای انسان قابل تشخیص است، تمیز دهد (مولتون - Moulton در ۱۹۷۷). پائین‌بودن حساسیت انسان به بو در مقایسه با سایر جانداران به این علت نیست که گیرنده‌های بویائی ما کمتر حساس هستند بلکه به این علت است که ما گیرنده‌های بویائی کمتری داریم. مثلاً در مقابل حدود یک میلیارد گیرندهٔ بویائی در سگ، آدمی فقط ۱۰ میلیون گیرندهٔ بویائی دارد.

اگرچه انسان کمتر از سایر جانوران وابستهٔ بویائی است، با وجود این می‌تواند بوهای بسیار مختلفی را حس کند. برآوردها متفاوت هستند ولی به‌نظر می‌رسد هر فرد سالم بتواند بین ۱۰۰۰۰ تا ۴۰۰۰۰ بوی مختلف را تمیز دهد، و در این مورد زنان به‌طور کلی از مردان تواناتر هستند (کین - Cain در ۱۹۸۸). متخصصان تشخیص بوی عطر احتمالاً بویائی تیزتری دارند و شاید بتوانند ۱۰۰۰۰۰ بوی مختلف را تمیز دهند (داب - Dobb در ۱۹۹۱). به‌علاوه، اطلاعاتی نیز در دست است درباره اینکه دستگاه بویائی از لحاظ زیست‌شناختی چگونه کیفیت بو را رمزگردانی می‌کند. معلوم شده است که در این زمینه با وضعی کاملاً متفاوت از بینائی سروکار داریم. در حالی‌که برای رمزگردانی رنگ سه گیرنده کفایت می‌کند، به‌نظر می‌رسد در بویائی چندین نوع گیرندهٔ مختلف دخالت داشته باشند که با توجه به پژوهش‌های اخیر تخمین ۱۰۰۰ نوع گیرنده مختلف بویائی چندان هم غیرمنطقی نیست (باک - Buck و آکسل - Axel در ۱۹۹۱). هر نوع گیرنده به‌جای رمزگردانی یک بوی خاص ممکن است به بوهای بسیار متفاوت پاسخ دهد (میتوز - matthews در ۱۹۷۲). بنابراین، حتی در این دستگاه حسی که از نظر انواع گیرنده بسیار غنی است، رمزگردانی کیفیت ممکن است تاحدودی تابع الگوی فعالیت عصبی باشد.