Следующая проблема заключалась в том, чтобы изучить формы молекул различных пахучих веществ с помощью методов современной стереохимии. Оказывается, используя дифракцию рентгеновских лучей, инфракрасную спектроскопию, электронно-зондовый анализ и целый ряд других методов, можно построить трехмерную модель молекулы.
Когда таким образом были построены молекулы всех соединений, обладающих камфарным запахом, оказалось, что все они имеют примерно одинаковую округлую форму и примерно одинаковый диаметр, равный семи ангстремам. Это означало, что рецепторный участок для камфарных соединений должен иметь форму полукруглой ниши такого же диаметра.
Таким же способом были построены и модели других «пахучих» молекул. Выяснилось, что мускусный запах характерен для молекул дискообразной формы с диаметром около 10 ангстрем. Приятный цветочный запах вызывается молекулами дискообразной формы с гибким хвостом, как у воздушного змея. Прохладный мятный запах вызывается молекулами клинообразной формы. Эфирный запах обязан своим происхождением палочковидным молекулам. В каждом из этих случаев рецепторный участок на нервном окончании, по-видимому, имеет форму и величину, соответствующую форме и величине молекул.
В настоящее время стереохимическая теория обоняния Монкриффа-Эймура является наиболее признанной. Она прошла целый ряд экспериментальных проверок, доказавших правильность ее основных положений. Эймур синтезировал несколько молекул определенных форм, и все они обладали предсказанным запахом.
Вкус съеденного нередко надолго остается во рту, даже если почистить зубы после еды, а почему запах исчезает сразу же, как только удаляется его источник? Этим вопросом задался профессор Дорон Лансет из Института Вейцмана (Израиль). Оказалось, что в обонятельном эпителии носа имеются два фермента, задача которых — устранять «старые» запахи и готовить рецепторные клетки к восприятию новых. Эти ферменты разрушают пахнущие молекулы. Профессор Лансет полагает, что различной у разных людей активностью этих ферментов, можно объяснить разную индивидуальную чувствительность к запахам: у кого-то некоторые запахи разрушаются в носу так быстро, что он не успевает их как следует воспринять.
Как измерить неизмеримое?
Надо измерять измеримое и сделать измеримым то, что еще не поддается измерению.
Галилео Галилей.
Речь в этой главе пойдет об исследовании органа обоняния. Вопрос этот также пока еще крайне запутан, хотя по количеству предложенных устройств и по оригинальности их конструкций ольфактометры (приборы для измерения обоняния) могут соперничать, пожалуй, только с вечным двигателем. И в том и в другом случае гораздо интереснее сама идея конструкции, чем, к сожалению, конечный результат.
Итак, нам предстоит познакомиться с ольфактометрией — наукой об измерении остроты обоняния (от латинских слов «ольфактио» — обоняние и «метрия» — измерение).
Простейший, древнейший и, как это ни печально — пока еще распространенный, несмотря на свою примитивность способ — непосредственное использование растворов пахучих веществ для измерения обонятельной чувствительности. Проще говоря, подносят к носу больного склянку с каким-либо пахучим раствором, открывают пробку и задают вопрос — чувствуете ли вы какой-либо запах? При этом определяют минимальную концентрацию водного, масляного или глицеринового раствора одного или нескольких пахучих веществ, вызывающую обонятельные ощущения. Предполагают, что концентрация паров пахучих веществ над жидкостью пропорциональна концентрации данного вещества в растворе.
При исследовании перед испытуемым ставят две задачи: регистрировать появление обонятельных ощущений вообще и суметь дифференцировать данный запах, так как порог распознавания всегда выше порога ощущения.
Прототипом большинства приборов для изучения обоняния является прибор, предложенный в 1892 году русским физиологом Н. А. Савельевым. Прибор Савельева состоял из двугорлой склянки, в которую наливают раствор пахучего вещества. В одно горлышко склянки вставлялась стеклянная трубка, доходившая до дна сосуда, а в другое — П-образная стеклянная трубка, соединявшая первую склянку со второй, от которой отходила разветвленная трубка с оливообразными насадками, приспособленными для введения в нос. Исследуемый вставлял в нос оливы и втягивал воздух, который проникал в сосуд через прямую трубку и, проходя предварительно через слой жидкости и насыщаясь пахучими веществами, попадал через П-образную трубку во вторую склянку, а оттуда — в нос. Изменяя концентрацию раствора, можно было достичь изменения концентрации паров пахучих веществ.
Вариантами прибора Савельева являлись весьма популярные как в нашей стране, так и за рубежом ольфактометры Хенинга и Эльсберга-Леви.
Прибор Хенинга состоял из большого числа двугорловых склянок, соединенных последовательно. Если соединить первую склянку со второй, концентрация пахучих паров уменьшится вдвое. Соединив вторую склянку с третьей, отключив ее от первой, можно понизить концентрацию паров в четыре раза и т. д. В каждой склянке имелось отверстие, через которое можно было нюхать воздух и определять ощущается ли там примесь пахучего вещества.
Прибор Эльсберга-Леви, предложенный в 1935 году, явился дальнейшим усовершенствованием прибора Савельева. Авторы решили вводить пары пахучих веществ в нос под давлением и притом в строго дозированных количествах.
Для этого они снабдили савельевскую склянку герметическим запором и предложили вводить в нее определенное количество воздуха при помощи шприца. Тем самым в склянке создавалось повышенное давление. В нос вставлялись оливы, зажимался выпускной клапан, и воздух, насыщенный парами пахучего вещества, поступал в носовые ходы. Измерение обонятельной чувствительности заключалось в определении минимального количества воздуха, которое нужно ввести при помощи шприца в склянку, для того, чтобы выходящая из нее струя воздуха вызвала бы при попадании в нос обонятельное ощущение.
Идея банки Эльсберга-Леви оказалась весьма плодотворной и с небольшими изменениями дожила до наших дней. Имеющийся в настоящее время на вооружении наших оториноларингологов, серийно выпускаемый ольфактометр модели Л. Б. Дайняк по существу представляет собой ту же самую банку Эльсберга-Леви, но упрятанную в кожух. На лицевой панели кожуха расположен манометр и обонятельные ощущения дозируются не в кубических сантиметрах, как предлагали Эльсберг и Леви, а единицах давления, в миллиметрах ртутного столба.
В 1927 году уже упоминавшийся нами в предыдущей главе немецкий физиолог Цваардемакер предложил очень оригинальный прибор, принципиально новой конструкции. Основная идея прибора заключалась в том, что втягиваемый в нос воздух предварительно проходил мимо легко измеримой поверхности, покрытой пахучими веществами, и насыщался его парами.
В первоначальном виде прибор состоял из стеклянной трубочки, один изогнутый конец которой вводился в нос, а другой вставлялся в полый цилиндр, сделанный из вещества, обладающего слабым запахом (каучука, воска, гуттаперчи и др.). Если трубка втянута в полость цилиндра, то воздух, прежде чем попасть в нос, проходит вдоль его внутренней стенки и приобретает соответствующий запах.
Величина площади соприкосновения воздуха с пахучим веществом определяется степенью выдвижения трубки. Чем эта величина больше, тем сильнее ощущается запах. Если исследовали запах жидкого вещества, в ольфактометр вставляли глиняный пористый цилиндр, предварительно пропитанный этой жидкостью. Для того, чтобы исследуемый не видел перемещения трубки, впереди цилиндра устанавливался экран, и цилиндр перемещали относительно трубки.
В 1932 году А. А. Ушаков разработал метод, основанный совершенно на другом принципе. Он брал полоски фильтровальной бумаги, пропитывал из пахучими веществами и помещал в герметически закрытые коробочки. После извлечения полоски бумаги из коробки она сохраняла некоторое время данный запах, но интенсивность его убывала. Ушаков определял промежуток времени, в течение которого больной продолжал улавливать этот запах и принимал его за меру обонятельной чувствительности. Если вы внимательно читали первую главу, то, наверное, помните, где используется данный принцип. Вспомнили? Совершенно верно, это принцип камертона. Острота слуха оценивается по времени ощущения звука затухающего камертона. Поэтому метод Ушакова иногда называют «обонятельным камертоном».