Der Geruchsinn und die Analyse der „Düfte“

Klemm, Zach 2009

Das Riechepithel beim Menschen

Quelle: Spektrum der Wissenschaft, Dezember 1995Klemm, Zach 2009

Von der Nase zum Gehirn

Quelle: Spektrum der Wissenschaft, Dezember 1995 Quelle: Atlas der Anatomie, Weltbild VerlagKlemm, Zach 2009

Konvergenz

Quelle: Spektrum der Wissenschaft, Dezember 1995

10 - 100 Millionen Riechzellen

4000 Glomeruli

Klemm, Zach 2009

Olfaktorische Hüllzellen leiten die Axone zum Riechkolben

Klemm, Zach 2009

Riechzellen

Stützzellen

Basalzellen

Was ist ein Duftstoff ?

Alles was riecht

…und ein Duft ?

Eine komplexe Mischung

von Duftstoffen

Wie viele Duftstoffe gibt es?

"mehrere tausend"

"zehntausend"

"zigtausend"

1018

Das Riechsystem ist für eine unendlich große Zahl von Liganden (Duftstoffen) konzipiert.

Riechzellen exprimieren (bauen bzw. haben) nur eine Sorte von Duftstoffrezeptoren:

Klemm, Zach 2009

Ordnung: der Rezeptortyp bestimmt

Quelle: Biologie in unserer Zeit 35:302-310 (2005)Klemm, Zach 2009

Dr. Thomas Bozza, Northwestern University

Vom Riechepithel zum Bulbus olfactorius (Riechkolben)

Bulbus olfactorius

Riechepithel

Nasenhöhle Gehirn

Gefärbte Nervenzellen

Klemm, Zach 2009

Jeder Glomerulus ist für einen Rezeptortyp zuständig

Bulbus olfactorius

Riechepithel

Nasenhöhle

Riech-zellen

Mitral-zellen

Sieb-bein

Gehirn

Klemm, Zach 2009

Aktivitätsmuster im Riechkolben

Klemm, Zach 2009

Aktivitätsmuster im Riechkolben

Klemm, Zach 2009

Aktivitätsmuster im Riechkolben

Klemm, Zach 2009

Aktivitätsmuster im Riechkolben

Klemm, Zach 2009

Musteranalyse des sensorischen Signals

Klemm, Zach 2009

Kombinatorische Codierung der Geruchsinformation

Hexanon Benzaldehyd

Quelle: Friedrich, RW (2002) Trends in Neurosciences 25:487

Klemm, Zach 2009

Die vielfältigen Aufgaben des Riechsystems

Aroma

Analyse

Erinnerung

Entscheidung

SozialverhaltenKlemm, Zach 2009

?

• Riechzellen zeigen nur geringe Empfindlichkeit und Selektivität.

Zusammenfassung

• Das Riechepithel von Säugern enthält 10 – 100 Millionen Riechzellen.

• Riechzellen sind primäre Neuronen mit chemosensorischen Zilien.

• Riechzellen haben eine Lebensdauer von wenigen Wochen. Danach werden sie durch neue Zellen ersetzt.

• Etwa 1000 unterschiedliche Duftstoffrezeptoren binden Duftstoffe in den Zilien. Jede Riechzelle exprimiert nur ein Rezeptorgen.

• Die Aktivität der Riechzelle wird nach wenigen Sekunden beendet.

Zusammenfassung

• Durch den piriformen Cortex gelangt das Riechsignal zum Thalamus und von dort zum orbifrontalen Cortex.

• Durch Verschaltungen mit dem limbischen System greift das Riechsignal in endokrine Prozesse ein und beeinflusst zudem Emotionen und Erinnerungen.

• Die Geruchsinformation wird in räumlichen und zeitlichen Aktivitätsmustern der Glomeruli kodiert.

• Die Axone von Riechzellen gleicher Selektivität konvergieren auf die gleichen Glomeruli im Riechkolben.

• In den Glomeruli wird das olfaktorische Signal auf Mitralzellen (Infoüberbringer zum Gehirn) übergeben.

Klemm, Zach 2009