уровни абстракции

Откуда я это почувствовал? Запахи, часть 2

Продолжение поста с описанием функций обоняния, переходим к технике. Вы вошли в комнату, где кто-то варит кофе.

1️⃣ Для того чтобы попасть к нам в нос любое вещество сначала должно быть растворено в воздухе. Это ограничивает пахучие соединений по массе – тяжелые не летают. При этом летучесть зависит от температуры, поэтому горячая еда и напитки ароматнее, а некоторые духи звучат только на коже. Так, с поверхности чашки кофе испаряются десятки разных соединений –кетонов, кислот, альдегидов и соединений серы.

В каждом нашем вдохе 3-4 литра воздуха. Азот, кислород и CO2 запаха не имеют, а вот соединения из чашки кофе создают заметные ароматы даже в концентрации ~0.001%. Они попадают в носоглотку, растворяются в тонкой пленке воды на слизистой обонятельного эпителия — чувствительной области, покрытой рецепторами. Эпителий находится довольно глубоко в носовой полости, чуть ниже глазных яблок, то есть сам нос в обонянии участвует только как входное отверстие.

2️⃣ Эпителий покрыт обонятельными или олфакторными рецепторами — это сложные белки, которые и определяют наш обонятельный диапазон. Они как антенны одним концом ловят молекулы, а другим закреплены на нервной клетке.

У нас, недонюхов, в носу около 1-6 миллионов обонятельных клеток, у собак их больше 200 млн. И если все нервные клетки, связанные с восприятием цвета, можно разделить на 3 типа (красные, синие, и зеленые), разных рецепторов вкуса у нас 5 (сладкий-кислый-соленый-горький-умами), а звук и вовсе условно двумерный (интенсивность и частота колебания барабанной перепонки), то разных типов обонятельных рецепторов около 400. Это одна из причин, почему обоняние до сих пор не оцифровано приборами – если в каждом пикселе экрана нужно 3 диода (RGB), то каждый электронный нос должен состоять из 200-400 сенсоров, а это просто технически сложно.

То есть пространство обонятельных образов 400-мерно, что конечно все еще меньше 1000+ измерений в языковых моделях, но интуитивно кажется что в тексте можно закодировать намного больше информации, чем в запахах. При этом ученые до сих пор не могут понять, сколько разных молекул способен почувствовать человеческий нос, оценки рознятся от 10 000 до бесконечности. А уж комбинаций из этих молекул, то есть разных ароматов, с которыми мы можем столкнуться в жизни на порядки больше, как минимум триллион 🤯

Другая проблема в том, что каждый из этих рецепторов связывается не с одним соединением, а с целым спектром и реагирует на него со своей интенсивностью, что делает обоняние намного сложнее даже вкуса, где рецепторы более изолировано отвечают за отдельные характеристики. То есть у нас нет отдельных рецепторов на запах кофе и даже на все пряные или фруктовые запахи, эти концепции появляются позже в мозге, но не при контакте со стимулом.

Спектр чувствительности всех обонятельных рецепторов определяет то, что мы вообще можем почувствовать. При этом до сих пор не до конца понятно, почему одни молекулы — имеют запах, а другие нет. Сначала считалось, что дело в размере молекулы, потом - в форме, дальше в наличии определенных химических групп. Сейчас кажется, что важно всё, но стройной модели обоняния все еще нет. То есть если нарисовать на бумаге новое соединение предсказать его запах теоретически почти невозможно, хотя исследования в этом направлении ведутся.

3️⃣ При соединении с подходящей олфакторной молекулой из чашки кофе каждый рецептор активируется и запускает механизм формирования электрического импульса. Начиная с этого момента химическая информация условно "оцифрована" и дальше передается в виде электрических сигналов через транспортные нейроны как по проводам, пока не попадает в мозг.

Пост уже достаточно длинный, так что психофизику обоняния оставлю на следующий раз. Все описанное выше происходит параллельно во всех миллионах рецепторов 400 разных видов примерно за 0.1-0.5 секунд после того, как мы зашли в комнату с кофе, так что не только тут, но и в каждом акте обоняние мы обрабатываем внушительные объемы информации.

#senses #air

www.group-telegram.com/sg/levels_of_abstraction.com/22

796 viewsedited  Feb 25, 2024 at 10:48

Откуда я это почувствовал? Запахи, часть 2

Продолжение поста с описанием функций обоняния, переходим к технике. Вы вошли в комнату, где кто-то варит кофе.

1️⃣ Для того чтобы попасть к нам в нос любое вещество сначала должно быть растворено в воздухе. Это ограничивает пахучие соединений по массе – тяжелые не летают. При этом летучесть зависит от температуры, поэтому горячая еда и напитки ароматнее, а некоторые духи звучат только на коже. Так, с поверхности чашки кофе испаряются десятки разных соединений –кетонов, кислот, альдегидов и соединений серы.

В каждом нашем вдохе 3-4 литра воздуха. Азот, кислород и CO2 запаха не имеют, а вот соединения из чашки кофе создают заметные ароматы даже в концентрации ~0.001%. Они попадают в носоглотку, растворяются в тонкой пленке воды на слизистой обонятельного эпителия — чувствительной области, покрытой рецепторами. Эпителий находится довольно глубоко в носовой полости, чуть ниже глазных яблок, то есть сам нос в обонянии участвует только как входное отверстие.

2️⃣ Эпителий покрыт обонятельными или олфакторными рецепторами — это сложные белки, которые и определяют наш обонятельный диапазон. Они как антенны одним концом ловят молекулы, а другим закреплены на нервной клетке.

У нас, недонюхов, в носу около 1-6 миллионов обонятельных клеток, у собак их больше 200 млн. И если все нервные клетки, связанные с восприятием цвета, можно разделить на 3 типа (красные, синие, и зеленые), разных рецепторов вкуса у нас 5 (сладкий-кислый-соленый-горький-умами), а звук и вовсе условно двумерный (интенсивность и частота колебания барабанной перепонки), то разных типов обонятельных рецепторов около 400. Это одна из причин, почему обоняние до сих пор не оцифровано приборами – если в каждом пикселе экрана нужно 3 диода (RGB), то каждый электронный нос должен состоять из 200-400 сенсоров, а это просто технически сложно.

То есть пространство обонятельных образов 400-мерно, что конечно все еще меньше 1000+ измерений в языковых моделях, но интуитивно кажется что в тексте можно закодировать намного больше информации, чем в запахах. При этом ученые до сих пор не могут понять, сколько разных молекул способен почувствовать человеческий нос, оценки рознятся от 10 000 до бесконечности. А уж комбинаций из этих молекул, то есть разных ароматов, с которыми мы можем столкнуться в жизни на порядки больше, как минимум триллион 🤯

Другая проблема в том, что каждый из этих рецепторов связывается не с одним соединением, а с целым спектром и реагирует на него со своей интенсивностью, что делает обоняние намного сложнее даже вкуса, где рецепторы более изолировано отвечают за отдельные характеристики. То есть у нас нет отдельных рецепторов на запах кофе и даже на все пряные или фруктовые запахи, эти концепции появляются позже в мозге, но не при контакте со стимулом.

Спектр чувствительности всех обонятельных рецепторов определяет то, что мы вообще можем почувствовать. При этом до сих пор не до конца понятно, почему одни молекулы — имеют запах, а другие нет. Сначала считалось, что дело в размере молекулы, потом - в форме, дальше в наличии определенных химических групп. Сейчас кажется, что важно всё, но стройной модели обоняния все еще нет. То есть если нарисовать на бумаге новое соединение предсказать его запах теоретически почти невозможно, хотя исследования в этом направлении ведутся.

3️⃣ При соединении с подходящей олфакторной молекулой из чашки кофе каждый рецептор активируется и запускает механизм формирования электрического импульса. Начиная с этого момента химическая информация условно "оцифрована" и дальше передается в виде электрических сигналов через транспортные нейроны как по проводам, пока не попадает в мозг.

Пост уже достаточно длинный, так что психофизику обоняния оставлю на следующий раз. Все описанное выше происходит параллельно во всех миллионах рецепторов 400 разных видов примерно за 0.1-0.5 секунд после того, как мы зашли в комнату с кофе, так что не только тут, но и в каждом акте обоняние мы обрабатываем внушительные объемы информации.

#senses #air

BY уровни абстракции