Jak działa psi węch? Od zapachu do emocji

Feromony poprzez pobudzanie receptorów VNO wpływają na zachowanie zwierząt, tj. pobudzają agresję, stymulują wokalizację ultradźwiękową, a przede wszystkim są wyjątkowo ważne podczas godów (wabienie) oraz wychowywania potomstwa. Udowodniono, że po usunięciu narządu Jacobsona u samców myszy zmniejsza się agresja wobec innych samców oraz można zaobserwować spadek aktywności seksualnej (brak zainteresowania samicą), a także zaprzestanie emitowania ultradźwięków (40).

Jakość węchu niekoniecznie wiąże się z posiadaniem obydwu narządów węchu. U świń, gdzie feromony pełnią bardzo ważną funkcję, udowodniono, że pomimo wycięcia VNO wciąż są w stanie analizować feromony (32). Według badań przeprowadzonych przez Asproni et al. (2014) zmniejszenie funkcji narządu lemieszowego u świń może jednak wiązać się ze spadkiem umiejętności społecznych – w badaniu odkryto pozytywną korelację pomiędzy stopniem uszkodzenia VNO w procesie zapalenia a ilością zadrapań skóry u tych zwierząt.

Badania Lindy B. Buck i Richarda Axela wiele wniosły do osmologii, bowiem odkryli oni wielką rodzinę genów kodujących receptory odorantów. Co najciekawsze, u myszy wykryto ok. 1000 genów kodujących receptory zapachowe, z czego 638 to pełne geny kodujące funkcjonalne białka, które stanowią 3-5% genomu myszy. U człowieka zaś zidentyfikowano 339 pełnych genów kodujących białka (co stanowi 2% z ok. 30 tys. wszystkich genów człowieka), należących do 172 receptorów zapachowych (34). Poza odkryciem wielogenowej rodziny kodującej receptory zapachowe, badania prowadzone przez Buck i Axela wykazały, że pobudzenie neuronów węchowych zachodzi poprzez uruchomienie ścieżki sygnalizacji wewnątrzkomórkowej, ściśle związanej z aktywacją receptorów sprzężonych z białkiem G o siedmiu domenach przenikających błonę komórkową (26).

Przekształcanie sygnału chemicznego w impuls elektryczny

Przyłączenie cząsteczki zapachowej do receptora powoduje zamianę GDP na GTP w podjednostce α i dysocjację białka G na podjednostkę α z przyłączonym GTP oraz na kompleks podjednostek ƒβγ. Podjednostka α z przyłączonym GTP aktywuje cyklazę adenylową (27). Sprzężone z receptorami węchowymi białka G wiążą nukleotydy guaninowe (GTP lub GDP) i stąd ich nazwa. Zbudowane są z trzech różnych podjednostek: α,β,γ. Są one ze sobą połączone, kiedy białko G jest w postaci nieaktywnej. Do podjednostki α jest przyłączany GDP ‒ następuje pobudzenie receptora wpływające na białko G i zmienia w nim GDP na GTP. Teraz podjednostka α z przyłączonym GTP jest białkiem stymulatorowym, wiążącym i aktywującym białko efektorowe ‒ cyklazę adenylową (katalizator wytwarzania AMP z ATP). Wzrost poziomu cAMP powoduje otwarcie kanałów kationowych zależnych od cAMP, a w związku z tym depolaryzacji czuciowego neuronu węchowego. W ten sposób sygnał chemiczny zostaje zamieniony w impuls elektryczny.

Węchomózgowie

Węchomózgowiestanowi filogenetycznie najstarszą część mózgowia. Informacja przenoszona jest z guzka węchowego do wyższych pięter układu nerwowego. Szlaki węchowe kończą się w polach węchowych kory mózgowej: polu przedgruszkowatym oraz polu okołomigdałowatym. To tu powstają odczucia węchowe umożliwiające identyfikację różnego rodzaju zapachów. Pobudzenia węchowe dochodzą też do podwzgórza i innych struktur tzw. układu rąbkowego (zakrętu hipokampa i jądra migdałowatego w głębi płata skroniowego) (27, 28, 29, 31). Komórki receptorowe odznaczają się różnym stopniem specjalizacji, przez co każda komórka może być czuła na inne substancje chemiczne (35).

Różnice pomiędzy identyfikacją, dyskryminacją a detekcją

Pojęcia identyfikacji, dyskryminacji i detekcji odnoszą się do trzech aspektów funkcjonowania węchu. Identyfikacja dotyczy sposobu rozróżniania i oceny stopnia poprawnego rozpoznawania zapachów (pamięć trwała). Dyskryminacja zaś odpowiada za prawidłowy sposób rozróżniania pomiędzy takimi samymi a różnymi zapachami (selekcja i wyszukiwanie różnic). Detekcją nazywamy wrażliwość węchową, czyli próg wyczuwalności określonej substancji zapachowej. Polega na wykrywaniu przez narząd węchu określonej (wcześniej zapamiętanej) substancji zapachowej.

W przypadku psów wykorzystywanych w dziedzinie osmologii uczy się sygnalizowania danego zapachu (np. narkotyków) za pomocą wyuczonego sposobu zachowania się psa (np. szczekania, siadania, wskazywania nosem). Wrażliwość na zapachy zależy od funkcjonowania niższych struktur szlaku węchowego, co potwierdza korelacja między wielkością opuszki węchowej a wyczuwalnością progową zapachów (36), zaś identyfikacja i dyskryminacja zapachów angażują wyższe struktury korowe ( 37, 38, 39). Podsumowując, identyfikacja węchowa jest to rozpoznawanie zapachów i nadawanie im znaczenia (czyli np. wskazanie próbki i nazwanie, co to za zapach). Dyskryminacja węchowa to szukanie różnic i podobieństw między zapachami (czyli np. dany zapach jest intensywniejszy niż poprzedni). Detekcja węchowa polega na wykrywaniu określonego zapachu, w różnych jego stężeniach (czyli np. jest lub nie ma w danym szeregu zapachowym tego konkretnego zapachu).

Podsumowanie

Na prawidłowo funkcjonujący zmysł węchu u psów składa się wiele wysoce wyspecjalizowanych elementów, a wykorzystanie tego narzędzia w pracy z psami rodzi wiele możliwości. Świadomość znaczenia tego zmysłu dla zwierzęcia powinna być brana pod uwagę w codziennym kontakcie z nim. Świat zapachów, ich różnorodność oraz charakterystyczny dla psa odbiór jest dziedziną, w której do tej pory pozostaje wiele niewiadomych i duże pole do dalszych badań.