Geruch und Geschmack – Olfaktorik und Gustatorik – wurden in der Fachschaft sehr lange getrennt betrachtet. Der vor ungefähr 15 Jahren aufgekommene integrative Forschungsansatz führte jedoch dazu, dass Untersuchungen zu Zusammenhängen zwischen Geruch und Geschmack intensiviert wurden.

Die Riechzone ist im Bereich der oberen Nasenmuschel lokalisiert. Feine Riechnerven gehen durch kleinste Öffnungen der inneren Schädelbasis zur oberen Nasenmuschel. An dessen Ende sind die Sinneszellen mit ihren Rezeptoren lokalisiert. Die Riechstoffe sind im Schleim gelöst und können nur so wahrgenommen werden. Um mehr über den Geschmack zu erfahren, lesen Sie unseren Artikel zur Geschmackswahrnehmung. In diesem wird erklärt, dass der Geschmack eine stark emotionale Komponente besitzt. Dies ist beim Geruch nicht anders. Die emotionale Komponente kommt daher, dass das Olfaktorische Sinnessystem gerade bei heftigen, prägenden Gerüchen ein ausgeprägtes Langzeitgedächtnis besitzt. Riecheindrücke adaptieren jedoch auf Rezeptorebene sehr schnell. Es gibt also eine schnelle De-Sensitivierung der Rezeptormoleküle. Das merken Sie, wenn Sie für längere Zeit einem penetranten Geruch ausgesetzt sind. Zu Beginn ist der Geruch fast betäubend, doch schon nach wenigen Minuten nimmt die Intensität des Geruchs deutlich ab. Die schnelle Adaptation ist auch auf Spüldrüsen zurückzuführen. Diese sorgen dafür, dass gelöste Geruchsstoffe schnell weitergespült werden.

Um den Geruch zu verstehen, braucht es einige Grundlagen zu den Rezeptoren und zur neuralen Verarbeitung. Der Mensch besitzt ungefähr 1000 Geruchsrezeptoren. Diese Rezeptoren gehören zu den spezifischsten überhaupt. Jede Sinneszelle exprimiert nur einen Rezeptortypen. Es gibt mehr Gerüche als Geruchsrezeptoren. Das lässt darauf schliessen, dass ein Geruch keine Einzelerkennung ist. Es ist anatomisch gar nicht möglich, einen einzigen Geruchsstoff zu erfassen und zu bestimmen. Die Geruchswahrnehmung ist immer eine komplexe Zusammensetzung aus mehreren Geruchsmolekülen. Die neurale Verarbeitung des Geruchs erfolgt an zwei Orten. Ein Anteil geht zum sogenannten Uncus; das ist die klassische Verarbeitung des Geruchs. Hervorzuheben ist jedoch auch die Weiterleitung zum Limbischen System. Das ermöglicht eine emotionale Bewertung des Geruches.

Nun sind die Grundlagen zur Olfaktorik erklärt und die Zusammenhänge zwischen Olfaktorik und Gustatorik können vertieft werden. Der erste bereits erwähnte Zusammenhang liegt darin, dass beide Systeme eine ausgeprägte emotionale Komponente haben. Hinzu kommt, dass beide Sinnessysteme evolutionär ein ähnliches Ziel verfolgen, denn beide dienen der Nahrungsauswahl und sind somit gewissermassen “Absicherungssinne“. Wenn eines der beiden Sinnessysteme die Nahrungszufuhr verweigert, wird in der Regel davon abgelassen, da diese Nahrung in der Regel eine Gefahr birgt. Der Geruch dient noch einer weiteren Absicherung: Er ist wichtig bei menschlichen Interaktionen und vollzieht eine meist unbewusste Bewertung des Gegenübers.

Das Zusammenspiel von Geruch und Geschmack kommt durch die anatomische Nähe zustande. Wenn Sie etwas essen, nehmen Sie das Essen vor der Einnahme als Geruch wahr und nur kurze Zeit später als Geschmack. Das Gehirn verarbeitet diese Sinneseindrücke zwar separat, kann sie uns jedoch nicht als separate Informationen vermitteln. Das Gehirn verknüpft also die zuvor getrennt verarbeiteten Sinneseindrücke. Anhand einer leichten Störung lässt sich das enge Zusammenspiel zwischen Geruch und Geschmack nachweisen. Bei einer Erkältung, die eine verstopfte Nase verursacht, schmeckt das Essen sehr fade. Das betrifft aber genau genommen nicht den Geschmack, sondern die Geruchskomponente des Hybrids aus Geschmack und Geruch. Wenn der Geruchsanteil fehlt, verfälscht das die Wahrnehmung des Essens.

Für das Verständnis ist wichtig, dass Geruchsstoffe auch über den Mund zur Riechschleimhaut gelangen können. Das wird ermöglicht durch die hintere Nasenöffnung, die eine Verbindung zum Pharynx bildet. Diese hintere Nasenöffnung heisst Choane. Dies ist der Grund, weshalb man schlechte Gerüche nicht ganz umgehen kann, indem man durch den Mund atmet. Es ist also nicht so, dass Gerüche bei der Nahrungszufuhr nur in der Zeit vor der Einnahme vermittelt werden, sondern auch wenn die Nahrung gekaut wird – durch ebendiese Überleitung von Geruchsstoffen vom Mund in Richtung der Nasenschleimhaut.

Jil Toman

Jil Toman

Student Humanmedizin
Medizinischer Content-Provider (MED4LIFE)

Unser Auge ist das wichtigste Sinnesorgan, da es ungefähr 70% aller Sinneseindrücke verarbeitet. Es muss aus Lichtstrahlen ein elektrisches Signal kreieren und daraus ein korrektes Bild erstellen. Das Auge besteht aus sehr vielen kleinen Strukturen, die funktionell integriert und voneinander abhängig sind. Grob kann man den dioptrischen Apparat von unterstützenden Strukturen unterscheiden. Der dioptrische Apparat besteht aus der Hornhaut, der Linse und dem Glaskörper. Alle Anteile des dioptrischen Apparats müssen absolut durchsichtig sein, da dort das Licht das Auge durchdringt.

Das Licht wird auf der Retina (Netzhaut) verarbeitet, welche aus zehn (!) Schichten besteht. Die Netzhaut hat nebst ihrer Vielschichtigkeit noch weitere aussergewöhnliche Eigenschaften. Es gibt zwei wichtige Punkte auf der Retina. Der erste ist der blinde Fleck; der Ort, an dem der Nervus opticus beginnt. Dort kann kein Licht verarbeitet werden.  Von dort führen Nervenfasern weg, welche im Sehnerv (Nervus opticus) zusammenkommen. Der Sehnerv läuft zum Gehirn und bildet das optische Chiasma. Im optischen Chiasma kreuzt ein Teil der Fasern. Der zweite wichtige Punkt ist der Ort des schärfsten Sehens, die Fovea centralis. Das ist ein ganz kleiner Bereich auf der Retina, der in der Nähe der Sehachse liegt. Dort sind die Zapfen sehr stark konzentriert und dies ermöglicht ein farbiges Bild mit scharfer Auflösung. Daher orientieren wir unsere Augen permanent so, dass der Strahlengang des Lichts auf die Fovea centralis fällt.

Weiter oben wurde der dioptrische Apparat aufgegriffen. Das sind alle Anteile des Auges, die das Licht brechen. Daher müssen sie absolut durchsichtig sein, damit sie den Strahlengang nicht verfälschen. Der Glaskörper bildet den grössten Anteil des Auges, da er den gesamten Raum zwischen Linse und Retina ausfüllt. Weil er komplett durchsichtig sein muss, besteht er zu 99% aus Wasser. Zudem erzeugt der Glaskörper einen intraokulären Druck, also ein Druck im Auge. Dieser Druck ist nötig, um die Retina optimal aufzuspannen und an die ihr angrenzende hintere Schicht zu drücken. Damit das Licht, das durch den Glaskörper auf die Retina gelangt, optimal verarbeitet werden kann, darf es nicht gestört werden. Gefässe wären hierbei ein massiver Störfaktor und würden die Lichtstrahlen verfälschen. Daher gibt es das faszinierende Phänomen, dass die Gefässe der Retina um die Fovea angeordnet sind, sich jedoch nicht vor die Fovea und somit in den Hauptstrahlengang begeben.

Aufbau des Auges

Der Prozess der Verarbeitung von Lichtwellen ist die Phototransduktion. Dabei treffen Lichtstrahlen mit Lichtgeschwindigkeit auf die Netzhaut. Auf der Netzhaut gibt es Stäbchen, welche das Schwarz-Weiss-Sehen ermöglichen, und Zapfen, welche dem Farbsehen dienen. Die kleinste Einheit der Lichtstrahlen sind die sogenannten Photonen. Sie treffen auf die Zapfen und werden verarbeitet. Vereinfacht funktioniert der Prozess folgendermassen: Die Photonen werden von den Zapfen oder Stäbchen (Photorezeptoren), welche spezialisierte Neuronen sind, aufgenommen und weiterverarbeitet. Hier geschieht also der Übertritt von einem Lichtsignal in ein elektrisches Signal, da fortan Neuronen die Information weiterleiten.

Die Information der Zapfen und Stäbchen wird in der Retina auf ein zweites Neuron umgeschaltet und dann auf ein Drittes. Daher kommt die Vielschichtigkeit der Retina. Nebst den drei Neuronenschichten gibt es noch verschiedene unterstüzende Schichten. Beispielsweise ist die äusserste Schicht das Pigmentepithel. Es nimmt Photonen auf, die weder von Zapfen noch Stäbchen verarbeitet werden. Das Pigmentepithel dient als Schutz, damit die Photonen nicht in tieferen Schichten eindringen. Es heisst so, weil diese Epithelzellen viel Melanin enthalten, die die Photonen aufnehmen können und so pigmentiert, also dunkel angefärbt, sind. Die Fasern des dritten Neurons verlaufen dann im Sehnerv (Nervus opticus) zum optischen Chiasma, wo die Verarbeitung weitergeht. Wichtig für das Verständnis ist die inverse Anordnung der Neuronen in der Retina. Intuitiv könnte man annehmen, dass die Photorezeptoren bei der Retina ganz innen liegen und dem Licht so nahe wie möglich sein wollen und somit dem Glaskörper zugewandt sind. Dem ist jedoch nicht so! Das erste Neuron, also die Photorezeptoren, ist dasjenige Neuron, das vom Glaskörper maximal entfernt ist und somit der nächst-äusseren Schicht zugewandt ist. Das dritte Neuron hingegen ist dem Glaskörper am nächsten. Die ersten beiden Neuronen vermitteln ihre Information über chemische Synapsen und nicht direkt elektrisch. Erst das dritte Neuron, das mit seinen Axonen den Optischen Nerv bildet, generiert Aktionspotentiale.

Quelle

Bild: LEIFI. Das menschliche Auge. https://www.leifiphysik.de/optik/optische-linsen/ausblick/das-menschliche-auge-aufbau-und-funktion-einzelner-teile (zuletzt am 20.04.2022 um 09:00)

Jil Toman

Jil Toman

Student Humanmedizin
Medizinischer Content-Provider (MED4LIFE)

Die Haut – das geht oftmals vergessen – ist das grösste Organ des menschlichen Körpers! Sie macht bei normalgewichtigen Personen ungefähr fünfzehn Prozent des Körpergewichts aus und hat eine Oberfläche von fast zwei Quadratmetern! In einem Quadratzentimeter Haut befinden sich mehr als eine halbe Million Zellen. Die Funktionen der Haut umfassen keineswegs nur die mechanische Abgrenzung vom Inneren des Körpers zur Aussenwelt. Die Haut ist unter anderem auch (mit-)verantwortlich für die Wärmeregulation, die kurzfristige Blutdruckregulation und die Regulation des Wasserhaushalts. Sie ist auch ein grosses Sinnesorgan, da der Tastsinn über die Haut abläuft. Temperatur- und Schmerzwahrnehmungen sind ebenfalls über die Haut möglich.

All diese Funktionen sind jedoch besser verständlich, wenn der anatomische Aufbau der Haut ersichtlich ist. Die Haut lässt sich ganz grob in drei Schichten unterteilen. Die oberste Schicht ist die Epidermis (Epi- bedeutet „auf“), darunter folgt die Dermis. Die tiefste Schicht ist die Subkutis (Sub- bedeutet „unter“). Sie heisst Subkutis, weil die Epidermis und die Dermis gemeinsam die Kutis bilden. Alles zusammen, also Kutis und Subkutis, wird auch Integument genannt. Die äusserste Schicht der Haut, die Epidermis, besteht aus einem Epithel. Das Epithelgewebe ist eines der vier Grundgewebe und ist dasjenige Gewebe, das alle inneren und äusseren Oberflächen des Körpers auskleidet und bedeckt. Die gesamte Haut ist also als äussere Oberfläche von einem Epithel bedeckt, aber zum Beispiel auch die Harnblase trägt an ihrer Innenseite ein Epithel. Bei der Blase spricht man dann von der Epithelbedeckung einer inneren Oberfläche.

Epithelien lassen sich in verschiedene Kategorien unterteilen, jedes Epithel erfüllt jedoch zwei Grundkriterien. Einerseits ruht jedes Epithel auf einer Basalmembran. Das ist eine dünne bindegewebige Membran, die das Epithel in das darunterliegende Gewebe einbaut. Andererseits besteht jedes Epithel aus einem dichten Zellverband. Die Zellen sind also sehr dicht aneinander und haben auch starke mechanische Verknüpfungen untereinander. Differenziert werden können die Epithelien in mehrschichtige, mehrreihige und einschichtige Epithelien. Zudem wird der Verhornungsgrad unterschieden. Bei der Epidermis der Haut liegt ein mehrschichtig verhorntes Epithel vor. Das bedeutet, dass nur die unterste Schicht Kontakt zur Basalmembran hat. In der Regel besteht die Epidermis der Haut aus fünf Schichten. Das Epithel ist zudem verhornt. Das bedeutet, dass die Zellen der äussersten Schicht der Epidermis abgestorben sind und eine Hornschicht bilden. Diese toten Zellen sind jedoch physiologisch wichtig für die Haut. Eine Haut ohne Verhornung wäre viel anfälliger für Infektionen und wäre mechanisch instabiler. Die Epithelzellen der Haut heissen Keratinozyten. Keratin ist ein wichtiges Strukturprotein und von der Basalmembran hin zur Hornschicht geschieht ein Prozess der Keratinisierung. Das Keratin wird also immer stärker in die Zellen eingelagert.

Die Dermis bildet den bindegewebigen Anteil der Haut und liegt zwischen der Basalmembran der Epidermis und der Subkutis. Sie ist ungefähr drei Millimeter dick und lässt sich ebenfalls in Schichten unterteilen: ein Stratum papillare und ein Stratum reticulare. Das Stratum papillare besteht aus feinem Bindegewebe und bildet eine Art Verzahnung mit dem Epithel. Das Stratum reticulare liegt tiefer und besteht aus kräftigerem Bindegewebe. Im Stratum reticulare sind auch die Gefässe und die Nervenfaserbündel, sowie die Hautanhangsgebilde lokalisiert. Die Dermis ist also gewissermassen eine Unterlage für die Epidermis, welche eine Ernährungsfunktion sowohl für sich selbst als auch für die Epidermis hat, denn in der Epidermis selbst hat es keine Gefässe. Die Hautanhangsgebilde sind Drüsen und Haare. Sie entstammen der Haut entwicklungstechnisch und haben folglich auch einen engen funktionellen Bezug zur Haut. In der Einführung wurden die Hautfunktionen Wärmeregulation und Wasserhaushalt erwähnt. Die Haare sind wichtig für die Wärmeregulation und über das zweite Hautanhangsgebilde, die Drüsen, kann die Haut Wasser abgeben. In der Regel wird angenommen, dass in diesem Zusammenhang der unangenehme Körpergeruch vom Schweiss und somit von den Schweissdrüsen kommt. Den grösseren Anteil am Körpergeruch machen jedoch die Talgdrüsen aus, die immer in einem Haartrichter münden! Den untersten Anteil bildet die Subkutis, welche sehr einfach zu beschreiben ist. Sie besteht zu einem absoluten Grossteil aus Fettgewebe. Man spricht daher auch von subkutanem Depotfett, welches dort lokalisiert ist.

Das Bild soll alle Schichten sowie die Grössenverhältnisse der einzelnen Schichten zueinander veranschaulichen. Es gibt einzelne Strukturen, auf die in diesem Artikel nicht eingegangen wird, unter anderem die Talgdrüsen, die um jedes einzelne Haar lokalisiert sind, und verschiedene Sinneskörperchen, die sich vor allem in der Dermis befinden.

Hautaufbau

Zum Schluss soll noch einmal auf die eingangs besprochenen Hautfunktionen eingegangen werden. Die Wärmeregulation und der Wasserhaushalt wurden schon erwähnt, gerade bei der Wärmeregulation braucht es jedoch noch mehr als Haare. Der Hauptanteil läuft über die Durchblutung. Wenn die Dermis stark durchblutet wird, ist die Wärmeabgabe deutlich gesteigert gegenüber der schwach durchbluteten Haut. Das ist der Grund dafür, dass die Extremitäten bleich aussehen, wenn uns kalt ist. Das Blut zirkuliert dann vorwiegend zentral und kommt kaum zur Haut. Die Durchblutungsänderung läuft über Gefässverbindungen zwischen Arterien und Venen. Diese sogenannten Anastomosen sind geöffnet, wenn die Durchblutung und somit die Wärmeabgabe hoch sein soll. Die Blutdruckregulation funktioniert spannenderweise genau gleich. Wenn die Anastomosen geschlossen sind, wird die Haut weniger durchblutet und zentral bleibt mehr Blut übrig. Durch diese relative Volumenerhöhung steigt der Blutdruck. Diese Blutdruckregulation funktioniert jedoch nur kurzfristig, da sie für die langfristige Regulation zu energieaufwändig wäre und den Blutdruck nicht hinreichend regulieren könnte.

Quelle

Bild: Der Aufbau der Haut. https://velanskincare.de/hautwissen/unsere-haut-ein-wunderwerk/ (zuletzt am 20.04.2022 um 08:30)

Jil Toman

Jil Toman

Student Humanmedizin
Medizinischer Content-Provider (MED4LIFE)