Р. А. Фридман "Парфюмерия". Глава III, часть вторая.
Катализаторы запахов (активаторы, синергисты).
Для парфюмерии весьма важны явления особого рода взаимодействия некоторых душистых веществ с другими веществами душистыми или недушистыми.
На практике наблюдается интересное действие так называемых животных фиксаторов: амбры, цибета, бобровой струи, ондатры и особенно мускуса, выражающееся в «укреплении» запаха композиций.
С другой стороны, имеются вещества противоположного действия, т. е. ослабляющие или полностью уничтожающие (дезодорирующие) запах другого душистого вещества. При этом одни и те же вещества в одних случаях могут служить фиксаторами, а в других - дезодораторами. Приведем примеры.
При добавлении небольшого количества натурального мускуса к йодоформу, запах последнего затухает, часто до полного исчезновения. Такое же дезодорирующее действие на йодоформ оказывает укропное, бергамотное, эквалиптовое масла, перуанский бальзам и кумарин. Эфирное масло черной горчицы (Brassica nigra Koch, Sinapis nigra Cruciferae) уничтожает запахи мускуса, валерианы, ворвани, ассафетиды и пр. и это свойство его используется для освобождения от запаха посуды, содержащей эти вещества. Запах тринитробутилтолуола (так называемого мускуса Баура) полностью уничтожается от добавления к нему сернокислого хинина, несмотря на то, что последний не обладает запахом. Запахи йода и камфары взаимно уничтожают друг друга. Подавляют друг друга запахи кедрового дерева и каучука; каучука и воска; воска и толуанского бальзама, перуанского бальзама и йодоформа; пиридина и скатола; гваякола и валериановой или каприловой кислот; терпинеола и пиридина или скатола или валериановой кислоты; изоамилацетата и диэтилдисульфида и др.
Установлено, что парфюмерные продукты, содержащие настои натурального цибета, амбры, желез ондатры, бобровой струи и особенно мускуса, при органолептическом испытании дольше слышатся, чем продукты, не содержащие этих веществ.
И, наконец, в пищевых продуктах, содержащих ванилин, запах последнего после первых глотков перестает ощущаться или ощущение его резко ослабляется. При добавлении к ванилину небольших количеств кумарина, запах ванилина ощущается до конца. Действие, подобно кумарину в данном случае может быть достигнуто экстрактом из пшеничных зародышей или кокосовой копры (почти не имеющих собственного запаха). Экспериментально установить, происходит ли здесь в действительности дезодорация душистых веществ или имеет место психо-физиологический или другой фактор, пока нет возможности, так как до сих пор отсутствует какой-либо метод установления самого факта наличия запаха, кроме обоняния, как известно, связанного со спецификой нашего ощущения и восприятия со всеми их особенностями.
Объяснение процесса фиксации и дезодорации этими веществами пока не укладывается в точные теоретические рамки. О механизме фиксации животными фиксаторами и дезодорации высказываются многочисленные и нередко противоположные мнения.
Здесь можно было бы привести аналогию с цветовыми эффектами, где добавочным цветом может быть усилен или резко изменен основной цвет, например, синий цвет дает с черным более глубокий тон, а если осветить желтым цветом фиолетовое вещество, то оно покажется черным.
Во всяком случае можно установить, что затухание запахов, взаимное ослабление или, иначе говоря, взаимная их компенсация, напоминает явление, которое в оптике имеет место при смешении двух дополнительных цветов, в результате которых смесь становится ахроматичной.
Как видим, существуют некоторые вещества, которые независимо от того, имеют ли они собственный запах или нет, способны либо усилить, либо ослабить запах некоторых других веществ, имеющих собственный и иногда очень сильный запах. Группу веществ, приводящих к усилению запаха или ощущения его, мы назовем синергистами, а способствующих затуханию или полному уничтожению запаха или ощущения другого вещества (дезодорации) причислим к антагонистам или компенсаторам.
Нас здесь особенно интересует вопрос, можно ли считать мускус, цибет, амбру, ондатру и бобровую струю фиксаторами в истинном смысле слова: могут ли мускус, цибет и амбра замедлить фракционное испарение смеси? Если учесть, что все эти вещества добавляются в композиции в количестве от 1 до 10% от веса эфирных масел, что мускус содержит 0,5-2% кетона мускона, которому и приписывают все фиксирующие свойства; и количество чистого закрепителя равно 0,5-2% по отношению к весу мускуса, и 0,005-0,02% по отношению к весу эфирных масел, а также и то, что незначительное количество закрепителя не способно заметно изменить величину парциального давления паров смеси и скорость фракционной разгонки, то станет ясным, что ни о какой фиксации запаха здесь не может быть и речи. Еще в большей степени это относится к цибету, который применяется в еще меньшем количестве (0,1-2%) и содержит небольшое количество фиксирующих начал. Имеются отдельные мнения, что мускус фиксирует благодаря содержанию в нем сухой крови, однако это неверно, так как кровь (белок) в спирте совершенно нерастворима и в настой не переходит.
Многочисленные опыты по фиксации бензилацетата мускусом, амброй и цибетом показали, что в данном случае не может быть речи о каком-либо закреплении запаха: бензилацетат испаряется с неменьшей скоростью, и, если после испарения остается запах, то не бензилацетата, а добавленного фиксатора. Некоторая разница наблюдается у смеси бензилацетата и амбры: при нагревании смеси из 100 ч. бензилацетата и 10 ч. амбры при 55° в течение 24 час. количество оставшегося бензилацетата составляет 54% от веса амбры. Остаток для мускуса равен почти пулю. Это объясняется содержанием в амбре около 85% чрезвычайно вязкого и липкого вещества амбреина, что становится понятным в свете изложенного далее о фиксаторах. Таким образом, мускус, амбра, ондатра, цибет, бобровая струя не могут служить фиксаторами.
Вполне возможно, что действие животных фиксаторов имеет какую-то, и безусловно большую, связь с гормональным действием.
Следует учесть, что одни из них (мускус, бобровая струя и ондатра) являются гормональными органами, другие, как цибет, являются продуктом внутренней секреции (выделения желез циветы), а вытяжки из них могут быть отнесены к опопродуктам, то есть извлечениям (сокам) из этих органов.
Отдельно стоит вопрос об амбре. Амбру считают веществом, находящимся в кишечнике кашалота как продукт выделения патологического характера. Условия образования амбры не вполне выяснены; считают возможным образование амбры в связи с пищей кашалота, с развитием специфических микроорганизмов в его кишечнике и т. д. Однако состав амбры, точнее амбреина, вещества, имеющего характер холестерина, в свете современного учения о гормонах, дает нам возможность предполагать о связи образования его с эндокринными, скорее всего патологическими функциями. Таким образом, есть основание причислить все животные фиксаторы к гормональным веществам.
Эндокринология считает точно установленным, что продукты внутренней секреции регулируют функцию органов, нередко отстоящих далеко от места выработки или введения гормонов, и что последние способны вступать в тесное взаимодействие между собою, энергично влиять на те или иные физиологические процессы, взаимно ослаблять или усиливать друг друга, что может привести к усилению или ослаблению функции того или иного органа на время действия гормона и прекращаться с удалением гормона.
Спорным мог бы быть вопрос о возможности влияния на нервную систему малых доз активно действующих веществ, которые содержатся в животных фиксаторах и которые могут попадать в наши органы через обоняние. Но возможность эта станет понятной при изучении действия гормонов, витаминов и т. п. Весьма интересны работы Н. П. Кравкова, Закусова, Негели и др. Негели, и др. авторы доказали, что вода после «настаивания» ее на медной пластинке убивала водоросли, несмотря на то, что количество металла в воде было минимально. Кравков и его сотрудники еще раньше доказали, что некоторые вещества типа протеиногенных аминов оказывали на кровеносные сосуды явное действие в весьма значительных разведениях (например 10-12).
Опытами над чувствительностью изолированного уха кролика Кравков установил, что минимальное количество вещества в разведении до 10-32 оказывало явное влияние на сокращение сосудов и количество жидкости, протекающей в 1 минуту через сосуды уха.
Такие же результаты были получены Кравковым при разведении солей тяжелых металлов и настоев тяжелых металлов, включая сюда такие устойчивые, как платина. Действие настоев металлов бывало особенно ясно выраженным, нередко весьма длительным (Cu, Ag). Совершенно такое же действие медных пластинок наблюдалось на сосуды изолированного уха кролика на расстоянии, где уже о непосредственном действии не могло быть и речи.
Биология давно знает, что в организме могут быть столь тонкие процессы, которые зависят от минимальных доз по типу влияний, напоминающих катализ в химии. Последняя дает примеры весьма чувствительных реакций: вода, бывшая в соприкосновении с медью 3/4 минуты, ускоряет реакцию окисления сернистой кислотой в 80 раз по сравнению с чистой водой.
«В биологии, - пишет акад. В. И. Скворцов (1), - известны поразительно тонкие и чувствительные реакции: влияние стекла на кровяные пластинки (влияние минимального изменения концентрации водородных ионов), изменение газообмена под действием запаха ароматных веществ, а по Кравкову и при действии весьма малых доз стрихнина, изумительная чувствительность к запахам у насекомых (бабочка Ж. Леба) и т. д. Мы знаем учение о гормонах, учение о витаминах и ионах, о ферментах, об активаторах и киназах, и представляем те количества, чрезвычайно малые, которые являются достаточными для сохранения равновесия в организме. Но мы далеко не всегда можем указать механизм, химизм, или явления физико-химического характера, которые объсяснили бы нам сущность этих явлений, дали их толкование, определили их направление».
Уже давно было установлено, что сравнительно минимальные дозы мускуса действуют на пульс и головной мозг подобно камфаре. Другие указывают, что небольшие дозы мускуса возбуждают деятельность головного мозга и некоторых желез. Очевидно происходит повышение раздражимости периферийных, чувствительных и связанных с ними нервов.
В период 1938-1940 гг. автор на себе заметил, что подкожное впрыскивание стрихнина (1 мл раствора 1 : 1000) усиливают восприятие запаха, что навело его на мысль поставить серию опытов. При этом оказалось, что запах смеси сернокислого хинина и мускуса Баура, почти не ощущаемый в обычных условиях, стал снова восприниматься под действием стрихнина, введенного под кожу, а запах духов, как будто уже исчезнувший со смоченных лоскутков бумаги, снова стал ощутим и до такой степени, что явилось возможным определить вслепую наименование духов. Объяснение этого факта можно найти в нормальной физиологии и биологии. Кравков считает такой тип действия каталитическим, аналогично ферментативному.
Возможность воздействия незначительного количества вещества на нервную систему через обоняние видна также на примере действия валерианы на поведение кошек.
Весьма интересны последние работы, проведенные в лаборатории проф. С. В. Кравкова. При изучении «цветного зрения» точно установлено, что под влиянием запахов гераниола, бергамотного и розмаринного масел, а также звука и постоянного электрического тока определенного направления чувствительность зрения к зеленому цвету в дневное время повышается в 1,5-2 раза, а к красному, наоборот, понижается. Зрение в сумерках при тех же условиях обычно заметно ухудшается.
В прежние времена для успокоения нервной системы при различных припадках и головной боли широко применяли «нюхательные (то есть, отдушенные) соли», а при обмороках и сейчас применяют (не имеющий запаха) нашатырный спирт, минимальное количество которого при вдыхании вызывает возбуждение тройничного нерва (отсюда ложное ощущение запаха) и ряд рефлекторных влияний: возбуждение дыхательного и сосудодвигательного центров продолговатого мозга и изменение кровенаполнения его, а также влияние через центр блуждающего нерва на сердечную деятельность. И, наконец, общеизвестно, что рефлекс от запаха (например, вкусной пищи) вызывает усиленную деятельность пищеварительных желез (усиление выделения слюны, желудочного сока и т. д.). Эти физиологические, а иногда и психо-физиологические явления видны и из приведенного выше примера с ванилином. Следовательно, настоящий мускус, цибет, амбра, бобровая струя и изготовленные из них спиртовые вытяжки могут играть в композиции роль катализатора, рефлекторно возбуждающего прецепцию запаха и активирующего ее все возобновляющимися импульсами, повышающими интенсивность и темп внешнего воздействия. Это приводит к перестройке организма, изменяющей реакцию на внешнее раздражение.
В случае синергизма минимальное количество мускуса и др. повышает интенсивность ощущения запаха и уменьшает порог возбуждения чувств до такой степени, что получается ускоренный и более сильный рефлекс. Следовательно, указанные выше животные продукты не являются веществами, усиливающими или фиксирующими запах, а вызывают повышенную чувствительность нервного воспринимающего аппарата, то есть являются возбудителями, стимуляторами или синергистами.
То, что действие, подобное гормонам, могут проявлять и не гормоны, не ново и хорошо известно из фармакологии, а также из нормальной и патологической физиологии.
Сказанное приводит к заключению, что объяснение истоков механизма воздействия так называемых животных фиксаторов следует искать не в чисто физическом влиянии их на композицию, а в физиологии и, возможно, в эндокринологии, в частности, во взаимоотношениях между синергистам и антагонистами в физиологических и биологических процессах.
Вторым важным свойством указанных выше животных продуктов является их способность «анимализировать» запах духов, установить гармонию между запахом духов и кожи человека, как бы сроднить эти запахи, служить между ними посредником, сделать запах духов как бы свойственным человеку, присущим ему.
Оба указанных выше свойства животных фиксаторов привели к тому, что без них трудно представить себе полноценную парфюмерную композицию, и поэтому они с древнейших времен являются обязательной составной частью большинства парфюмерных изделий. Исключение составляют железы ондатры, которые стали применять лишь в последние годы.
К сожалению, развитие физиологии обоняния отстало от развития физиологии других органов чувств потому, что это чувство ранее считали исключительно субъективным. Однако в дальнейшем "физиология мужественно выполнила свою задачу, разложив человека на бесконечные действия и противодействия и сведя его к скрещиванию вихро-рефлективных актов" (А. И. Герцен). С введением в науку метода условных рефлексов Павлова, мы теперь вправе говорить, что физиология и патология обоняния становятся в один ряд с физиологией других чувств, что обоняние наравне со зрением и слухом является ближайшим орудием мозга.
Механизм воздействия душистых веществ на обонятельный орган.
Из веществ, обладающих запахами, наиболее изучены душистые вещества, то есть приятно пахнущие, и то в совершенно недостаточной степени.
Задолго до нашей эры признавалось уже, что причиной запаха является сама материя, которая действует на наши органы обоняния.
Значительно позднее эта гипотеза была отставлена. Затем действие душистых веществ на обоняние старались представить, как действие на расстоянии, вследствие «дематериализации» материи и перехода ее в энергию; этому давали повод два факта: а) незначительное количество веществ, которое необходимо для того, чтобы был достигнут порог возбуждения, б) насекомым приписывается настолько тонкое обоняние, что его трудно рассматривать, как химическое действие. Эта ложная гипотеза не учитывала, что нельзя говорить о материальной и нематериальной природе запаха, так как и «частица» и «волна» являются лишь формами существования материи.
В XVIII веке ученые вернулись к гипотезе, признающей материальную природу запаха.
В настоящее время существуют 3 гипотезы возникновения запаха и явлений обоняния: 1) корпускулярная, 2) корпускулярно-вибрационная и 3) вибрационная.
Корпускулярная (химическая) гипотеза.
Согласно этой гипотезе возбуждение обонятельной области производится частицами душистых веществ, соприкасающимися с органами обоняния, причем частицы вступают в химическое взаимодействие с тканями обонятельной области.
Считают, что качество запаха и его интенсивность зависят от химического строения душистого вещества.
«Среди попыток установить связь между химическим строением и свойством запахов, - пишет А. И. Бронштейн (2), - заслуживает упоминания попытка Горнбостеля (Hornbostel, 1931), стремившегося сопоставить светлость или яркость обонятельных ощущений со структурой пахучих веществ. Под «яркостью» запахов Горнбостель подразумевал ощущение, до известной степени аналогичное тому, которое возникает у человека при рассматривании поверхностей, покрытых серой краской, отражающей большее или меньшее количество света. Он утверждал, что анализируя ощущения, вызываемые двумя или несколькими пахучими веществами, можно их сравнивать по яркости. Примером «ярких» запахов являются запахи цинтронеллола и фенилгликола; примером «темных» или тусклых запахов - запах хлоркрезола, скатола (неразведённого), нитрофенола и гваякола.
Связь яркости и структуры сказывается в том, что яркость запахов повышается с увеличением числа углеродных атомов в
гомологичных алифатических или ароматических, химических рядах с боковыми цепями. Она повышается также, если группы
ОН, СО, N02, С2Н5, входящие в состав молекул, расположены рядом друг с другом. Яркость уменьшается при переходе от связи типа С=С к связи типа С==С и при введении в молекулу атомов галоидов или групп СО-, N02 или - НО. В отношении пространственных изомеров замечено, что запах цисизомеров «ярче» запаха «трансизомеров».
Однако единой теории связи между химическим строением веществ и их запахом не существует: то, что имеет место в одном случае, в другом приводит к противоположным результатам.
Корпускулярно-вибрационная (физико-химическая) гипотеза.
Эта гипотеза сводится к тому, что частицы душистых веществ соприкасаются с органами обоняния, однако возбуждение рецептора вызывается внутримолекулярными (электронными) вибрациями. Интрамолекулярные вибрации вызывают резонанс (ответные колебания) на обонятельных нервах, вибрирующих с соответственной периодичностью, причем усиление этих вибраций воспринимается как запах. Совершенно невероятно с физической точки зрения, что внутримолекулярные (электронные) вибрации могут вызвать ответные колебания на обонятельных нервах.
Вибрационная (физическая, волновая) гипотеза.
В кратких чертах волновая гипотеза сводится к тому, что внутримолекулярные вибрации душистых веществ дают волны, действующие на обонятельные органы, подобно тому, как световые волны действуют на глаз. Эта гипотеза наиболее полно объясняет многие явления, которые не могут быть объяснены другими теориями, например, связь между запахом и характерными спектрами поглощения душистыми веществами инфракрасных и ультрафиолетовых лучей, явления комбинационного рассеивания света (так называемый эффект Рамана) и т. д.
Современный взгляд на деятельность живой ткани сводится к тому, что совокупность клеток, получая извне определенное раздражение, начинает менять форму, показывает ряд физико-химических изменений и ведет, таким образом, к ряду новых проявлений свойств живого существа, которые мы можем назвать возбужденным состоянием вещества. Переход из покоя в возбуждение бывает вызван рядом внешних, по видимому, различных друг от друга причин.
Для каждого органа существует свой особый раздражитель, который носит в физиологии название адекватного раздражителя; он специфичен для данного органа чувств и может привести его в состояние возбуждения. Например, свет, действуя на глаза, производит зрительное ощущение; звуковые волны, действуя на органы слуха, дают нам ощущение тонов и шума; теплота, действуя на кожу, дает нам ощущение разных температур и т. д. Но есть один общий раздражитель, который свойственен всем органам и который дает наиболее простые явления раздражения. Это - электрический ток. На это обстоятельство исследователи обратили еще давно внимание. Раздражая электрическим током нервы глаза, мы можем получить ощущение света. Раздражая тем же электрическим током нервы языка, мы можем получить ощущение вкуса. В двигательных нервах, связанных с мышцей, получается раздражение, переходящее в движение мышц и т. д.
Рассматривая более подробно действие электрического тока, мы легко убедимся, что единственное изменение, которое он может внести в ткань, - это передвижение ионов атомов и групп атомов, несущих положительные (катионы) или отрицательные (анионы) заряды, обусловленные либо потерей ими части электронов, либо присоединением к ним лишних электронов.
То, что вызывает электрический ток, должны вызывать и все другие виды раздражителей клеток. В настоящее время считается доказанным, что мы можем подобные изменения в концентрации ионов искать при раздражении всех решительно органов чувств и всех частей нервной системы. Эти изменения в концентрации ионов являются единственно возможной причиной явления возбуждения, и если с внешней стороны возбудители весьма различны, то их внутреннее действие представляется одним и тем же и состоит в изменении концентрации ионов, способных вызвать дальнейшее изменение в белковых веществах, входящих в состав органов и тканей.
«В настоящее время, - пишет А. И. Бронштейн (3), - считается установленным, что в процессе возбуждения большую роль играют ионы. Если концентрация ионов, необходимых для функционирования клетки, падает ниже некоторого предела, наступает потеря возбудимости. Так, сердце животного, помещенного в среду, не содержащую необходимых ионов, останавливается. Нормальная жизнедеятельность клеток определяется не только абсолютной концентрацией того или иного иона, но и количественным соотношением концентрации разных ионов. Лазарев (1916), исследуй процесс выцветания зрительного пурпура, пришел к заключению, что благодаря фотохимическому распаду в среде освобождаются ионы, которые при известной концентрации действуют возбуждающим образом на зрительные нервы. Таким образом, функционирование периферического отдела зрительного аппарата сводится к использованию поглощенной зрительным пигментом световой энергии для образования ионизированных продуктов распада, возбуждающих нервные окончания (4). В последствии Лазарев счел возможным распространить свою теорию на другие органы чувств. Он выступил с утверждением, что разнообразные воспринимающие аппараты - концевые аппараты органов чувств - являются лишь приборами для превращения различных видов энергии. Эта теория в основном подтверждается и современными исследователями.
В 1950 г., - пишет А. И. Бронштейн, - Винников обнаружил в препаратах эпителия верхнего носового хода человека палочковидные и колбочковидные обонятельные клетки. У человека, как и у других высших животных, эпителий покрыт тончайшей, так называемой, ольфактивной мембраной. Оказалось, что булавовидные утолщения наружных отростков обонятельных клеток (булав, по терминологии указанного автора) лежат либо на этой мембране, либо под ней. Винников заметил, что в протоплазме отростков имеются особые включения - сократительные образования (миойды). Он высказал предположение, что обонятельные булавы, благодаря подвижности шеек, на которых они сидят, способны подниматься на поверхность ольфактивной мембраны и вступать в контакт с пахучими веществами или же, погружаясь в глубь эпителия, освобождаются от этого контакта. Если дело обстоит именно так, то можно констатировать черты сходства между клетками обонятельного эпителия и фоторецепторами глаза, которые также обладают способностью укорачивать свои отростки, погружая или извлекая их из пигментного слоя сетчатой оболочки глаза».
Большое количество цветных оттенков обусловлено тем, что существует бесконечное количество различных «сортов света». Согласно волновой теории света, которая отожествляет свет с электромагнитными волнами, лучи света, вызывающие ощущение различных цветов, отличаются друг от друга частотами колебаний. Сложные цвета вызываются сложными световыми волнами, состоящими из большего или меньшего количества простых (синусоидальных) волн различной длины.
Раздражителями органов обоняния являются электромагнитное волны, причем наиболее важны имеющие длину от 8 до 14 р, что содтретствует длине волн инфракрасной части спектра (5). Интересно, что погашение действия душистых веществ достигается ультрафиолетовыми лучами (2000-4000 ангстрем) и поглощением инфракрасных лучей. Приведем здесь несколько интересных примеров, которые демонстрируют физический характер запаха и указывает на волновую природу его.
Только последним можно, например, объяснить изумительную чувствительность к запахам у насекомых (бабочка Ж. Леба и др.), которые за километр находят друг друга. Хорошо известны опыты Фабра по этому вопросу; особенно интересны опыты с дубовым щелкопрядом. Несмотря на то, что самок закрывали вдали от местонахождения колонии этих насекомых и самцам приходилось совершать длинный путь, они этих самок все же отыскивали. Благодаря работам Ляховского, установлено, что насекомыми при их поисках пищи и особей другого пола руководит не обоняние, а ультракороткие излучения (радиации), которые они улавливают при помощи своих антенн (усиков).
Примечательно явление, которое наблюдалось на фронтах Великой Отечественной войны: вокруг поднятых над окопами тонких прутиков антенн полевых (походных) раций очень часто скапливалось значительное количество насекомых, - чащe всего майских жуков, привлеченных издалека антенной, как светом.
Доктора Мильс и Бек (6) провели ряд опытов над насекомыми. Одна группа опытов была проведена с пчелами, привлеченными в зону эксперимента сотами с медом. Затем эти соты с медом были убраны, мед был помещен в закупоренные бутылки, которые, в свою очередь, были герметически закрыты в двух железных ящиках. Каждый ящик имел впереди герметически врезанное окно, сделанное из таллий бром-йодида, который явился фильтром, пропускающим инфракрасное излучение, а сзади - окно из обыкновенного стекла, полностью задерживающего инфракрасные лучи. Вскоре пчелы прилетели и собрались плотной массой вокруг окна, пропускающего инфракрасные лучи, и только несколько пчел собрались у окна из стекла. Однако и они предпочли окно, пропускающее инфракрасные лучи.
Другие опыты были проведены с тараканами, помещенными в герметически закрытую клетку, в которой имелось окно из кристалла бромистого калия, пропускающего инфракрасные лучи.
Экспериментаторы отметили колебание усиков, как признак реагирования на запах. При продувании воздуха через трубку позади кристалла, у 15% тараканов отмечали колебания усиков. Когда гвоздичное масло пропускали в помещение, совершенно изолированное от насекомых, у 24% тараканов усики были активными. При проведении опыта в помещении, когда пахучее вещество приходило в соприкосновение с тараканами, 26% из них реагировали на запах.
Авторы объясняют это явление тем, что эти насекомые имеют обонятельный аппарат снаружи в виде длинных волнообразных антенн (усиков). Последние служат не столько для обоняния, сколько для «чувствования». Когда насекомые ощущают запах, происходит колебание антенн, как будто они были возбуждены. Это, по мнению авторов, делает возможным для физиолога отметить и даже измерить степень восприятия насекомыми разных запахов.
Интересно, что кошка, у которой частично или полностью удалены усы, частично или полностью теряет обоняние.
Нельзя не упомянуть одного очень интересного явления. Советские астроботаники в процессе своей работы открыли новое явление - самоизлучение цветов. Уже давно было известно, что зеленое вещество растений - хлорофилл - обладает способностью излучать красные и невидимые для человеческого глаза инфракрасные лучи.
В 1947 г. работники сектора астроботаники Академии наук Казахской ССР установили, что цветы также излучают красные и инфракрасные лучи, но в разной степени. Самоизлучение цветов было открыто при помощи фотографии.
Дальнейшее изучение этого свойства цветов должно привести к новой их классификации (7).
Хеннинг (1919) предлагает новую классификацию пахучих веществ на основе их физических свойств - способности поглощать лучи ультрафиолетовой части спектра. Для каждого запахового вещества имеется свой спектр поглощения. На основании этого Хеннинг выделил семь основных групп запаховых веществ, причем каждая из этих групп дает полосы поглощения на определенном участке ультрафиолетового спектра.
Данные Хеннинга были подтверждены Мартине на клиническом материале, причем удалось установить, что запаховые вещества высокочастотной группы вызывают симпатикотонический эффект, а низкочастотной - ваготонический.
«Приведенная выше классификация запаховых веществ, основанная на физико-химической структуре их, приближает нас к пониманию механизма специфического действия их. Это особенно важно, так как до настоящего времени не имеется единой теории, объясняющей возникновение запаховых ощущений» (8).
Следует отметить, - пишет А. И. Бронштейн, - что мысль том, что нервные окончания возбуждают колебания частиц материи, не новы. Она была сформулирована Ломоносовым в его знаменитой работе «Слово о происхождении света, новую теорию о цветах представляющее» (1756). В этом произведении он прямо пишет о «коловратных» (колебательных) движениях частиц эфира, как о возбудителях органов чувств, в том числе зрения, вкуса и обоняния. Однако при существующем положении спор между сторонниками «химических» и «физических» теорий обоняния может быть разрешен путем накопления новых факторов.
Все попытки создать «пахучие» электромагнитные волны (а физики могут создать инфракрасные и ультракороткие волны любой длины) пока не дали результатов.
Психо-физиология обоняния.
Всякое ощущение получается через возбуждение от раздражения периферической нервной системы. Раздражение нервных окончаний связано с определенным очагом возбуждения в спинном и головном мозгу. Ощущение является результатом воздействия внешнего мира на органы чувств. Восприятие является результатом переработки мозгом раздражений, идущих от органов наших чувств, передаваемых нервной системой.
Нервные внутримозговые связи органа обоняния раскидываются по многим частям больших полушарий головного мозга, имеют соединения с подбугорной областью («промежуточным мозгом»), связаны со зрительным бугром, как передаточным центром всех других чувствительных путей и с любым отделом коры больших полушарий - центром высших психических функций. Поэтому возбуждения, идущие от органов обоняния, оказывают значительное влияние на все стороны нервной деятельности, в том числе и высшей. Несмотря на наличие специфических раздражителей для каждого органа чувств, обонятельные возбуждения, оказывая влияние на функцию других органов чувств, в тоже время находятся в функциональной зависимости от последних.
Запахи играют большую роль в жизни людей. Запахи стоят на страже здоровья, мешая принимать недоброкачественную пищу или дышать испорченным воздухом, способствуют усилению вкусовых ощущений и т. д. Не меньшее значение они имеют в области человеческих эмоций. Запахи способны влиять на наши поступки. «Обозначение запаха в качестве рефлекторного стимула зависит от физиологических условий; определение качества запаха (приятный или отталкивающий) зависит от психологических условий» (Рутовский).
Восприимчивость к запахам у одного и того же лица подвержена колебаниям.
Минимальному по силе ощущению соответствует определенная минимальная сила раздражения. Этот порог ощущения не отличается, однако, постоянством в разные моменты жизни и при разных обстоятельствах, а главное, он неодинаков у разных лиц и зависит от состояния внутреннего (психического) мира этих лиц, так и от внешних условий, ибо он оказывается тем ниже, чем меньше внешних раздражений. Свет слабого источника хорошо виден в темноте, тогда как в освещенном помещении он незаметен. Звезды видны ночью, но те же звезды не видимы в течении дня. И если отношение между интенсивностью ощущения и интенсивностью раздражения выражается отношением логарифма к его числу, то ясно, в какой мере наши ощущения являем неточными показателями внешних раздражений вообще.
«Всем известно, далее, неодинаковое развитие разных воспринимающих органов. У одних мы имеем более развитый слух (слуховой тип), у других зрение (зрительный тип), у третьих осязание н мышечное восприятие (так называемый мышечный тип); наконец, большие различия могут быть и в отношении обонятельных, вкусовых и температурных воспринимающих аппаратов; сообразно этому и восприятие соответствующих ощущений оказывается количественно и качественно неодинаковым. Достаточно сравнить отношение к музыке хорошего музыканта или певца с хорошо развитым слухом и человека музыкально глухого, чтобы убедиться, с какими резкими градациями восприятия мы имеем здесь дело» (Бехтерев).
Область запахов не знает такой точной шкалы наименований, какую имеет область красящих веществ, где есть точные определения цветов: белый, синий, желтый и т. д.
Некоторые авторы пытались установить классификации запахов, но они занимались главным образом эфирными маслами,
а не определенными химическими композициями (смесями), и их работы на практике мало привились.
Для изучения запаха уже известных тел лучшим и наиболее простым способом служит сравнение исследуемого соединения с и тождественным (идентичным) образцом, и при помощи процесса, аналогично тому, который употребляется при колориметрических методах в аналитической химии, часто довольно легко удается с достаточной приближенностью делать простые дозировки запахов.
Для того, чтобы мы могли заметить разницу в интенсивности какого-либо ощущения, необходимо, чтобы интенсивность возбуждения увеличилась в известной пропорции, независимо от ее абсолютной величины. Для ощущения давления, например, она равна 1/3; поэтому, если мы одной рукой, держим груз 10 кг, то для того, чтобы заметить разницу, мы должны держать в другой руке груз, весящий не менее 13,3 кг; но если первый груз равен 100 г, то второй должен быть равным 133 г (закон Вебер-Фехнера).
Для того, чтобы вызвать ощущение, возбуждение должно иметь минимальную интенсивность, называемую порогом возбуждения.
Для общего изучения пахучих свойств тел пользуются методом ощутимых (уловимых) минимумов, определяющих порог возбуждения.
Продолжение следует...
____________________________________________________________________
1. В. И. Скворцов "Курс фармакологии", Медгиз, 1943, стр. 317
2. A. И. Бронштейн "Вкус и обоняние", изд. АН СССР, 1950, стр. 224.
3. А. И. Бронштейн "Вкус и обоняние", изд. АН СССР, 1950, стр. 126-127.
4. Современная наука установила, что раздражитель органа зрения - свет - это электромагнитные волны, электромагнитное излучение отдельных атомов и молекул. В настоящее время точно установлено, что в область электромагнитных волн входят рентгеновские лучи, Y-лучи, ультрафиолетовые, лучи видимого света, инфракрасные лучи и волны, применяемые в радиотехнике. Отличие заключается в частоте колебаний.
5. "Запах через излучение" - Marjorie van de Water, Americ. Perfumer, Apr. 1948, стр. 348.
6. Г. А. Тихов "Новейшие исследования по вопросу о растительности на Марсе", M., 1948.
7. Г. А. Тихов "Существует ли растительность на Марсе?", Природа, 1949, № 7.
8. Профессора Л. А. Андреев, К. М. Быков, Г. Е. Владимиров, В. Е. Делов, Г. П. Конради, Н. А. Подкопаев "Учебник физиологии", изд. 2, Наркомздрав, Медгиз, 1945, стр. 489.
Для парфюмерии весьма важны явления особого рода взаимодействия некоторых душистых веществ с другими веществами душистыми или недушистыми.
На практике наблюдается интересное действие так называемых животных фиксаторов: амбры, цибета, бобровой струи, ондатры и особенно мускуса, выражающееся в «укреплении» запаха композиций.
С другой стороны, имеются вещества противоположного действия, т. е. ослабляющие или полностью уничтожающие (дезодорирующие) запах другого душистого вещества. При этом одни и те же вещества в одних случаях могут служить фиксаторами, а в других - дезодораторами. Приведем примеры.
При добавлении небольшого количества натурального мускуса к йодоформу, запах последнего затухает, часто до полного исчезновения. Такое же дезодорирующее действие на йодоформ оказывает укропное, бергамотное, эквалиптовое масла, перуанский бальзам и кумарин. Эфирное масло черной горчицы (Brassica nigra Koch, Sinapis nigra Cruciferae) уничтожает запахи мускуса, валерианы, ворвани, ассафетиды и пр. и это свойство его используется для освобождения от запаха посуды, содержащей эти вещества. Запах тринитробутилтолуола (так называемого мускуса Баура) полностью уничтожается от добавления к нему сернокислого хинина, несмотря на то, что последний не обладает запахом. Запахи йода и камфары взаимно уничтожают друг друга. Подавляют друг друга запахи кедрового дерева и каучука; каучука и воска; воска и толуанского бальзама, перуанского бальзама и йодоформа; пиридина и скатола; гваякола и валериановой или каприловой кислот; терпинеола и пиридина или скатола или валериановой кислоты; изоамилацетата и диэтилдисульфида и др.
Установлено, что парфюмерные продукты, содержащие настои натурального цибета, амбры, желез ондатры, бобровой струи и особенно мускуса, при органолептическом испытании дольше слышатся, чем продукты, не содержащие этих веществ.
И, наконец, в пищевых продуктах, содержащих ванилин, запах последнего после первых глотков перестает ощущаться или ощущение его резко ослабляется. При добавлении к ванилину небольших количеств кумарина, запах ванилина ощущается до конца. Действие, подобно кумарину в данном случае может быть достигнуто экстрактом из пшеничных зародышей или кокосовой копры (почти не имеющих собственного запаха). Экспериментально установить, происходит ли здесь в действительности дезодорация душистых веществ или имеет место психо-физиологический или другой фактор, пока нет возможности, так как до сих пор отсутствует какой-либо метод установления самого факта наличия запаха, кроме обоняния, как известно, связанного со спецификой нашего ощущения и восприятия со всеми их особенностями.
Объяснение процесса фиксации и дезодорации этими веществами пока не укладывается в точные теоретические рамки. О механизме фиксации животными фиксаторами и дезодорации высказываются многочисленные и нередко противоположные мнения.
Здесь можно было бы привести аналогию с цветовыми эффектами, где добавочным цветом может быть усилен или резко изменен основной цвет, например, синий цвет дает с черным более глубокий тон, а если осветить желтым цветом фиолетовое вещество, то оно покажется черным.
Во всяком случае можно установить, что затухание запахов, взаимное ослабление или, иначе говоря, взаимная их компенсация, напоминает явление, которое в оптике имеет место при смешении двух дополнительных цветов, в результате которых смесь становится ахроматичной.
Как видим, существуют некоторые вещества, которые независимо от того, имеют ли они собственный запах или нет, способны либо усилить, либо ослабить запах некоторых других веществ, имеющих собственный и иногда очень сильный запах. Группу веществ, приводящих к усилению запаха или ощущения его, мы назовем синергистами, а способствующих затуханию или полному уничтожению запаха или ощущения другого вещества (дезодорации) причислим к антагонистам или компенсаторам.
Нас здесь особенно интересует вопрос, можно ли считать мускус, цибет, амбру, ондатру и бобровую струю фиксаторами в истинном смысле слова: могут ли мускус, цибет и амбра замедлить фракционное испарение смеси? Если учесть, что все эти вещества добавляются в композиции в количестве от 1 до 10% от веса эфирных масел, что мускус содержит 0,5-2% кетона мускона, которому и приписывают все фиксирующие свойства; и количество чистого закрепителя равно 0,5-2% по отношению к весу мускуса, и 0,005-0,02% по отношению к весу эфирных масел, а также и то, что незначительное количество закрепителя не способно заметно изменить величину парциального давления паров смеси и скорость фракционной разгонки, то станет ясным, что ни о какой фиксации запаха здесь не может быть и речи. Еще в большей степени это относится к цибету, который применяется в еще меньшем количестве (0,1-2%) и содержит небольшое количество фиксирующих начал. Имеются отдельные мнения, что мускус фиксирует благодаря содержанию в нем сухой крови, однако это неверно, так как кровь (белок) в спирте совершенно нерастворима и в настой не переходит.
Многочисленные опыты по фиксации бензилацетата мускусом, амброй и цибетом показали, что в данном случае не может быть речи о каком-либо закреплении запаха: бензилацетат испаряется с неменьшей скоростью, и, если после испарения остается запах, то не бензилацетата, а добавленного фиксатора. Некоторая разница наблюдается у смеси бензилацетата и амбры: при нагревании смеси из 100 ч. бензилацетата и 10 ч. амбры при 55° в течение 24 час. количество оставшегося бензилацетата составляет 54% от веса амбры. Остаток для мускуса равен почти пулю. Это объясняется содержанием в амбре около 85% чрезвычайно вязкого и липкого вещества амбреина, что становится понятным в свете изложенного далее о фиксаторах. Таким образом, мускус, амбра, ондатра, цибет, бобровая струя не могут служить фиксаторами.
Вполне возможно, что действие животных фиксаторов имеет какую-то, и безусловно большую, связь с гормональным действием.
Следует учесть, что одни из них (мускус, бобровая струя и ондатра) являются гормональными органами, другие, как цибет, являются продуктом внутренней секреции (выделения желез циветы), а вытяжки из них могут быть отнесены к опопродуктам, то есть извлечениям (сокам) из этих органов.
Отдельно стоит вопрос об амбре. Амбру считают веществом, находящимся в кишечнике кашалота как продукт выделения патологического характера. Условия образования амбры не вполне выяснены; считают возможным образование амбры в связи с пищей кашалота, с развитием специфических микроорганизмов в его кишечнике и т. д. Однако состав амбры, точнее амбреина, вещества, имеющего характер холестерина, в свете современного учения о гормонах, дает нам возможность предполагать о связи образования его с эндокринными, скорее всего патологическими функциями. Таким образом, есть основание причислить все животные фиксаторы к гормональным веществам.
Эндокринология считает точно установленным, что продукты внутренней секреции регулируют функцию органов, нередко отстоящих далеко от места выработки или введения гормонов, и что последние способны вступать в тесное взаимодействие между собою, энергично влиять на те или иные физиологические процессы, взаимно ослаблять или усиливать друг друга, что может привести к усилению или ослаблению функции того или иного органа на время действия гормона и прекращаться с удалением гормона.
Спорным мог бы быть вопрос о возможности влияния на нервную систему малых доз активно действующих веществ, которые содержатся в животных фиксаторах и которые могут попадать в наши органы через обоняние. Но возможность эта станет понятной при изучении действия гормонов, витаминов и т. п. Весьма интересны работы Н. П. Кравкова, Закусова, Негели и др. Негели, и др. авторы доказали, что вода после «настаивания» ее на медной пластинке убивала водоросли, несмотря на то, что количество металла в воде было минимально. Кравков и его сотрудники еще раньше доказали, что некоторые вещества типа протеиногенных аминов оказывали на кровеносные сосуды явное действие в весьма значительных разведениях (например 10-12).
Опытами над чувствительностью изолированного уха кролика Кравков установил, что минимальное количество вещества в разведении до 10-32 оказывало явное влияние на сокращение сосудов и количество жидкости, протекающей в 1 минуту через сосуды уха.
Такие же результаты были получены Кравковым при разведении солей тяжелых металлов и настоев тяжелых металлов, включая сюда такие устойчивые, как платина. Действие настоев металлов бывало особенно ясно выраженным, нередко весьма длительным (Cu, Ag). Совершенно такое же действие медных пластинок наблюдалось на сосуды изолированного уха кролика на расстоянии, где уже о непосредственном действии не могло быть и речи.
Биология давно знает, что в организме могут быть столь тонкие процессы, которые зависят от минимальных доз по типу влияний, напоминающих катализ в химии. Последняя дает примеры весьма чувствительных реакций: вода, бывшая в соприкосновении с медью 3/4 минуты, ускоряет реакцию окисления сернистой кислотой в 80 раз по сравнению с чистой водой.
«В биологии, - пишет акад. В. И. Скворцов (1), - известны поразительно тонкие и чувствительные реакции: влияние стекла на кровяные пластинки (влияние минимального изменения концентрации водородных ионов), изменение газообмена под действием запаха ароматных веществ, а по Кравкову и при действии весьма малых доз стрихнина, изумительная чувствительность к запахам у насекомых (бабочка Ж. Леба) и т. д. Мы знаем учение о гормонах, учение о витаминах и ионах, о ферментах, об активаторах и киназах, и представляем те количества, чрезвычайно малые, которые являются достаточными для сохранения равновесия в организме. Но мы далеко не всегда можем указать механизм, химизм, или явления физико-химического характера, которые объсяснили бы нам сущность этих явлений, дали их толкование, определили их направление».
Уже давно было установлено, что сравнительно минимальные дозы мускуса действуют на пульс и головной мозг подобно камфаре. Другие указывают, что небольшие дозы мускуса возбуждают деятельность головного мозга и некоторых желез. Очевидно происходит повышение раздражимости периферийных, чувствительных и связанных с ними нервов.
В период 1938-1940 гг. автор на себе заметил, что подкожное впрыскивание стрихнина (1 мл раствора 1 : 1000) усиливают восприятие запаха, что навело его на мысль поставить серию опытов. При этом оказалось, что запах смеси сернокислого хинина и мускуса Баура, почти не ощущаемый в обычных условиях, стал снова восприниматься под действием стрихнина, введенного под кожу, а запах духов, как будто уже исчезнувший со смоченных лоскутков бумаги, снова стал ощутим и до такой степени, что явилось возможным определить вслепую наименование духов. Объяснение этого факта можно найти в нормальной физиологии и биологии. Кравков считает такой тип действия каталитическим, аналогично ферментативному.
Возможность воздействия незначительного количества вещества на нервную систему через обоняние видна также на примере действия валерианы на поведение кошек.
Весьма интересны последние работы, проведенные в лаборатории проф. С. В. Кравкова. При изучении «цветного зрения» точно установлено, что под влиянием запахов гераниола, бергамотного и розмаринного масел, а также звука и постоянного электрического тока определенного направления чувствительность зрения к зеленому цвету в дневное время повышается в 1,5-2 раза, а к красному, наоборот, понижается. Зрение в сумерках при тех же условиях обычно заметно ухудшается.
В прежние времена для успокоения нервной системы при различных припадках и головной боли широко применяли «нюхательные (то есть, отдушенные) соли», а при обмороках и сейчас применяют (не имеющий запаха) нашатырный спирт, минимальное количество которого при вдыхании вызывает возбуждение тройничного нерва (отсюда ложное ощущение запаха) и ряд рефлекторных влияний: возбуждение дыхательного и сосудодвигательного центров продолговатого мозга и изменение кровенаполнения его, а также влияние через центр блуждающего нерва на сердечную деятельность. И, наконец, общеизвестно, что рефлекс от запаха (например, вкусной пищи) вызывает усиленную деятельность пищеварительных желез (усиление выделения слюны, желудочного сока и т. д.). Эти физиологические, а иногда и психо-физиологические явления видны и из приведенного выше примера с ванилином. Следовательно, настоящий мускус, цибет, амбра, бобровая струя и изготовленные из них спиртовые вытяжки могут играть в композиции роль катализатора, рефлекторно возбуждающего прецепцию запаха и активирующего ее все возобновляющимися импульсами, повышающими интенсивность и темп внешнего воздействия. Это приводит к перестройке организма, изменяющей реакцию на внешнее раздражение.
В случае синергизма минимальное количество мускуса и др. повышает интенсивность ощущения запаха и уменьшает порог возбуждения чувств до такой степени, что получается ускоренный и более сильный рефлекс. Следовательно, указанные выше животные продукты не являются веществами, усиливающими или фиксирующими запах, а вызывают повышенную чувствительность нервного воспринимающего аппарата, то есть являются возбудителями, стимуляторами или синергистами.
То, что действие, подобное гормонам, могут проявлять и не гормоны, не ново и хорошо известно из фармакологии, а также из нормальной и патологической физиологии.
Сказанное приводит к заключению, что объяснение истоков механизма воздействия так называемых животных фиксаторов следует искать не в чисто физическом влиянии их на композицию, а в физиологии и, возможно, в эндокринологии, в частности, во взаимоотношениях между синергистам и антагонистами в физиологических и биологических процессах.
Вторым важным свойством указанных выше животных продуктов является их способность «анимализировать» запах духов, установить гармонию между запахом духов и кожи человека, как бы сроднить эти запахи, служить между ними посредником, сделать запах духов как бы свойственным человеку, присущим ему.
Оба указанных выше свойства животных фиксаторов привели к тому, что без них трудно представить себе полноценную парфюмерную композицию, и поэтому они с древнейших времен являются обязательной составной частью большинства парфюмерных изделий. Исключение составляют железы ондатры, которые стали применять лишь в последние годы.
К сожалению, развитие физиологии обоняния отстало от развития физиологии других органов чувств потому, что это чувство ранее считали исключительно субъективным. Однако в дальнейшем "физиология мужественно выполнила свою задачу, разложив человека на бесконечные действия и противодействия и сведя его к скрещиванию вихро-рефлективных актов" (А. И. Герцен). С введением в науку метода условных рефлексов Павлова, мы теперь вправе говорить, что физиология и патология обоняния становятся в один ряд с физиологией других чувств, что обоняние наравне со зрением и слухом является ближайшим орудием мозга.
Механизм воздействия душистых веществ на обонятельный орган.
Из веществ, обладающих запахами, наиболее изучены душистые вещества, то есть приятно пахнущие, и то в совершенно недостаточной степени.
Задолго до нашей эры признавалось уже, что причиной запаха является сама материя, которая действует на наши органы обоняния.
Значительно позднее эта гипотеза была отставлена. Затем действие душистых веществ на обоняние старались представить, как действие на расстоянии, вследствие «дематериализации» материи и перехода ее в энергию; этому давали повод два факта: а) незначительное количество веществ, которое необходимо для того, чтобы был достигнут порог возбуждения, б) насекомым приписывается настолько тонкое обоняние, что его трудно рассматривать, как химическое действие. Эта ложная гипотеза не учитывала, что нельзя говорить о материальной и нематериальной природе запаха, так как и «частица» и «волна» являются лишь формами существования материи.
В XVIII веке ученые вернулись к гипотезе, признающей материальную природу запаха.
В настоящее время существуют 3 гипотезы возникновения запаха и явлений обоняния: 1) корпускулярная, 2) корпускулярно-вибрационная и 3) вибрационная.
Корпускулярная (химическая) гипотеза.
Согласно этой гипотезе возбуждение обонятельной области производится частицами душистых веществ, соприкасающимися с органами обоняния, причем частицы вступают в химическое взаимодействие с тканями обонятельной области.
Считают, что качество запаха и его интенсивность зависят от химического строения душистого вещества.
«Среди попыток установить связь между химическим строением и свойством запахов, - пишет А. И. Бронштейн (2), - заслуживает упоминания попытка Горнбостеля (Hornbostel, 1931), стремившегося сопоставить светлость или яркость обонятельных ощущений со структурой пахучих веществ. Под «яркостью» запахов Горнбостель подразумевал ощущение, до известной степени аналогичное тому, которое возникает у человека при рассматривании поверхностей, покрытых серой краской, отражающей большее или меньшее количество света. Он утверждал, что анализируя ощущения, вызываемые двумя или несколькими пахучими веществами, можно их сравнивать по яркости. Примером «ярких» запахов являются запахи цинтронеллола и фенилгликола; примером «темных» или тусклых запахов - запах хлоркрезола, скатола (неразведённого), нитрофенола и гваякола.
Связь яркости и структуры сказывается в том, что яркость запахов повышается с увеличением числа углеродных атомов в
гомологичных алифатических или ароматических, химических рядах с боковыми цепями. Она повышается также, если группы
ОН, СО, N02, С2Н5, входящие в состав молекул, расположены рядом друг с другом. Яркость уменьшается при переходе от связи типа С=С к связи типа С==С и при введении в молекулу атомов галоидов или групп СО-, N02 или - НО. В отношении пространственных изомеров замечено, что запах цисизомеров «ярче» запаха «трансизомеров».
Однако единой теории связи между химическим строением веществ и их запахом не существует: то, что имеет место в одном случае, в другом приводит к противоположным результатам.
Корпускулярно-вибрационная (физико-химическая) гипотеза.
Эта гипотеза сводится к тому, что частицы душистых веществ соприкасаются с органами обоняния, однако возбуждение рецептора вызывается внутримолекулярными (электронными) вибрациями. Интрамолекулярные вибрации вызывают резонанс (ответные колебания) на обонятельных нервах, вибрирующих с соответственной периодичностью, причем усиление этих вибраций воспринимается как запах. Совершенно невероятно с физической точки зрения, что внутримолекулярные (электронные) вибрации могут вызвать ответные колебания на обонятельных нервах.
Вибрационная (физическая, волновая) гипотеза.
В кратких чертах волновая гипотеза сводится к тому, что внутримолекулярные вибрации душистых веществ дают волны, действующие на обонятельные органы, подобно тому, как световые волны действуют на глаз. Эта гипотеза наиболее полно объясняет многие явления, которые не могут быть объяснены другими теориями, например, связь между запахом и характерными спектрами поглощения душистыми веществами инфракрасных и ультрафиолетовых лучей, явления комбинационного рассеивания света (так называемый эффект Рамана) и т. д.
Современный взгляд на деятельность живой ткани сводится к тому, что совокупность клеток, получая извне определенное раздражение, начинает менять форму, показывает ряд физико-химических изменений и ведет, таким образом, к ряду новых проявлений свойств живого существа, которые мы можем назвать возбужденным состоянием вещества. Переход из покоя в возбуждение бывает вызван рядом внешних, по видимому, различных друг от друга причин.
Для каждого органа существует свой особый раздражитель, который носит в физиологии название адекватного раздражителя; он специфичен для данного органа чувств и может привести его в состояние возбуждения. Например, свет, действуя на глаза, производит зрительное ощущение; звуковые волны, действуя на органы слуха, дают нам ощущение тонов и шума; теплота, действуя на кожу, дает нам ощущение разных температур и т. д. Но есть один общий раздражитель, который свойственен всем органам и который дает наиболее простые явления раздражения. Это - электрический ток. На это обстоятельство исследователи обратили еще давно внимание. Раздражая электрическим током нервы глаза, мы можем получить ощущение света. Раздражая тем же электрическим током нервы языка, мы можем получить ощущение вкуса. В двигательных нервах, связанных с мышцей, получается раздражение, переходящее в движение мышц и т. д.
Рассматривая более подробно действие электрического тока, мы легко убедимся, что единственное изменение, которое он может внести в ткань, - это передвижение ионов атомов и групп атомов, несущих положительные (катионы) или отрицательные (анионы) заряды, обусловленные либо потерей ими части электронов, либо присоединением к ним лишних электронов.
То, что вызывает электрический ток, должны вызывать и все другие виды раздражителей клеток. В настоящее время считается доказанным, что мы можем подобные изменения в концентрации ионов искать при раздражении всех решительно органов чувств и всех частей нервной системы. Эти изменения в концентрации ионов являются единственно возможной причиной явления возбуждения, и если с внешней стороны возбудители весьма различны, то их внутреннее действие представляется одним и тем же и состоит в изменении концентрации ионов, способных вызвать дальнейшее изменение в белковых веществах, входящих в состав органов и тканей.
«В настоящее время, - пишет А. И. Бронштейн (3), - считается установленным, что в процессе возбуждения большую роль играют ионы. Если концентрация ионов, необходимых для функционирования клетки, падает ниже некоторого предела, наступает потеря возбудимости. Так, сердце животного, помещенного в среду, не содержащую необходимых ионов, останавливается. Нормальная жизнедеятельность клеток определяется не только абсолютной концентрацией того или иного иона, но и количественным соотношением концентрации разных ионов. Лазарев (1916), исследуй процесс выцветания зрительного пурпура, пришел к заключению, что благодаря фотохимическому распаду в среде освобождаются ионы, которые при известной концентрации действуют возбуждающим образом на зрительные нервы. Таким образом, функционирование периферического отдела зрительного аппарата сводится к использованию поглощенной зрительным пигментом световой энергии для образования ионизированных продуктов распада, возбуждающих нервные окончания (4). В последствии Лазарев счел возможным распространить свою теорию на другие органы чувств. Он выступил с утверждением, что разнообразные воспринимающие аппараты - концевые аппараты органов чувств - являются лишь приборами для превращения различных видов энергии. Эта теория в основном подтверждается и современными исследователями.
В 1950 г., - пишет А. И. Бронштейн, - Винников обнаружил в препаратах эпителия верхнего носового хода человека палочковидные и колбочковидные обонятельные клетки. У человека, как и у других высших животных, эпителий покрыт тончайшей, так называемой, ольфактивной мембраной. Оказалось, что булавовидные утолщения наружных отростков обонятельных клеток (булав, по терминологии указанного автора) лежат либо на этой мембране, либо под ней. Винников заметил, что в протоплазме отростков имеются особые включения - сократительные образования (миойды). Он высказал предположение, что обонятельные булавы, благодаря подвижности шеек, на которых они сидят, способны подниматься на поверхность ольфактивной мембраны и вступать в контакт с пахучими веществами или же, погружаясь в глубь эпителия, освобождаются от этого контакта. Если дело обстоит именно так, то можно констатировать черты сходства между клетками обонятельного эпителия и фоторецепторами глаза, которые также обладают способностью укорачивать свои отростки, погружая или извлекая их из пигментного слоя сетчатой оболочки глаза».
Большое количество цветных оттенков обусловлено тем, что существует бесконечное количество различных «сортов света». Согласно волновой теории света, которая отожествляет свет с электромагнитными волнами, лучи света, вызывающие ощущение различных цветов, отличаются друг от друга частотами колебаний. Сложные цвета вызываются сложными световыми волнами, состоящими из большего или меньшего количества простых (синусоидальных) волн различной длины.
Раздражителями органов обоняния являются электромагнитное волны, причем наиболее важны имеющие длину от 8 до 14 р, что содтретствует длине волн инфракрасной части спектра (5). Интересно, что погашение действия душистых веществ достигается ультрафиолетовыми лучами (2000-4000 ангстрем) и поглощением инфракрасных лучей. Приведем здесь несколько интересных примеров, которые демонстрируют физический характер запаха и указывает на волновую природу его.
Только последним можно, например, объяснить изумительную чувствительность к запахам у насекомых (бабочка Ж. Леба и др.), которые за километр находят друг друга. Хорошо известны опыты Фабра по этому вопросу; особенно интересны опыты с дубовым щелкопрядом. Несмотря на то, что самок закрывали вдали от местонахождения колонии этих насекомых и самцам приходилось совершать длинный путь, они этих самок все же отыскивали. Благодаря работам Ляховского, установлено, что насекомыми при их поисках пищи и особей другого пола руководит не обоняние, а ультракороткие излучения (радиации), которые они улавливают при помощи своих антенн (усиков).
Примечательно явление, которое наблюдалось на фронтах Великой Отечественной войны: вокруг поднятых над окопами тонких прутиков антенн полевых (походных) раций очень часто скапливалось значительное количество насекомых, - чащe всего майских жуков, привлеченных издалека антенной, как светом.
Доктора Мильс и Бек (6) провели ряд опытов над насекомыми. Одна группа опытов была проведена с пчелами, привлеченными в зону эксперимента сотами с медом. Затем эти соты с медом были убраны, мед был помещен в закупоренные бутылки, которые, в свою очередь, были герметически закрыты в двух железных ящиках. Каждый ящик имел впереди герметически врезанное окно, сделанное из таллий бром-йодида, который явился фильтром, пропускающим инфракрасное излучение, а сзади - окно из обыкновенного стекла, полностью задерживающего инфракрасные лучи. Вскоре пчелы прилетели и собрались плотной массой вокруг окна, пропускающего инфракрасные лучи, и только несколько пчел собрались у окна из стекла. Однако и они предпочли окно, пропускающее инфракрасные лучи.
Другие опыты были проведены с тараканами, помещенными в герметически закрытую клетку, в которой имелось окно из кристалла бромистого калия, пропускающего инфракрасные лучи.
Экспериментаторы отметили колебание усиков, как признак реагирования на запах. При продувании воздуха через трубку позади кристалла, у 15% тараканов отмечали колебания усиков. Когда гвоздичное масло пропускали в помещение, совершенно изолированное от насекомых, у 24% тараканов усики были активными. При проведении опыта в помещении, когда пахучее вещество приходило в соприкосновение с тараканами, 26% из них реагировали на запах.
Авторы объясняют это явление тем, что эти насекомые имеют обонятельный аппарат снаружи в виде длинных волнообразных антенн (усиков). Последние служат не столько для обоняния, сколько для «чувствования». Когда насекомые ощущают запах, происходит колебание антенн, как будто они были возбуждены. Это, по мнению авторов, делает возможным для физиолога отметить и даже измерить степень восприятия насекомыми разных запахов.
Интересно, что кошка, у которой частично или полностью удалены усы, частично или полностью теряет обоняние.
Нельзя не упомянуть одного очень интересного явления. Советские астроботаники в процессе своей работы открыли новое явление - самоизлучение цветов. Уже давно было известно, что зеленое вещество растений - хлорофилл - обладает способностью излучать красные и невидимые для человеческого глаза инфракрасные лучи.
В 1947 г. работники сектора астроботаники Академии наук Казахской ССР установили, что цветы также излучают красные и инфракрасные лучи, но в разной степени. Самоизлучение цветов было открыто при помощи фотографии.
Дальнейшее изучение этого свойства цветов должно привести к новой их классификации (7).
Хеннинг (1919) предлагает новую классификацию пахучих веществ на основе их физических свойств - способности поглощать лучи ультрафиолетовой части спектра. Для каждого запахового вещества имеется свой спектр поглощения. На основании этого Хеннинг выделил семь основных групп запаховых веществ, причем каждая из этих групп дает полосы поглощения на определенном участке ультрафиолетового спектра.
Данные Хеннинга были подтверждены Мартине на клиническом материале, причем удалось установить, что запаховые вещества высокочастотной группы вызывают симпатикотонический эффект, а низкочастотной - ваготонический.
«Приведенная выше классификация запаховых веществ, основанная на физико-химической структуре их, приближает нас к пониманию механизма специфического действия их. Это особенно важно, так как до настоящего времени не имеется единой теории, объясняющей возникновение запаховых ощущений» (8).
Следует отметить, - пишет А. И. Бронштейн, - что мысль том, что нервные окончания возбуждают колебания частиц материи, не новы. Она была сформулирована Ломоносовым в его знаменитой работе «Слово о происхождении света, новую теорию о цветах представляющее» (1756). В этом произведении он прямо пишет о «коловратных» (колебательных) движениях частиц эфира, как о возбудителях органов чувств, в том числе зрения, вкуса и обоняния. Однако при существующем положении спор между сторонниками «химических» и «физических» теорий обоняния может быть разрешен путем накопления новых факторов.
Все попытки создать «пахучие» электромагнитные волны (а физики могут создать инфракрасные и ультракороткие волны любой длины) пока не дали результатов.
Психо-физиология обоняния.
Всякое ощущение получается через возбуждение от раздражения периферической нервной системы. Раздражение нервных окончаний связано с определенным очагом возбуждения в спинном и головном мозгу. Ощущение является результатом воздействия внешнего мира на органы чувств. Восприятие является результатом переработки мозгом раздражений, идущих от органов наших чувств, передаваемых нервной системой.
Нервные внутримозговые связи органа обоняния раскидываются по многим частям больших полушарий головного мозга, имеют соединения с подбугорной областью («промежуточным мозгом»), связаны со зрительным бугром, как передаточным центром всех других чувствительных путей и с любым отделом коры больших полушарий - центром высших психических функций. Поэтому возбуждения, идущие от органов обоняния, оказывают значительное влияние на все стороны нервной деятельности, в том числе и высшей. Несмотря на наличие специфических раздражителей для каждого органа чувств, обонятельные возбуждения, оказывая влияние на функцию других органов чувств, в тоже время находятся в функциональной зависимости от последних.
Запахи играют большую роль в жизни людей. Запахи стоят на страже здоровья, мешая принимать недоброкачественную пищу или дышать испорченным воздухом, способствуют усилению вкусовых ощущений и т. д. Не меньшее значение они имеют в области человеческих эмоций. Запахи способны влиять на наши поступки. «Обозначение запаха в качестве рефлекторного стимула зависит от физиологических условий; определение качества запаха (приятный или отталкивающий) зависит от психологических условий» (Рутовский).
Восприимчивость к запахам у одного и того же лица подвержена колебаниям.
Минимальному по силе ощущению соответствует определенная минимальная сила раздражения. Этот порог ощущения не отличается, однако, постоянством в разные моменты жизни и при разных обстоятельствах, а главное, он неодинаков у разных лиц и зависит от состояния внутреннего (психического) мира этих лиц, так и от внешних условий, ибо он оказывается тем ниже, чем меньше внешних раздражений. Свет слабого источника хорошо виден в темноте, тогда как в освещенном помещении он незаметен. Звезды видны ночью, но те же звезды не видимы в течении дня. И если отношение между интенсивностью ощущения и интенсивностью раздражения выражается отношением логарифма к его числу, то ясно, в какой мере наши ощущения являем неточными показателями внешних раздражений вообще.
«Всем известно, далее, неодинаковое развитие разных воспринимающих органов. У одних мы имеем более развитый слух (слуховой тип), у других зрение (зрительный тип), у третьих осязание н мышечное восприятие (так называемый мышечный тип); наконец, большие различия могут быть и в отношении обонятельных, вкусовых и температурных воспринимающих аппаратов; сообразно этому и восприятие соответствующих ощущений оказывается количественно и качественно неодинаковым. Достаточно сравнить отношение к музыке хорошего музыканта или певца с хорошо развитым слухом и человека музыкально глухого, чтобы убедиться, с какими резкими градациями восприятия мы имеем здесь дело» (Бехтерев).
Область запахов не знает такой точной шкалы наименований, какую имеет область красящих веществ, где есть точные определения цветов: белый, синий, желтый и т. д.
Некоторые авторы пытались установить классификации запахов, но они занимались главным образом эфирными маслами,
а не определенными химическими композициями (смесями), и их работы на практике мало привились.
Для изучения запаха уже известных тел лучшим и наиболее простым способом служит сравнение исследуемого соединения с и тождественным (идентичным) образцом, и при помощи процесса, аналогично тому, который употребляется при колориметрических методах в аналитической химии, часто довольно легко удается с достаточной приближенностью делать простые дозировки запахов.
Для того, чтобы мы могли заметить разницу в интенсивности какого-либо ощущения, необходимо, чтобы интенсивность возбуждения увеличилась в известной пропорции, независимо от ее абсолютной величины. Для ощущения давления, например, она равна 1/3; поэтому, если мы одной рукой, держим груз 10 кг, то для того, чтобы заметить разницу, мы должны держать в другой руке груз, весящий не менее 13,3 кг; но если первый груз равен 100 г, то второй должен быть равным 133 г (закон Вебер-Фехнера).
Для того, чтобы вызвать ощущение, возбуждение должно иметь минимальную интенсивность, называемую порогом возбуждения.
Для общего изучения пахучих свойств тел пользуются методом ощутимых (уловимых) минимумов, определяющих порог возбуждения.
Продолжение следует...
____________________________________________________________________
1. В. И. Скворцов "Курс фармакологии", Медгиз, 1943, стр. 317
2. A. И. Бронштейн "Вкус и обоняние", изд. АН СССР, 1950, стр. 224.
3. А. И. Бронштейн "Вкус и обоняние", изд. АН СССР, 1950, стр. 126-127.
4. Современная наука установила, что раздражитель органа зрения - свет - это электромагнитные волны, электромагнитное излучение отдельных атомов и молекул. В настоящее время точно установлено, что в область электромагнитных волн входят рентгеновские лучи, Y-лучи, ультрафиолетовые, лучи видимого света, инфракрасные лучи и волны, применяемые в радиотехнике. Отличие заключается в частоте колебаний.
5. "Запах через излучение" - Marjorie van de Water, Americ. Perfumer, Apr. 1948, стр. 348.
6. Г. А. Тихов "Новейшие исследования по вопросу о растительности на Марсе", M., 1948.
7. Г. А. Тихов "Существует ли растительность на Марсе?", Природа, 1949, № 7.
8. Профессора Л. А. Андреев, К. М. Быков, Г. Е. Владимиров, В. Е. Делов, Г. П. Конради, Н. А. Подкопаев "Учебник физиологии", изд. 2, Наркомздрав, Медгиз, 1945, стр. 489.