Quines sensacions!
2004/01/01 Agirre Ruiz de Arkaute, Aitziber - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria
Avui el gripau és fam. Durant diversos dies no ha menjat res. No ha trobat menjar i si segueix així, aviat comença a emmalaltir. Si una mosca morta penjava d'un fil, aturat, sense moviment, el gripau no el veuria. I és que la retina dels gripaus només veu moviment. Encara que estigui a punt de morir de fam, no podria veure allí, a l'altura dels ulls, el menjar dolç que ha quedat immòbil.
No obstant això, la retina humana i d'altres primats no pot detectar el moviment. Només veu imatges fixes, per la qual cosa el cervell ha de fer la resta. Les connexions especialitzades entre les neurones ens permeten detectar el moviment: veiem una imatge darrere de l'altra, molt ràpidament.
Però aquesta no és l'única diferència entre nosaltres. Els éssers humans no podem veure la llum o el color de qualsevol longitud d'ona. Molts insectes també veuen ultraviolats, i les serps de castanyoles, com els infrarojos. Però nosaltres només podem veure els colors entre el vermell i el blau; la resta de colors ens resulten invisibles.
És clar que en gran manera cada espècie animal ha tingut el seu propi desenvolupament sensorial. Aquesta és la gran varietat que ha produït en la naturalesa. El sistema nerviós de cada espècie només reacciona davant determinades vibracions, colors o característiques, no davant qualsevol senyal. I això, sens dubte, ha limitat l'evolució de l'espècie.
Cada sentit una llengua
De fet, el cervell és el que interpreta totes les imatges, sons, sabors, textures i olors que rebem del mitjà. Al final tots arriben al cervell. Però en l'origen, cada estímul té un caràcter totalment diferent: químic, mecànic, electromagnètic… D'aquesta manera, no es percep de la mateixa manera un so o un color, i el cos ha hagut de dissenyar una estructura específica per a detectar cada tipus d'estímul. Cèl·lules sensorials amb característiques i formes molt especials en els ulls, el nas, la pell, la llengua i altres òrgans dels sentits.
En l'oïda, per exemple, existeix un complex sistema ossi que amplifica les vibracions dels sons. Gràcies a això, les cèl·lules sensorials situades en la part més oculta de l'oïda destaquen el so i el moviment —estímuls mecànics—, encara que aquests estímuls són molt petits. Per a això, les cèl·lules posseeixen en la seva extrem estructures piloses especials. Són cilis. I les vibracions mecàniques de les ones dels sons els mouen i agiten. Aquest peculiar ball dels cilis l'informa el cervell de les característiques del so escoltat: freqüència, intensitat, durada… Tota la informació amb un sol ball.
La manera de detectar les olors és completament diferent, no és possible detectar-los a través dels cilis. Les cèl·lules sensorials nasals tenen un receptor o receptor específic per a conèixer cada molècula olorosa en la membrana externa. Hi ha milers de molècules oloroses i tants receptors com aquestes. Associat a la molècula, el receptor identificarà l'olor.
Això ha sorprès molt als científics. Com una sola cèl·lula pot produir tants receptors diferents? La majoria dels receptors semblen tenir la mateixa estructura tridimensional bàsica, és a dir, tenen una composició similar a la dels aminoàcids. Però uns pocs aminoàcids són diferents. Són aminoàcids clau, que realment coneixen l'olor. Els receptors semblen tenir una variabilitat suficient per a conèixer milers d'olors.
No obstant això, sembla que la pròpia vibració de les molècules també influeix. Així ho testifica la innovadora teoria publicada en 1996 per l'investigador Lucca Torí. Segons aquesta teoria, el receptor, en lloc de detectar la forma de la molècula, detectaria d'alguna manera la vibració d'aquesta, la qual cosa explicaria la naturalesa de l'olor. La teoria és totalment innovadora en biologia.
D'altra banda, la vista treballa molt d'una altra manera. De fet, les cèl·lules de l'ull especialitzades perceben una energia molt diferent: les ones de llum. El mitjà, com reflecteix la llum, emet contínuament informació sobre si mateix a través d'ones de llum. Per a detectar aquesta energia, la retina dels ulls té cèl·lules especials sensibles a la llum. Les cèl·lules còniques, per exemple, distingeixen els colors.
No obstant això, a diferència de l'oïda, existeixen molts menys receptors de llum. En lloc de disposar d'una proteïna especialitzada per a absorbir la llum de cada color, els éssers humans només disposem de tres proteïnes, cadascuna d'elles absorbeix en una determinada longitud d'ona. Un en la zona de llum vermella, un altre en la de verd i un altre en la de blava. Per això percebem els colors de la combinació d'aquests tres colors bàsics.
En general, si ens fixem en els mecanismes bàsics de les estructures que reben informació de l'entorn, alguna cosa que tenen en comú és que els estímuls es reben en tots els casos a través de la membrana plasmàtica de la cèl·lula. Els cilis, els receptors d'olors i els receptors de colors, tots ells estan embeguts en la membrana. De fet, la membrana és l'única estructura cel·lular que té una comunicació directa amb l'exterior de la cèl·lula, per la qual cosa ha hagut de desenvolupar estructures específiques per a detectar estímuls externs.
Conversió de senyal
Encara que els tipus d'estímuls són diversos, el cervell només coneix un idioma: l'elèctric. Per tant, les cèl·lules sensorials tenen dues funcions principals: detectar l'estímul ambiental i realitzar la conversió del senyal, és a dir, traduir-la al llenguatge que el cervell entén. Per a això és necessari transformar l'energia química, electromagnètica i mecànica en energia elèctrica. I aquest impuls elèctric el transporten amb neurona fins al cervell a través de l'enorme xarxa neuronal del cos.
La conversió del senyal es produeix també en la membrana plasmàtica de les cèl·lules i és similar per a totes les neurones sensorials. Per exemple, quan les sitges de l'oïda reben so, s'activa l'entrada de diversos ions en l'exterior de la cèl·lula. Aquests ions solen ser molècules minúscules carregades que s'introdueixen en la cèl·lula mitjançant canals especials. La introducció d'ions en la cèl·lula és una forma eficaç de transformar l'energia mecànica en energia elèctrica.
De fet, el flux dels ions informarà de la freqüència, intensitat i durada del so en forma de senyal elèctric. Així, el cervell podrà processar els senyals i saber si l'estímul que ha rebut és la veu humana, una agradable cançó d'ocells o una gota d'aigua caiguda en el sòl.
El mateix ocorre amb els altres sentits. Immediatament després de detectar sabors, imatges, etc., els ions entren en totes les cèl·lules sensorials. La introducció d'aquestes molècules carregades altera el potencial de càrrega natural de la membrana i, per tant, la cèl·lula es despolaritza modificant la càrrega normal de la membrana. Des d'un extrem de la neurona fins l'altre es va despolaritzant la membrana, estenent-la com una ona despolarizadora. Com un efecte va dominar. Així, el cos transportarà la informació fins al cervell en forma d'impuls nerviós. Neurona amb neurona fins al centre de control corporal.
Els òrgans sensorials no ho senten
Al cap i a la fi, el cervell és el que escolta, ole, toca, veu o assaboreix; els òrgans dels sentits són només els traductors de la informació. L'exemple més clar d'això són les al·lucinacions. Es produeixen sense cap mena d'estímul extern: el cervell, sense estar a l'altura dels ulls, veu imatges determinades, no hi ha so i el cervell pot sentir crits increïbles.
Les al·lucinacions produeixen diverses drogues. No perquè són substàncies estranyes al cos, sinó a l'inrevés, perquè tenen una gran similitud amb diverses molècules del cos. Neurotransmisores. Les drogues actuen com neurotransmisores en les sinapsis entre neurones que connecten els òrgans sensorials i el cervell. A través de les neurones arriba al cervell un fals missatge elèctric. D'aquesta manera, el cervell detecta sensacions que no estan al seu voltant i transforma la realitat.
Però a vegades, a més de les drogues, els neurotransmisores propis de l'ésser humà ens enganyen. No hi ha més que veure l'exemple de persones que perden un membre en un accident. Poden sentir i moure la part del cos perduda. Les intrigues del cervell.
Els insectes tenen una visió colorista molt bona; els colors juguen un paper fonamental en la vida d'aquests animals. Les abelles, per exemple, quan busquen pol·len prefereixen flors blaves i groguenques. Però els que veiem blau o groc són altres colors per a les abelles. Les abelles no poden veure el vermell, no estan dins de l'espectre que poden veure aquests insectes.
Com els éssers humans tenim una especial sensibilitat al vermell, al groc i al blau, les abelles tenen respecte al groc, al blau i a l'ultraviolat. Com nosaltres formen les imatges amb tres colors bàsics, però altres tres bàsics. En conseqüència, percebem mons molt diferents; com veuen clarament els colors ultraviolats, en les flors de les abelles apareixen combinacions de colors completament diferents.
A l'hora de menjar comencem a gaudir dels dolços. Cadascun té un menjar que més li agrada: taronges, xocolata o croquetes. Però què tenen de dolç aquests aliments que ens agraden, el sabor o l'olor? Sovint resulta difícil distingir entre tots dos sentits.
I és que moltes vegades el que anomenem sabor no és més que l'olor que produeix el menjar. Les nostres cèl·lules gustatives només distingeixen quatre sabors: salat, amarga, dolça i àcid. La resta de sabors són només perfums, que arriben a través de les fosses nasals fins a les cèl·lules sensorials de l'olfacte.
Si no, no hi ha més que veure: quan enxampem el catarro i mengem amb el nas tancat, el menjar a penes té sabor! La croqueta que hem menjat serà salada o dolç, però no tindrà sabor de croqueta. El perquè és clar: el 80% del gust de croqueta és només olor!
L'olfacte ajuda els animals a identificar menjar, companys i predadors. És el sentit més antic des del punt de vista evolutiu, però encara està a punt de dilucidar quina és la base molecular de l'olfacte. La teoria més acceptada es basa en l'exposat per Linus Pauling en 1946, que la grandària i la forma de les molècules oloroses són el que els receptors nasals coneixen.
En els últims anys, no obstant això, està emergint una nova teoria. De moment no està totalment aprovat, però està donant molt a parlar. El principal impulsor d'aquesta nova teoria és l'italià Lucca Turin. En la seva opinió, no és la forma de les molècules la que dóna caràcter a l'olor, almenys no sols això. “El que confereix a l'olor caràcter és l'espectre vibracional de la molècula, que és el conegut pels receptors nasals”.
Segons Torí, els receptors treballen com a veritables espectrofotòmetres biològics. A més, igual que els receptors oculars només coneixen certs colors, els receptors nasals també coneixerien certes vibracions bàsiques, no qualsevol tipus. I la combinació d'aquesta mena de vibracions bàsiques donaria olors diferents.
Totes les molècules vibren. Les vibracions estan limitades per enllaços interatómicos, per la qual cosa cada molècula té vibracions d'una determinada energia. Quan la molècula olorosa entra en el receptor, l'efecte túnel consisteix en la transferència d'electrons de la molècula olorosa al receptor. Així destaca el receptor les vibracions de la molècula.
Si s'accepta la teoria de Lucca Turin, l'explicació que s'ha donat al funcionament de l'olfacte canviaria radicalment. Alguns creuen que és un descobriment suficient per a rebre el premi Nobel, ja que fins ara no es coneix un receptor capaç de detectar les vibracions de les molècules en els éssers vius. El temps el dirà.
Gai honi buruzko eduki gehiago
Elhuyarrek garatutako teknologia
