Quelles sensations !
2004/01/01 Agirre Ruiz de Arkaute, Aitziber - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria
Aujourd'hui le crapaud est faim. Pendant plusieurs jours, il n'a rien mangé. Il n'a pas trouvé de nourriture et s'il continue ainsi, il commence bientôt à tomber malade. Si une mouche morte pendait d'un fil, debout, sans mouvement, le crapaud ne le verrait pas. Et c'est que la rétine des crapauds ne voit que mouvement. Bien qu'il soit sur le point de mourir de faim, je ne pouvais pas voir là, à la hauteur des yeux, la nourriture douce qui est restée immobile.
Cependant, la rétine humaine et d'autres primates ne peut pas détecter le mouvement. Il ne voit que des images fixes, de sorte que le cerveau doit faire le reste. Les connexions spécialisées entre les neurones nous permettent de détecter le mouvement : nous voyons une image derrière l'autre, très rapidement.
Mais ce n'est pas la seule différence entre nous. Les êtres humains ne peuvent pas voir la lumière ou la couleur de toute longueur d'onde. Beaucoup d'insectes voient également ultraviolets, et les serpents de castagnettes, comme les infrarouges. Mais nous ne pouvons voir que les couleurs entre le rouge et le bleu ; les autres couleurs nous sont invisibles.
Il est clair que, dans une large mesure, chaque espèce animale a eu son propre développement sensoriel. C'est la grande variété qu'il a produite dans la nature. Le système nerveux de chaque espèce ne réagit qu'à certaines vibrations, couleurs ou caractéristiques, et non à tout signe. Et cela a certainement limité l'évolution de l'espèce.
Chaque sens une langue
En fait, le cerveau est celui qui interprète toutes les images, sons, saveurs, textures et odeurs que nous recevons du milieu. À la fin, tous arrivent au cerveau. Mais à l'origine, chaque stimulus a un caractère totalement différent : chimique, mécanique, électromagnétique… Ainsi, on ne perçoit pas de la même manière un son ou une couleur, et le corps a dû concevoir une structure spécifique pour détecter chaque type de stimulus. Cellules sensorielles avec des caractéristiques et des formes très spéciales dans les yeux, le nez, la peau, la langue et d'autres organes des sens.
Dans l'oreille, par exemple, il existe un système osseux complexe qui amplifie les vibrations des sons. Grâce à cela, les cellules sensorielles situées dans la partie la plus cachée de l'oreille soulignent le son et le mouvement – stimuli mécaniques – bien que ces stimuli soient très petits. Pour cela, les cellules possèdent à leur extrémité des structures pileuses spéciales. Ils sont des cils. Et les vibrations mécaniques des ondes sonores les déplacent et agitent. Cette danse particulière des cils informe le cerveau des caractéristiques du son écouté : fréquence, intensité, durée… Toutes les informations avec une seule danse.
La façon de détecter les odeurs est complètement différente, il n'est pas possible de les détecter à travers les cils. Les cellules sensorielles nasales ont un récepteur ou un récepteur spécifique pour connaître chaque molécule odorante dans la membrane externe. Il y a des milliers de molécules odorantes et autant de récepteurs que ceux-ci. Associé à la molécule, le récepteur identifiera l'odeur.
Cela a beaucoup surpris les scientifiques. Comment une seule cellule peut-elle produire autant de récepteurs différents ? La plupart des récepteurs semblent avoir la même structure tridimensionnelle de base, à savoir avoir une composition similaire à celle des acides aminés. Mais quelques acides aminés sont différents. Ils sont des acides aminés clés, qui connaissent vraiment l'odeur. Les récepteurs semblent avoir une variabilité suffisante pour connaître des milliers d'odeurs.
Cependant, il semble que la vibration même des molécules influence également. C'est ce que témoigne la théorie innovante publiée en 1996 par le chercheur Luca Turin. Selon cette théorie, le récepteur, au lieu de détecter la forme de la molécule, détecterait en quelque sorte la vibration de celle-ci, ce qui expliquerait la nature de l'odeur. La théorie est totalement innovante en biologie.
D'autre part, la vue fonctionne très autrement. En fait, les cellules oculaires spécialisées perçoivent une énergie très différente : les ondes lumineuses. Le milieu, reflétant la lumière, émet continuellement des informations sur lui-même à travers des ondes lumineuses. Pour détecter cette énergie, la rétine des yeux a des cellules spéciales sensibles à la lumière. Les cellules coniques, par exemple, distinguent les couleurs.
Cependant, contrairement à l'oreille, il y a beaucoup moins de récepteurs de lumière. Au lieu d'avoir une protéine spécialisée pour absorber la lumière de chaque couleur, les humains ont seulement trois protéines, chacune d'elles absorbe dans une certaine longueur d'onde. L'un dans la zone de lumière rouge, l'autre dans celle de vert et l'autre dans celle de bleu. C'est pourquoi nous percevons les couleurs de la combinaison de ces trois couleurs de base.
En général, si vous regardez les mécanismes de base des structures qui reçoivent des informations sur l'environnement, quelque chose qu'ils ont en commun est que les stimuli sont reçus dans tous les cas par la membrane plasmatique de la cellule. Les cils, les récepteurs d'odeurs et les récepteurs colorés sont tous intégrés dans la membrane. En fait, la membrane est la seule structure cellulaire qui a une communication directe avec l'extérieur de la cellule, il a donc dû développer des structures spécifiques pour détecter des stimuli externes.
Conversion du signal
Bien que les types de stimuli soient différents, le cerveau ne connaît qu'une seule langue : l'électrique. Les cellules sensorielles ont donc deux fonctions principales : détecter la stimulation environnementale et réaliser la conversion du signal, c'est-à-dire la traduire dans le langage que le cerveau comprend. Pour cela, il est nécessaire de transformer l'énergie chimique, électromagnétique et mécanique en énergie électrique. Et cette impulsion électrique le transporte avec neurone au cerveau à travers l'énorme réseau neuronal du corps.
La conversion du signal se produit également dans la membrane plasmatique des cellules et est similaire pour tous les neurones sensoriels. Par exemple, lorsque les silos de l'oreille reçoivent un son, l'entrée de plusieurs ions est activée à l'extérieur de la cellule. Ces ions sont généralement de minuscules molécules chargées qui sont introduites dans la cellule par des canaux spéciaux. L'introduction d'ions dans la cellule est un moyen efficace de transformer l'énergie mécanique en énergie électrique.
En fait, le flux des ions signalera la fréquence, l'intensité et la durée du son sous forme de signal électrique. Ainsi, le cerveau pourra traiter les signaux et savoir si le stimulus qu'il a reçu est la voix humaine, une agréable chanson d'oiseaux ou une goutte d'eau tombée dans le sol.
Il en va de même pour les autres sens. Immédiatement après la détection des saveurs, des images, etc., les ions entrent dans toutes les cellules sensorielles. L'introduction de ces molécules chargées modifie le potentiel de charge naturelle de la membrane et, par conséquent, la cellule se dépolarise en modifiant la charge normale de la membrane. D'une extrémité du neurone à l'autre, la membrane se dépolarise, l'étendant comme une onde dépolarisante. Comme un effet domino. Ainsi, le corps transportera l'information au cerveau sous forme d'impulsion nerveuse. Neurone avec neurone au centre de contrôle corporel.
Les organes sensoriels ne le sentent pas
Après tout, le cerveau est celui qui écoute, ole, touche, voit ou goûte ; les organes des sens ne sont que les traducteurs de l'information. L'exemple le plus clair en sont les hallucinations. Ils se produisent sans stimulation externe: le cerveau, sans être à la hauteur des yeux, voit des images déterminées, il n'y a pas de son et le cerveau peut entendre des cris incroyables.
Les hallucinations produisent différentes drogues. Non pas parce qu'ils sont des substances étrangères au corps, mais à l'envers, parce qu'ils ont une grande similitude avec plusieurs molécules du corps. Neurotransmetteurs. Les médicaments agissent comme neurotransmetteurs dans les synapses entre neurones qui relient les organes sensoriels et le cerveau. À travers les neurones, un faux message électrique arrive dans le cerveau. Ainsi, le cerveau détecte des sensations qui ne sont pas autour de lui et transforme la réalité.
Mais parfois, en plus des drogues, les neurotransmetteurs propres de l'être humain nous trompent. Il suffit de voir l'exemple de personnes qui perdent un membre dans un accident. Ils peuvent sentir et déplacer la partie du corps perdu. Les intrigues du cerveau.
Les insectes ont une très bonne vision coloriste; les couleurs jouent un rôle fondamental dans la vie de ces animaux. Les abeilles, par exemple, lorsqu'elles cherchent du pollen, préfèrent des fleurs bleues et jaunâtres. Mais ceux que nous voyons bleu ou jaune sont d'autres couleurs pour les abeilles. Les abeilles ne peuvent pas voir le rouge, elles ne sont pas dans le spectre que ces insectes peuvent voir.
Comme les êtres humains ont une sensibilité particulière au rouge, au jaune et au bleu, les abeilles ont un rapport avec le jaune, le bleu et l'ultraviolet. Comme nous formons les images avec trois couleurs de base, mais trois autres basiques. Par conséquent, nous percevons des mondes très différents; comme ils voient clairement les couleurs ultraviolettes, dans les fleurs des abeilles apparaissent des combinaisons de couleurs complètement différentes.
Au moment du déjeuner, nous avons commencé à profiter des bonbons. Chacun a un repas qu'il aime le plus: oranges, chocolat ou croquettes. Mais qu'ont-ils de doux ces aliments que nous aimons, le goût ou l'odeur? Il est souvent difficile de distinguer les deux sens.
Et c'est que souvent ce que nous appelons saveur n'est que l'odeur qui produit la nourriture. Nos cellules gustatives ne distinguent que quatre saveurs: salé, amer, doux et acide. Les autres saveurs ne sont que des parfums, qui arrivent à travers les narines jusqu'aux cellules sensorielles de l'odorat.
Sinon, il n'y a rien d'autre à voir : quand nous attrapons le rhume et mangeons avec le nez fermé, la nourriture n'a guère de saveur ! La croquette que nous avons mangée sera salée ou sucrée, mais n'aura pas de saveur de croquette. Le pourquoi est clair : 80% du goût de croquette est juste odeur!
L'odorat aide les animaux à identifier la nourriture, les compagnons et les prédateurs. C'est le sens le plus ancien du point de vue évolutif, mais il est encore sur le point de diluer quelle est la base moléculaire de l'odorat. La théorie la plus acceptée est basée sur ce qui est exposé par Linus Pauling en 1946, que la taille et la forme des molécules odorantes sont ce que les récepteurs nasaux connaissent.
Ces dernières années, cependant, une nouvelle théorie émerge. Pour le moment, il n'est pas entièrement approuvé, mais il donne beaucoup à parler. Le principal moteur de cette nouvelle théorie est l'italien Luca Turin. Selon lui, ce n'est pas la forme des molécules qui donne du caractère à l'odeur, du moins pas seulement cela. « Ce qui confère à l’odeur de caractère est le spectre vibratoire de la molécule, qui est connu par les récepteurs nasaux. »
Selon Turin, les récepteurs travaillent comme de véritables spectrophotomètres biologiques. En outre, tout comme les récepteurs oculaires ne connaissent que certaines couleurs, les récepteurs nasaux connaîtront également certaines vibrations de base, pas n'importe quel type. Et la combinaison de ce type de vibrations de base donnerait différentes odeurs.
Toutes les molécules vibrent. Les vibrations sont limitées par des liens interatomiques, de sorte que chaque molécule a des vibrations d'une certaine énergie. Lorsque la molécule odorante pénètre dans le récepteur, l'effet tunnel consiste à transférer des électrons de la molécule odorante au récepteur. Ainsi le récepteur souligne les vibrations de la molécule.
Si la théorie de Luca Turin est acceptée, l'explication donnée au fonctionnement de l'odorat changerait radicalement. Certains croient que c'est une découverte suffisante pour recevoir le prix Nobel, car jusqu'à présent on ne connaît pas un récepteur capable de détecter les vibrations des molécules dans les êtres vivants. Le temps le dira.
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