Luktsinne och motivation

Egentligen har jag inte tid, men det kliar för mycket i bloggfingrarna när det poppar upp luktrelaterade nyheter som fredagens "elchock ger bättre luktsinne" (eller TT-varianten "Trygghet urholkar doftsinnet"). Ursprunget är en artikel i fredagens Science.

Experimentet
Själva experimentet är intressant nog i sig: försökspersonerna fick lukta på identiska men spegelvända former av två olika doftämnen (dvs, totalt fyra olika molekylsorter). Generellt sett har människor svårt att skilja mellan spegelvända doftämnen, men att påstå "Normalt sett kan vi inte skilja mellan doftmolekyler som är kemiska spegelbilder av varandra. [...] En hund har däremot oftast inga som helst problem att skilja en spegelmolekyl från sin andra variant" (TT) är inte riktigt rätt. Nå, vi kommer till det sedan. Till en början kunde försökspersonerna inte skilja mellan de båda spegelvarianterna för någon av lukterna. För att motivera försökspersonerna att försöka skilja de spegelvända formerna åt parades sedan den ena gräslika doftvarianten med lätt obehag i form av en liten elchock när testpersonerna luktade på den. När de luktade på den andra gräslika doften gjorde forskarna ingenting, och inte heller när de luktade på de båda "oljiga" varianterna.

Sedan, för att testa om de lärt sig skilja på spegelvarianterna, fick försökspersonerna försöka hitta den "udda" lukten av tre luktprover. Ett luktprov bestod av den ena spegelvarianten, och de andra två luktproven bestod av den andra spegelvarianten. I ett sådant test är det 33% chans att gissa rätt. Får man betydligt bättre resultat än 33% ses det som bevis för att man kan hitta skillnaden. Denna process gick de igenom för både den gräslika och den oljiga lukten. Försökspersonerna var nu hyfsat bra på att skilja mellan de olika gräslika spegelvarianterna, men inte ett dugg bättre än slumpen på att skilja de båda oljliga spegelvarianterna åt.

Varför funkar det?
Skillnaden? Motivation. Luktsystemet har en närmare koppling till hjärnans "värderingssystem" än vad t ex syn och hörsel har, men det är inte omöjligt att det skulle gå att göra något liknande även där. Jag tänker spontant på den språkpåverkade förmågan att skilja mellan närliggande nyanser av ljusblått (se Nature News 30/4 2007). Högt tränade luktprofessionella kan i allmänhet skilja betydligt fler lukter åt, och namnge betydligt fler lukter, än vad en vanlig medelsvensson kan. Jag tror inte att de tränas med elchocker, en motivation högre än normalt finns nog där ändå. Däremot är obehag enkelt och mätbart i ett experiment, och människor är också allmänt bättre på att känna och undvika negativa lukter än andra.

Den som är intresserad av lukter och omsätter intresset i praktik kommer sannolikt också bli bättre på att skilja dem åt. Men det är attans svårt att mäta på ett bra sätt.

Vad är det bra till?
Förr var lukter viktiga för överlevnad, men idag spelar de förhållandevis liten roll. Science-artikelns författare tar exemplet att kunna skilja på ett livsfarligt lejon och en jämförelsevis ofarlig huskatt. Ett rimligare scenario vore kanske att en halvsvulten förmänniska försöker avgöra om angripen mat är farlig eller ofarlig att äta - den som äter fast han/hon inte borde riskerar (åtminstone i vissa fall) att bli allvarligt sjuk eller dö, och den som inte äter fast det är ofarligt har en rejäl nackdel när det kommer till överlevnad. Idag tittar vi på bäst-före-datum, och slänger en hel del mat i onödan för säkerhets skull. Lukta på den behöver vi sällan. Men arvet lever till viss del kvar: lukter som är relaterade till förruttnelse, mögel och liknande tenderar vi att vara ytterst känsliga för.

Så, hur blir man känslig för en viss lukt?
Nu kommer vi till problemet med citatet i början på bloggposten: "Normalt sett kan vi inte skilja mellan doftmolekyler som är kemiska spegelbilder av varandra. [...] En hund har däremot oftast inga som helst problem att skilja en spegelmolekyl från sin andra variant".

Luktreceptorerna, som sitter i näshålan och "känner igen" ämnen, arbetar utifrån ämnenas form. Men receptorerna är i allmänhet inte särskilt specifika för en enskild molekyl, utan binder snarare till bitar av molekyler (och deras form). Informationen om vilka "bitar" som finns i luften pusslas sedan ihop högre upp i hjärnan. Viktiga luktämnen kan antas motsvaras av en receptor som känner igen en större bit av just den luktmolekylen - ju närmare luktämnet och molekylen matchar i form, desto känsligare blir receptorn för det luktämnet (och samtidigt, i många fall desto mer oanvändbar för att känna igen andra molekyler). Om det är viktigt att skilja mellan två spegelvarianter finns det ett starkt evolutionärt tryck på att få fram en receptor som binder den ena formen mycket bättre än dess spegelbild - precis som en högerhandske passar mycket bättre på en högerhand än en vänsterhand. Är det inte viktigt att skilja varianterna åt är det rimligt att anta att en sådan specialanpassad receptor inte finns*. Samma princip gäller såklart även för andra slags skillnader mellan likartade doftmolekyler; te x längden på en kolkedja eller avsaknad/förekomst av en dubbelbindning.

Det viktiga, här, är att inse att de luktreceptorer vi har är en konsekvens av den miljö våra förfäder vistats i. Människor har färre fungerande luktreceptorer än vad hundar har, men vi har inte heller exakt samma receptorer eftersom vi inte har vistats i samma miljöer eller haft samma problem. Att säga att en hund alltid är bättre på lukt än en människa, oavsett vad uppgiften är, är garanterat fel (ofta kommer det vara rätt, men inte alltid). Gäller det spegelmolekyler kommer hunden sannolikt vara klart bättre i alla fall där dess förfäder behövde kunna känna en skillnad. I de fall människans förfäder behövde kunna göra en skillnad, och hundens förfäder inte behövde det, kan människan mycket väl vara bättre (och neutrala fall kommer hunden ha en fördel, eftersom den generellt är mycket känsligare för lukter).

Många spegelvariant-par av lukter har den egenskapen att den ena är vanlig i naturen och den andra inte. Det är rimligt att tro att för en hel del sådana par har det inte varit viktigt att kunna skilja dem åt; den spegelvända "tvillingen" har helt enkelt inte varit närvarande och kunnat förvirra saker. Testa sådana spegelpar på en hund, och jag skulle gissa att i många fall kommer den inte kunna skilja dem åt.

Lite kuriosa
Om man syntetiserar fram sådana spegelvändbara ämnen i ett kemilabb kommer man få dem i lika proportioner, om man inte använder sig av mer sofistikerade metoder. Den kunskapen kan man till exempel använda sig av för att se om ett livsmedels smak piffats upp med tillsatta aromer; om de tillsatta aromämnena tillverkats på vanligt vis kommer det i livsmedlet finnas alldeles för mycket av den spegelvariant som inte är närvarande i vanliga fall (läs mer här).

Länkar
artikeln i Science (pren. krävs)
Vetenskapsradion från i fredags**

Andra bloggar om vetenskap, forskning, lukt

*Jamen, vänta nu, kommer den perceptiva läsare som orkat ta sig ända hit tänka: inte får man nya receptorer, så hur lär sig försökspersonerna att skilja två gräslika spegelvarianter åt om de inte kan det från början? Jo, såhär tror jag att det fungerar: en av spegelvarianterna binder lite bättre än den andra i någon receptor, så pass lite att det inte är märkbart i vanliga fall. Vi är duktiga på att kategorisera lukter, och lägger båda i samma kategori (märkt "luktar som gräs, typ"). När luktsystemet får i specifik uppgift att skilja dem åt förfinas den analys som sker efter luktreceptorerna, och den lilla ursprungsskillnaden förstoras upp istället för att tystas ner.

**Att som Vetenskapsradion påstå att människan stöter på hundratusentals dofter på en dag är för övrigt en hejdlös överskattning.