XXVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Физиологический ответ на знакомый запах как показатель активации лимбической системы

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Ганенко И.Ю. 1

---

1Лицей 7

Мелешина А.Д. 1

---

1Русско классическая школа

Работа в формате PDF

92 KB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Каждый человек хоть раз в своей жизни испытывал удивительное чувство: вдруг уловил знакомый запах – мандаринов, свежей выпечки,морского ветра – и он мгновенно переносит в прошлое. Воспоминание настолько яркие и подробные, будто событие происходит снова. Однако не все запахи вызывают одинаковую реакцию: одни успокаивают и согревают, другие напротиввызываюттревогу.Почемужезапахиобладаюттакойсилойизависит ли физиологический ответ от того, приятное или неприятное воспоминание они пробуждают?

Французский писатель Марсель Прустпервым обратил внимание на это явление в романе «В поисках утраченного времени» (1913). С тех пор способность запахов вызывать эмоциональные воспоминание получила названия «эффект Пруста»

Несмотряна то,чтофеномен известенболеесталет,вшколепрактически не изучается, почему именно запахи, а не зрение или слух, вызывают самые яркие и живые воспоминания. Большинство учеников и даже взрослых не знают, чтоза этим стоит особый анатомический путь в мозге. Моя работа направлена на то, чтобы восполнить этот пробел, и показать практическую пользу обонятельной памяти

Актуальность исследования заключается в том, что понимание механизмовобонятельнойпамятипозволяетприменятьароматыдляулучшения обучения, а также для диагностики стрессовых состояний, лечение некоторых нервных заболеваний, и даже для борьбы со стрессом.

Цель работы

4. 3. 1. Изучить строение обонятельной системы и ее связь с центрами памяти в мозге.

      2. Проанализировать«феноменПруста»

      3. Разделить участников на 2 группы: с приятными и неприятными обонятельнымивоспоминаниями. Провестианкетированиесреди2групп учащихся ( 8- 9 классов)

      4. Провести эксперимент по измерению пульса, дыхания, и температурыпри предъявлении приятного и неприятного запаха

      5. Сформулировать выводы о разнонаправленных вегетативных реакциях (парасимпатическая при приятных воспоминаниях, симпатическая при неприятных).

Гипотеза.

Запахи, связанные с приятными воспоминаниями, активируют парасимпатическую нервную систему (замедление пульса и дыхания, потепление пальцев), а запахи, связанные с неприятными воспоминаниями, активируют симпатическую нервную систему (учащение пульса и дыхания, похолодание пальцев)

Методыисследование.

Анализнаучнойлитературы,анкетирование,эксперимент,статистическая обработка данных.

Глава1.Обоняниеипамять

1. 1. Строениеобонятельнойсистемычеловека.

Обонятельная система начинается с обонятельного эпителия- участка слизистой оболочки в верхней части носовой полости. На нем расположено около 10 – 20 миллионов обонятельных рецепторов нейронов. Каждый такой нейрон имеет на своей поверхности один тип рецепторных белков, способных распознавать определенные молекулы пахучих веществ. Когда мы вдыхаем воздух, молекулы аромата связываются с рецепторами. Это запускает электрический сигнал, который по аксонам (отросткам) нейрона передается по

в обонятельную луковицу – структуру, расположенную сразу над носовой полостью, прямо над лобными долями мозга.

1. 2. Лимбическаясистема–центрэмоцийипамяти.

Ключевую роль в формировании воспоминаний играет лимбическая система. Это комплекс структур, расположенных глубоко в мозге. К ним относятся:

Гиппокамп – главный архив памяти. Он переводит кратковременные впечатления в долговременные.

Миндалевидное тела (амигдала) - отвечает за эмоции, особенно за страх, радость и гнев. Именно оно окрашивает воспоминание в эмоциональные тона.

Обонятельная кора (пириформная кора) - участвует в осознанном распознании запахов.

1. 3. Прямойпутьобонятельныхсигналовчерезталамус.

У всех органов чувств (зрения, слуха, осязания, вкуса) путь сигнала в мозг обязательно проходит через таламус – своего рода коммутатор, который сортирует и перераспределяет информацию. Это занимает долю секунды, но создает задержку.

Таблица1.Сравнениепутейобработкисенсорнойинформациивмозге

Органчувств

Промежуточ ная станция

Промежуточн ая станция

Итоговыйрезультат

Обоняние	Обонятельна я луковица	(Нет)прямов лимбическую систему	Мгновенныйвызов памяти и эмоций
Зрение	Зрительная кора	Таламус	Формированиепамяти после анализа
Слух	Слуховая кора	Таламус	Формированиепамяти после анализа
Осязание	Соматосенсо рнаякора	Таламус	Формированиепамяти после анализа

Глава2.ЭффектПруста.Отлитературыкнауке

2. 1. Историяоткрытияфеномена

В 1913 году французский писатель Марсель Пруст опубликовал первый том своего семитомного романа « В поисках утраченного времени». В самом начале герой, погруженный в уныние, пробует печенье мадлен, макая его в чай. И вдруг его захлестывают яркие воспоминания из детства – домтетки, городок Комбре, воскресныеутра. Пруст писал: «но вот я поднеск губам ложку чая, где плавала размоченная модлен. Трепет пробежал по мние… и откуда нивозьмись, возникло воспоминания о детстве». Именно этот эпизод дал имя явлению. Ученые позже доказали, что Пруст описал реальный нейробиологический механизм.

2. 2. Научныедоказательства

В 2002 году психологи Рэйчел Херц и Джонатан Шулер провели классическое исследование. Участникам предлагали вызвать воспоминания с помощью трех разных стимулов: запахов (попкорн, детская присыпка), зрительных образов (фотографии) и звуков (мелодии). Оказалось, что запахи вызывалисамыеживые,подробныеиэмоциональнонасыщенные

воспоминания,причемчастоизраннегодетства.Визуальныеизвуковые сигналы давали из более позднего возраста.

Глава3.Эволюционноезначениеобонятельнойпамяти.

Зачемприродепонадобилсятакойпрямойибыстрыйпуть?Ответлежитв эволюции. Обоняние – одно из древнейших чувств. У первых наземных животных лимбическая система и обонятельный мозг сформировались раньше, чем кора больших полушарий. Для выживания было жизненно важно мгновенно распознать хищника, ядовитой пищи или огня и запомнить его на всю жизнь. Если бы сигнал шел через таламус, реакция бы замедлилась. А прямая связьсамигдалой запускалазащитнуюреакцию(страх)и одновременно с гиппокампом сохраняла информацию об опасном запахе. Поэтому мы так хорошо помним запахи, связанными с сильными эмоциями – как положительными, так и отрицательными.

Глава4.Практическоеисследование:физиологическийответназнакомый запах как показатель активации лимбической системы.

4. 1. Биологическоеобоснованиеэксперимента

Из теоретической части известно, что обонятельные сигналы поступают напрямую в лимбческую систему, включая миндалевидное тело (амигладу). Амиглада, в свою очередь, связана с гипоталамусом – главным регулятором нервной вегетативной системы. Активация гипоталамуса вызывает симпатический ответ: учащение пульса идыхания, повышение температуры)или парасимпатический:противоположную реакцию (замедление пульса и дыхания, понижение температуры) . Таким образом, биологическая гипотеза: если запах связан с личными эмоциональным воспоминанием, то он вызовет измеримые изменения в работе вегетативной нервной системы, даже если человек не будет специально вспоминать. Нейтральный запах таких изменений не вызовет

4. 2. Цельизадачиэксперимента

Цель: экспериментально проверить, что запахи, связанные с приятними воспоминаниями, вызывают парасимпатический ответ (успокоение, замедление пульса и дыхания, потепление пальцев). А запахи, связанные с неприятными воспоминаниями – симпатический ответ (активацию, учащение пульса и дыхания, похолодание пальцев).

Задачи:

4. 1. 1. Подобрать для каждого участника индивидуальный знакомый запах, связанный с положительными и отрицательными воспоминаниями.

      2. Измерить частоту сердечных сокращений (ЧСС), частоту дыхания (ЧД) и температуру кончиков пальцев в трех условиях: покой, предъявления знакомого запаха,предъявление знакомого неприятного запаха.

      3. Сравнитьпоказателииопределитьстатистическуюзначимостьразличий.

      4. Подтвердить разнонаправленность вегетативных реакций. Сделать вывод о роли лимбической системы в обонятельной памяти.

   2. Материалыиметоды

Участники: 20 здоровых школьников 8-9 классов , 10 мальчиков и 10 девочек, разделены нагруппы А (хорошие воспоминания) и В (неприятные воспоминания). У всех отсутствовали острые респираторные заболевания и нарушения обоняния. Все участники дали устное согласия, от родителей получено разрешения.

Оборудование:

• секундомер(дляподсчетапульсаидыхания);

• медицинский бесконтактный инфракрасный термометр(для измерение температуры кожи пальца руки);

• ватныедиски;

• индивидуальные пахучие вещества: эфирные масла (мандарин,ваниль, мята, корица и др.). Нейтральный стимул дистиллированная вода (без запаха);

• герметичныепластиковыеконтейнерыдляпредъявлениезапахов. Предварительный этап:

За 5 дней до эксперимента участники заполнили анкету: для группы А - какой запах вызывает у вас самое теплое и яркое воспоминание из детства? Группа Б – какой запах вызывает вас неприятное воспоминание из детства. Результаты представлены в таблице 4.1.

Таблица 4.1.Распределение знакомых приятных и неприятных запахов среди участников (10чел.)

№	Пол	Воспоминание	Знакомыйзапах (ассоциация)	Краткоеописание воспоминаний
1	м	приятное	Корица(выпечка)	приготовлениебулочек вместес бабушкой
2	м	приятное	Мандарины (новыйгод)	Новыйгод,мандарины, веселье
3	м	приятное	Дрова (костер)	Лагерь,вечероколокостра с гитарой
4	м	приятное	Сирень	Последниеднимая
5	м	приятное	Хвоя(новыйгод)	Елка,игрушки,ожидание чуда
6	ж	приятное	Мокрая листва (лето)	Прогулкасдрузьями, беззаботность
7	ж	приятное	Море(каникулы)	Сочи,отпусксродителями
8	ж	приятное	Клубника (огород)	Дачаубабушки

клетки) за 30 секунд, умножается на 2; измеряется температура кончиков пальцев.

4. 1. 3. Группа А - предъявление приятного запаха. Исследователь открывает контейнер с ватным диском ,со знакомым запахом , на расстоянии10 см от носа участника на 30 секунд. Во время предъявления и сразу после (30 секунд) повторно измеряют пульс и дыхание. Температура измеряется сразу после окончания предъявления.

      4. Группа Б – предъявление неприятного знакомого запаха. Аналогичная процедура.

      5. Записьиобработкаданных.

   2. Результатыэксперимента.

Таблица4.2.Разницапоказателейприпредъявлениизнакомогозапаха.

№	Пол	Знакомыйзапах	Пульс (после нейтр. запаха) уд/мин	Дыхание (после нейтр. запаха) ц/мин	Температура (посленейтр. запаха) °С
1	м	Карица	-5	-2	0,3
2	м	Мандарины	-6	-2	0,7
3	м	дрова	-7	-2	1
4	м	Сирень	-6	-1	0,3
5	м	Хвая	-5	-3	0,2
6	ж	Макрая листва	-7	-2	0,4
7	ж	Море	-4	-2	0,6
8	ж	Клубника	-5	-1	0,2
9	ж	роза	-6	-2	0,3
10	ж	Иван-чай	-5	-2	1
Средние			-5,6	-1,9	0,5

Таблица4.3Разницапоказателейприпредъявлениизнакомогозапаха

№	Пол	Знакомый запах	Пульс (после нейтр. запаха) уд/мин	Дыхание (после нейтр. запаха) ц/мин	Температура (посленейтр. запаха) °С
1	м	Мята	8	2	-0,2
2	м	Лук	5	2	-0,1
3	м	Лаванда	6	4	-0,1
4	м	роза	4	2	-0,3
5	м	Мята	7	3	-0,3
6	ж	Жасмин	6	3	-0,1
7	ж	Кофе	7	3	-0,2
8	ж	мед,лимон	2	4	-0,1
9	ж	Шоколад	4	2	-0,2
10	ж	Мята	6	1	-0,2
Средние			5,5	2,6	-0,18

Таблица4.3.Разницамеждуреакцияминаприятныйинеприятныйзапах

Показатель	Знакомый приятный запах	Знакомый неприятный запах	Разница
Изменениепульса (уд/мин)	-5,6	5,5	11,1
Именениедыхания (ц/мин)	-1,9	2,6	4,5
Изменениетемпературы (°С)	0,5	-18	-2,3

Пульс: при приятном запахе пульс замедляется в среднем на 5,6 уд/мин. При неприятном учащается в среднем на 5,5 уд/мин. Разница составляет 11,1 уд/мин.

Дыхание: при приятном запахе удерживается в среднем на 1,9 ц/мин, при неприятном – учащается в среднем на 2,6 ц/мин. Разница составляет 4,5 ц/мин.

Температура: при приятном запахе пальцы теплеют в среднем на 0,5 °С, при неприятном – холодеют в среднем на 1,8 °С. Разница составляет 2,3 °С.

4.3.Выводыпо практическойчасти

1. Запахи, связанные с приятными воспоминаниями, вызывают парасимпатический ответ на 5,6 уд/мин, замедление дыхания на 1,9 ц/мин, повышение температуры пальцев на 0,5 °С.

2. Запахи, связанные с неприятными воспоминаниями, вызывают симпатическийответ(активацию):учащениепульсана5,5уд/мин,учащение дыхания на 2,6 ц/мин, снижение температуры пальцев на 1,8 °С

3. Разница между реакциями на приятный и неприятный запах состовляет: по пульсу 11,1 уд/мин, по дыханию 4,5 ц/ мин, по температуре 2,3 °С, что подтверждает противоположную направленность вегетативных реакций.

4. Полученные данные подтверждают нейрофизиологическую природуэффекта Пруста: обонятельные сигналы, минуя таламус, активируют лимбическую систему и симпатический отдел вегетативной нервнойсистемы – парасимпатический (при приятных воспоминаниях) или симпатический (при неприятных).

Заключение.

Входеработыдостигнутапоставленнаяцельирешенывсезадачи. Основные выводы:

1. 1. Анатомическая причина: Запахи вызывают яркие воспоминания благодаря прямому пути обонятельных сигналов в лимбическую систему в обход таламуса. Это эволюционный механизм выживания.

   2. Приятные воспоминания успокаивают. В ходе проведение эксперимента установлено, что запахи, связанные с приятными воспоминаниями, вызывают активацию парасимпатического отдела вегетативной нервной системы. Это проявляется в объективных физиологических изменениях: замедление пульса, замедления дыхания, повышение температуры пальцев. Такая реакция соответствует состоянию покоя и восстановления организма.

   3. Запахи, связанные с неприятными воспоминаниями, вызываютактивацию симпатического отдела вегетативной нервной системы.Это проявляется в противоположных изменениях: учащение пульса и дыхания, снижение температуры пальцев ( сужение периферических сосудов). Такая реакция соответствует состоянию стресса и мобилизации организма.

   4. Полученные результаты являются прямым экспериментальным доказательством того, что связь запаха и памяти имеет не психологическую, а фундаментальную нейробиологическую природу. Обонятельные сигналы, активируя лимбичесую систему, запускают через гипоталамус соответствующий отдел вегетативной нервной системы - парасимпатический при приятных воспоминаниях и симпатический при неприятных.

Таким образом, гипотеза о том, что приятные и неприятные обонятельные воспоминания вызывают разнонаправленные вегетативные реакции (парасимпатическую и симпатическую), полностью подтвердилась. Запахи действительно способны не только вызывать воспоминания, но и объективно изменять физиологическое состояние организма в зависимости от эмоциональной окраски этих воспоминаний.

Списокиспользованнойлитературы

1. 1. 1. Биология9класс/В.В.Песчаник,А.А.Каменский,Г.Г.Швецовидр. – м. Просвещение. (Главы о нервной системе и анализаторах);

      2. Как запахи вызывают воспоминания (электронный ресурс) // Блог Викиум.(https://blog.wikium.ru/pochemu-zapahi-vyzyvayut-samye-yarkie-vospominaniya.html);

      3. ЧтотакоефеноменПруста?(электронныйресурс)//Инфографика (https://tass.ru/infographics/9215);

      4. ЭнциклопедияАванта+(Эволюционноезначениеобоняния).