Wie funktioniert das Riechen? Von der Nase ins Gehirn
Riechen beginnt, wenn flüchtige Duftmoleküle im oberen Teil der Nase an Riechrezeptoren binden. Jede Riechzelle trägt nur eine Rezeptorart. Ihre Signale laufen über den Riechkolben ohne Umweg über den Thalamus in Hirnbereiche für Geruch, Emotion und Gedächtnis.
Inhalt
Was passiert in der Nase beim Riechen?
Duftmoleküle gelangen mit der Atemluft in den oberen Teil der Nasenhöhle und binden dort an Rezeptoren auf Riechzellen. Damit etwas riecht, muss es flüchtig sein: Seine Moleküle müssen aus dem Stoff in die Luft übergehen. Beim Einatmen durch die Nase heißt das orthonasales Riechen.
In der Riechschleimhaut lösen sich die Moleküle im Schleim und treffen auf die Fortsätze der Riechzellen. Jeder Rezeptor ist ein Eiweiß in der Zellmembran mit einer Bindungstasche, in die ein Duftmolekül passen kann. Die Entdeckung dieser Rezeptorfamilie wurde 2004 mit dem Nobelpreis für Physiologie oder Medizin an Richard Axel und Linda Buck ausgezeichnet.
Wie viele Riechrezeptoren hat der Mensch?
Etwa 400 Rezeptorgene gelten beim Menschen als möglicherweise funktionsfähig. Das Erbgut enthält 851 Genorte für Riechrezeptoren, von denen mehr als die Hälfte durch Mutationen ausfällt. Zum Vergleich: Axel und Buck beschrieben die Familie bei Säugetieren mit rund 1.000 Genen.
Jede Riechzelle bildet nur eine einzige Rezeptorart. Es gibt also ebenso viele Arten von Riechzellen wie Rezeptorarten. Ein Duftstoff aktiviert meist mehrere Rezeptoren, und ein Rezeptor reagiert auf mehrere Duftstoffe. Das Gehirn erkennt einen Geruch am Muster der aktivierten Zellen, nicht an einer einzelnen.
Wohin gehen die Signale?
Die Riechzellen melden an den Riechkolben, und von dort geht das Signal ohne Umweg über den Thalamus direkt in Hirnbereiche für Geruch und Gefühl. Der Riechkolben verschaltet Zellen mit demselben Rezeptortyp. Dann projiziert er auf die Riechrinde (Piriformer Cortex) und die Amygdala; über den entorhinalen Cortex besteht ein Weg zum Hippocampus, in dem Erinnerungen gebildet werden.
Das ist eine Besonderheit: Fast alle anderen Sinne laufen zuerst über den Thalamus. Diese direkte Verbindung gilt als Grund, warum Gerüche so stark mit Emotion und Erinnerung verbunden sind. Mehr dazu im Bereich Funktion und Wirkung von Duft.
Was ist der Unterschied zwischen Riechen und Schmecken?
Ein großer Teil dessen, was wir „Geschmack“ nennen, ist Geruch. Beim Essen steigen Duftstoffe aus dem Mund durch den Rachen zur Riechschleimhaut. Das nennt man retronasales Riechen. Es trägt maßgeblich zum Aroma bei; bei verstopfter Nase fehlt dieser Anteil.
Was bedeutet das für Parfum?
Ein Parfum wird orthonasal wahrgenommen, als Muster aus vielen Duftstoffen. Wer Düfte vergleicht, riecht Muster. Deshalb lassen sich einzelne Rohstoffe am besten nebeneinander lernen und danach in Mischungen wiedererkennen. Wer das üben möchte, kann Rohstoffe in einem Workshop nebeneinander riechen, etwa im Parfum-Atelier Hamburg und Berlin.
Häufige Fragen
Wie viele Riechrezeptoren hat der Mensch?
Das menschliche Erbgut enthält 851 Genorte für Riechrezeptoren. Mehr als die Hälfte davon sind durch Mutationen unbrauchbar; rund 400 Gene gelten als möglicherweise funktionsfähig (Verbeurgt et al., 2014).
Wie viele Gerüche kann der Mensch unterscheiden?
Das ist unbekannt. Eine Studie von 2014 schätzte mindestens eine Billion unterscheidbare Reize; eine Gegenanalyse von 2015 zeigte, dass die Rechnung diese Zahl nicht trägt und fast jeden Wert hätte liefern können. Eine belastbare Zahl gibt es nicht.
Warum schmeckt Essen bei Schnupfen fade?
Beim Essen steigen Duftstoffe aus dem Mund durch den Rachen zur Riechschleimhaut (retronasales Riechen) und tragen den größten Teil des Aromas. Ist die Nase verstopft, fehlt dieser Anteil; geschmeckt werden dann nur noch süß, sauer, salzig, bitter und umami.
Quellen
- The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2004 - Press release - Nobel Prize Outreach, 2004
- Profiling of Olfactory Receptor Gene Expression in Whole Human Olfactory Mucosa - PLoS One (Verbeurgt et al.), 2014
- Effects of odor on emotion, with implications - Frontiers in Systems Neuroscience (Kadohisa), 2013
- The number of olfactory stimuli that humans can discriminate is still unknown - eLife (Gerkin und Castro), 2015
- Beyond aroma: A scoping review on the impact of chronic rhinosinusitis on retronasal olfaction - Frontiers in Allergy, 2022