Нейрогастрономия. Почему мозг создает вкус еды и как этим управлять

Глава 1

Революция запаха и вкуса

Однажды я познакомился с мужчиной из Дании, который провел с друзьями неделю в парке Disney World во Флориде.

– Как провели время? – спросил я у него. – Вам понравилась американская культура?

– Еще как, – ответил он. – Мы отлично отдохнули.

Моя жена – датчанка; прекрасно зная, что датчане крайне щепетильно относятся к пище, я шутливо поинтересовался: «Понравилось вам целыми днями есть одни гамбургеры да хот-доги?»

– Мы их даже не пробовали, – услышал я в ответ.

– Чем вы там вообще питались? – спросил я.

– Мы привезли с собой недельный запас ругбрёда[16], салями и сыра из Дании. Мы даже прихватили немного копченого угря.

Патриотизм – это тоска по блюдам родной кухни.

Полагаю, их недельный запас продуктов был невероятно тяжелым; я и сам, возвращаясь из Старого Света, чемоданами возил датский ругбрёд через Атлантический океан. Его насыщенный терпкий аромат и упругая текстура уникальны. Не менее уникальным вкусом обладают соленое, мясистое датское салями с привычным мне сыром хаварти с укропом. Для меня эти продукты лишь часть моей приобретенной личности, пробуждающейся, когда я попадаю в Данию, а вот для моих датских друзей эта пища является частью исконного быта.

Пример моих знакомых в очередной раз доказывает правдивость старой поговорки: «Патриотизм – это тоска по блюдам родной кухни». Так выглядит преданность родной стране, проявляющаяся через пристрастие к знакомым с детства вкусам.

Во время Олимпийских игр, когда спортсмены представляют свою страну, они выступают и во имя вкуса родной еды. Даже в наш век глобализации, когда повседневный рацион может состоять из традиционных блюд любого государства (в Лос-Анджелесе популярны суши, в Нью-Йорке – итальянская паста, а в Париже можно поесть в «Макдональдс»), для каждого из нас вкус пищи, на которой мы выросли, навсегда остается частью национальной идентичности. Отправляясь в отпуск в дальние страны, мы пару раз едим блюда местной кухни и начинаем тихо скучать по бургерам, рыбе с картошкой фри, суши, лазанье или прочей привычной еде. Я люблю вкус сои, но, попав в Японию, уже через несколько дней захотел чего-нибудь привычного. Грета раздобыла маленькие коробочки хлопьев для завтрака и холодное молоко, и я смог насладиться своим обычным утренним рационом.

Я понимаю, как много для нас значат полюбившиеся вкусы. Но мне кажется невероятным и несколько печальным, что большинство людей понятия не имеют о том, что аромат играет ключевую роль в формировании вкусовых ощущений и что самым важным для вкуса является именно запах пищи, который мы ощущаем на выдохе, когда жуем. Не многие знают о новейших исследованиях, доказавших, что запахи формируют в нашем мозге схемы активности, так называемые образы запаха, и именно они лежат в основе восприятия вкусовых ощущений. Образы запахов являются скрытым фактором, оказывающим существенное влияние на удовольствие, получаемое от пищи; они же отчасти повинны в проблемах со здоровьем, возникающих при бесконтрольном потреблении вредной пищи. Если мы будем понимать первостепенную роль обоняния, мы сможем избежать многих проблем и сделать жизнь куда более приятной.

Для того чтобы в полной мере осознать важность механизма ретроназального обоняния в нашей повседневной жизни, нам нужно вернуться в прошлое и изучить историю некоторых идей, уходящих корнями в Древнюю Грецию.

Большинство людей не воспринимают обоняние всерьез. Такое отношение сложилось еще во времена Аристотеля. Рассматривая органы чувств в своем труде «О душе»[17], он отметил, что «наше обоняние менее острое, чем у прочих живых существ, и является наименее развитым из наших чувств».

С тех пор прошло две с половиной тысячи лет, но многие и по сей день продолжают принимать его слова на веру. Если вы оказались в их числе, спешу заверить – вы далеко не одиноки в таком заблуждении. Как и большинство людей, вы наверняка получаете удовольствие от приятных запахов: хороших духов, ароматных цветов или стейка, скворчащего на гриле, – и морщитесь от запахов неприятных: вони немытого тела, «ароматов» в туалете и грязного воздуха. Вполне возможно, что ваш интерес к возможностям обоняния этим и ограничивается.

Может показаться, что запахи менее важны, чем зрительные или звуковые ощущения. Обоняние кажется блеклым и несущественным в сравнении с прочими видами восприятия, но лишь до тех пор, пока человек не лишается его в результате несчастного случая или инфекции. В своей книге «Вспоминая запахи: история об утрате – и возвращении – первобытного чувства восприятия»[18] Бонни Блогетт подробно описывает катастрофические последствия утраты вкусового восприятия. В таких случаях неспособность чувствовать вкус по большей части обусловлена именно утратой ретроназального обоняния. Вкусовое восприятие и обоняние важны, но можете ли вы представить человека, который, будучи поставлен перед выбором утраты одного из чувств, отказался бы от зрения или слуха вместо обоняния? Очевидно, что именно возможность видеть и слышать являются самыми жизненно важными видами восприятия, без которых невозможны полноценная жизнь и общение.

В то же время суть проблемы искажается в корне неверной постановкой вопросов. Какие факторы влияют на наше повседневное поведение? От какого вида сенсорной информации, поступающей в наш мозг, зависит ежедневное качество нашей жизни и как она влияет на принимаемые нами решения, связанные со здоровьем, взаимодействием с окружающими нас людьми, выбором питания и партнера? Если мы будем ориентироваться только на самые «очевидные» из наших впечатлений, то многого лишимся. Запахи и есть одни из тех неочевидных, но крайне важных факторов, которые управляют нашей жизнью.

Как уже упоминалось во вступлении, истинная значимость обоняния подтверждается исследованиями во многих сферах научного знания. В совокупности эти изыскания показывают, как обоняние и неотделимая от него способность воспринимать вкус сопряжены с неожиданно высокой активностью человеческого мозга. Интересны эти труды как широкой аудитории, так и специалистам, потому что раскрывают и позволяют лучше понимать биологическую суть человека. Сегодня многие исследователи осознали, что восприятие запахов является одним из наиболее увлекательных и перспективных векторов изучения головного мозга. Их интригуют механизмы этой системы восприятия, которая, вполне вероятно, поможет нам разгадать многие тайны человеческого тела. Десятилетия тому назад к такому же выводу пришел врач и писатель Льюис Томас: «Полагаю, мы сможем достаточно точно предположить, сколько столетий уйдет на развитие биологической науки, если вычислим, сколько времени уйдет на комплексное понимание восприятия запаха. Проблема эта может показаться недостаточно значимой, чтобы от ее решения зависело развитие всех естественных наук, но в ней скрыты фрагменты ответов на все загадки».

Считается, что человеческое обоняние слабое, но на деле оно весьма чувствительное, правда сравнивать его, например, с собачьим нет смысла: оно отличается качественно.

Одной из этих загадок является механизм, позволяющий мозгу формировать вкусовые ощущения на основе запаха.

Текущие исследования уже показали, что человеческое обоняние значительно острее, чем мы привыкли считать. Вопреки устоявшемуся мнению о том, что человеческое обоняние слабое и рудиментарное, на деле оно достаточно чувствительное. Некоторые исследователи даже предполагают, что люди и родственные им приматы являются своего рода «сверхнюхачами» животного мира. Таким образом, настало время отдать должное этому недооцененному чувству и положить конец исторически сложившемуся пренебрежению к его роли в нашей жизни. Цель этой книги – продемонстрировать истинную силу человеческого обоняния, проявляющуюся в формировании наших вкусовых ощущений.

Несмотря на пренебрежительное отношение Аристотеля к значимости обоняния, последнее отвоевало свои позиции благодаря важной роли в формировании вкусовых ощущений, которые, в свою очередь, оказали немалое влияние на развитие человечества в те или иные моменты истории. В своей книге «Нация фастфуда: темная сторона американской кухни»[19] Эрик Шлоссер открыто отводит обонянию первостепенную роль в формировании вкусовых ощущений: «По сути, вкус – это в первую очередь запах летучих частиц, выделяемых тем, что вы только что положили в свой рот». Он особо отмечает поистине магическое воздействие вкусовых ощущений на человека:

«История практически не уделяет внимания человеческой жажде вкусовых ощущений. Тем не менее благодаря торговле специями строились империи и исследовались неведомые земли; под ее влиянием менялись великие религии и философские течения. В 1492 году Колумб отправился в свое великое путешествие именно ради приправ. По сей день вкус играет огромную роль на мировом рынке. Взлет и падение корпораций, производящих газированные напитки, закуски, и сетевых империй фастфуда – их судьба зависит именно от вкуса продукции».

Целью великого путешествия Христофора Колумба было не доказательство теории круглой земли, а поиск более простого пути к специям и вкусовым ощущениям, которые они дают.

Получается, что вкус в течение многих столетий не рассматривался как движущая сила истории, а запах, в свою очередь, не рассматривался как ключевая составляющая вкусовых ощущений. Это кажется невероятным, особенно если учесть, что растительные приправы и специи являлись неотъемлемой частью кухни Рима более двух тысяч лет тому назад. Приведенная выше цитата подчеркивает, что в поисках новых вкусовых ощущений и ароматов человечество освоило путешествия на огромные расстояния и создало новые торговые пути. Многие упускают тот момент, что за тысячу лет до того, как Марко Поло «открыл» Китай, торговый путь Римской империи, проложенный ради специй, растянулся от берегов Средиземного моря до Поднебесной и южнее, до берегов Тихого океана – благодаря этому жизнь населения Южной Европы скрашивалась блюдами, сдобренными специями из далеких краев. Целью великого путешествия Христофора Колумба было не доказательство теории о круглой земле, а поиск более простого пути к специям и вкусовым ощущениям, которые они дают.

Путешественники XVI и XVII веков уплывали за горизонт не только в поисках золота, но и в надежде захватить контроль над поставками и производством специй. Для достижения этих целей люди творили поистине чудовищные вещи, которые по сей день остаются черными страницами человеческой истории. Впрочем, у этих обстоятельств есть и положительная сторона – отмечается, что развитие морских маршрутов в XVIII и XIX веках, по которым быстрые суда-клиперы поставляли специи и чай из Индии и Индонезии, вероятно, заложило фундамент становления Британской империи, а вслед за этим – и формирование крупнейших мировых держав и их экономики в XIX и XX веках. Мы унаследовали и видоизменили эти торговые пути, охватывающие весь земной шар, и теперь они открыли путь к источникам нефти, а также позволили капитализму прошлых веков выйти на абсолютно новый, глобальный уровень.

Контраст между исторически сложившимся мнением о незначительности вкуса и запаха и объективной реальностью очевиден – в повседневной жизни люди придают им очень большое значение. Эти недооцененные чувства через наши повседневные потребности влияют в том числе и на экономические силы, способствуя таким образом развитию общества.

В этой книге вы узнаете, почему запах и вкусовые ощущения, получаемые нами от пищи, так сильно влияют на человеческое поведение. Нынешнее понимание их роли сложилось далеко не сразу.

Впервые на значимость запаха и его роль в формировании вкуса, который воспринимался как эквивалент вкусовых ощущений, обратил внимание Жан Антельм Брийя-Саварен. Рожденный в 1755 году, он был юристом, а впоследствии – мэром города. Во время Французской революции был вынужден покинуть Францию и провел два года в США. После победы над якобинцами в 1796 году вернулся во Францию и стал судьей при правительстве Наполеона. На новой должности у него было куда больше свободного времени, и он наконец-то смог посвятить себя самой большой страсти – вкусной еде или гурманству. Незадолго до смерти в 1826 году он опубликовал свои соображения о пище в книге, которая называлась «Физиология вкуса, или Трансцендентная кулинария; теоретическая, историческая и тематическая работа, посвященная кулинарии Парижа профессором, членом нескольких литературных и ученых сообществ»[20].

Из вычурного названия очевидно, что эта книга не являлась сугубо научным трудом. Тем не менее она заслуженно стала классическим трудом благодаря тому, как тщательно и комплексно рассматриваются в ней всевозможные грани наслаждения пищей и как хорошо короткие очерки иллюстрируют зависимость человеческого общества от социальных взаимодействий, возможных только при совместном приеме пищи. Отчасти популярность книги связана с литературным талантом автора; именно благодаря его стилю и наблюдательности у нас есть прекрасные выражения:

«Скажи мне, что ты ешь, и я скажу тебе, кто ты»

и

«Открытие нового блюда важнее для счастья человечества, чем открытие новой звезды».

Наибольший интерес в его труде для нас представляет страсть к раскрытию физиологических и психологических механизмов, отвечающих за восприятие вкуса. В книге он ассоциируется не со вкусом как таковым, а с его сочетанием с запахом, то есть с тем видом восприятия, который мы называем вкусовыми ощущениями. Брийя-Саварен признавал, что запах играет ключевую роль в формировании вкуса и вкусовых ощущений:

«Я вынужден признать первостепенную важность обоняния и его огромный вклад в наше восприятие вкусов; из множества прочитанных мной книг я еще ни разу не встречал той, в которой автор в должной мере оценивал обоняние.

Что до меня, я не только уверен в том, что без участия обоняния невозможно полноценно почувствовать вкус, более того – мне хочется предположить, что обоняние и восприятие вкуса являются, по сути, частями единого чувства».

Брийя-Саварен, подчеркивая исключительную важность запаха, к сожалению, не отделял вкус как одно из чувств от «вкуса» как совокупности восприятия вкуса и запаха. Именно для дифференциации этих понятий мы называем первое вкусом, а второе – вкусовым ощущением. Тесная взаимосвязь между этими двумя чувствами долгое время скрывала от нас то, что именно запаху в ней отводится главная роль. Цель этой книги – распутать хитросплетение этих чувств и расставить их по местам.

Брийя-Саварен также отметил, что вкус и запах могут смешиваться лишь тогда, когда аромат находящейся во рту пищи попадает в заднюю часть ротовой полости и перемещается в полость носа посредством того, что мы сегодня называем ретроназальным трактом. Он не упоминал, что этот путь задействуется лишь при выдохе; зато придумал красочную аналогию для описания задней поверхности гортани, назвав ее «дымоходом» вкусового восприятия.

Прошло еще много лет, прежде чем научное сообщество признало, что вклад запаха в формирование вкусовых ощущений возможен благодаря ретроназальному тракту и выдыханию воздуха. В книге «Что знает нос» Авери Гилберт упоминает Генри Т. Финка, американского мыслителя, который в 1886 году опубликовал в журнале Contemporary Review статью под названием «Гастрономическая ценность запахов»[21]. В ней описывалось, как заглатывание пищи «проталкивает» ее запах вверх по задней стенке ротовой полости, через носоглотку и в полости носа; автор называл это «нашим вторым путем обоняния». Тем не менее на протяжении XIX и начала XX века исследования обоняния были сосредоточены на попытках разложить вдыхаемые запахи на несколько простых категорий, по аналогии с основными цветами. В ходе этих опытов обнаружилось, что запахов слишком много, их спектр слишком велик, а работа по их классификации не имеет никакого практического значения.

Роль ретроназального обоняния в формировании вкусовых ощущений была выделена как отдельный объект интереса лишь в 1982 году, благодаря статье психолога Пола Розина из Пенсильванского университета. Он отметил, что мы воспринимаем обоняние как одно чувство, в то время как его следует разделять на ортоназальное (на вдохе) и ретроназальное (на выдохе). Он провел серию экспериментов, доказывающих, что один и тот же запах воспринимается по-разному в зависимости от того, используется первый или второй вид обоняния. Подопытные, обученные различать запахи на вдохе, затруднялись с их распознанием в том случае, когда те подавались напрямую к задней стенке полости рта.

Один и тот же запах может восприниматься по-разному в зависимости от того, какой вид обоняния используется: на вдохе или на выдохе.

Говоря о «нюхе», мы чаще всего подразумеваем ортоназальное обоняние, и это далеко не случайность. Оно дает доступ к огромному множеству стимулов: благодаря ему мы принюхиваемся к аромату еды, особенно той, что еще готовится; оцениваем богатство винного букета; нюхаем цветы и духи; погружаемся в мистическую атмосферу с помощью благовоний. Им же мы воспринимаем социальные запахи: сладость дыхания любимого человека; запахи тела и пота; нестабильные химические соединения, содержащиеся в фекалиях и урине; молекулы феромонов, передающих информацию о половой принадлежности, половозрелости, территории и агрессивности. При вдохе мы можем почувствовать угрожающие, тревожные запахи, сигнализирующие о пожаре или утечке газа. Все эти функции обоняния раскрываются именно на вдохе, когда мы принюхиваемся и втягиваем в себя воздух, – говоря об обонянии, человечество испокон веков подразумевало только его ортоназальный аспект. Ретроназальное обоняние настолько отличается от ортоназального, что его и впрямь можно считать отдельным чувством. Во-первых, оно воспринимает запах изнутри, в полости рта – это единственное дистантное ощущение, работающее внутри тела. Во-вторых, благодаря его возникновению в полости рта его функционирование всегда сопряжено с работой других чувств, как правило, вкуса и осязания. Для запуска ретроназального обоняния пища должна находиться во рту, а значит, это обоняние сопряжено с подвижностью языка, челюстных мышц и щек – в отличие от «внешнего» обоняния и других дистантных чувств оно подразумевает физическую активность. Процесс жевания высвобождает из пищи молекулы запаха, которые переносятся по носоглотке к обонятельным рецепторам, расположенным в полости носа. К тому же ретроназальное обоняние, по сути, иллюзорно – нам лишь кажется, что оно работает в полости рта, там, где находится пища; на самом деле запах, конечно, воспринимается рецепторами в носу, куда попадает по обонятельному пути. Неудивительно, что мы так долго не понимали всей невероятности ретроназального обоняния.

Давайте поближе рассмотрим, как оно работает.

Глава 2

Собаки, люди и ретроназальное обоняние

Чтобы в полной мере оценить, насколько организм человека приспособлен к ретроназальному восприятию запаха, логично было бы провести параллели между нами и видом животных, зарекомендовавших себя настоящими чемпионами обоняния, – собаками, лучшими друзьями человека. Для начала нам надо разобраться, как строение обонятельных систем этого вида адаптировано под свои функции. Полагаю, ни для кого не станет сюрпризом, что строение собачьего носа – это настоящая мечта инженера. А как насчет носа человеческого? Неужели Аристотель был прав и мы ущербны? Нужно понимать, что нос собаки предназначен в первую очередь для обоняния внешнего, в то время как человеческий нюх наиболее остер при восприятии вкусовых ощущений. Следовательно, нос собаки создан преимущественно для ортоназального обоняния, а нос человеческий – для ретроназального; именно благодаря этому он является центральным элементом нейрогастрономии.

Гэри Сэттлз – профессор машиностроения в Пенсильванском государственном университете. Он специализируется на жидкостной динамике, которая изучает перемещение воздуха или воды, когда они проходят над крылом или проталкиваются через трубки. Эта сфера науки нужна не только для того, чтобы понимать принцип работы и проектировать эффективные крылья для самолетов, сопла реактивных двигателей и бытовые вентиляторы; благодаря ей работают устройства, которые втягивают воздух и анализируют его на наличие частиц, – такие устройства используются для поиска как взрывчатых веществ в контейнерах на грузовых кораблях, так и наркотиков в чемоданах. Его интерес к этим устройствам был настолько велик, что он решил изучить подобные процессы в природе и занялся исследованием носа собаки. Один из его последних проектов называется: «Аэродинамика собачьего обоняния при поисковых работах по обнаружению неразорвавшихся снарядов»[22].

Однажды я попал на лекцию Сэттлза, где он объяснял жидкостную динамику воздуха в собачьем носу. Он начал с рассказа о том, что исследование митохондриальной ДНК[23], извлеченной из окаменевших останков, подтверждает теорию о том, что собакообразные животные – в том числе волки, лисы, еноты, медведи, семейство куньих и шакалы – выделились в отдельную ветвь млекопитающих порядка 50 миллионов лет тому назад. Примерно в тот же период первобытные обезьяны, предки человека, выделились в отряд приматов. Как и другие млекопитающие, собакообразные животные втягивали и выдыхали воздух через нос при помощи дыхательных мышц легких, словно накачивая его кузнечными мехами. Следовательно, их обоняние должно было быть точнейшим образом синхронизировано с функцией дыхания.

Собачий нос идеально приспособлен для того, чтобы принюхиваться, то есть втягивать воздух и чувствовать витающие в нем запахи. Уникальность строения начинается с ноздрей. Если вы посмотрите на «пятачок» собаки, то увидите, что у ноздрей необычная форма: основное отверстие окружено мембранами – так называемыми крыловидными складками, – и от них вбок отходят изогнутые щели. Внешне собачьи ноздри похожи на лежащие на боку запятые. Когда собака нюхает землю, она втягивает воздух через центральные отверстия ноздрей, расширяя их при помощи мышц в крыловидных складках, а вот при выдохе задействуются другие мышцы, перенаправляющие ток воздуха в боковые щели. Система с расширением основных отверстий ноздрей дает одно огромное преимущество – она предотвращает смешивание выдыхаемого воздуха с вдыхаемым, одорированным. Чем ближе нос собаки к земле, тем важнее эта физиологическая особенность для ее обоняния. Вот как это описывает Сэттлз:

«Направление струй выдыхаемого воздуха <…> обусловлено формой “выпускного отверстия”, сформированного крыловидными складками и расширенными крыльями носа <…> Следовательно, внешняя часть ноздрей выполняет функцию устройства отклонения потока с изменяемой геометрией. Это дает сразу три преимущества: 1) предотвращает нарушение целостности источника запаха, перенаправляя выдыхаемый воздух вбок; 2) взбивает частицы, находящиеся рядом с источником запаха, потенциально выпуская продолжение одорированного следа; 3) при помощи направленных струй выдыхаемого воздуха закручивает окружающий воздух <…>, затягивает его с ростральной (находящейся прямо перед) точки точно к ноздрям. Этот “эжектирующий эффект”[24] <…> помогает обонянию; другими словами, это и есть “реактивное обоняние”».

 Нос собаки предназначен в первую очередь для внешнего обоняния, а человеческий нюх наиболее остер при восприятии внутренних вкусовых ощущений.

Когда собака принюхивается, ее нос втягивает сферу воздуха диаметром около 4 дюймов (10 сантиметров), центр которой находится у ноздрей. Эта сфера называется пределом обоняния, в рамках которого собака улавливает даже низкую концентрацию одорированных молекул. Когда пес нюхает воздух, он делает глубокие, медленные вдохи и держит рот открытым, чтобы у обонятельных мембран в носу было достаточно времени на выявление одорированных частиц. Благодаря этому собаки, почуявшие запах добычи, «указывают» носом в ее направлении.

Чтобы обнаружить запах на земле, собака старается сократить предел обоняния до минимума; именно поэтому, взяв след, она практически утыкается носом в землю. Чем меньше предел, тем плотнее струи воздуха, а следовательно, выше и концентрация одорированных молекул. Сэттлз тщательно задокументировал движение потоков, которые собирались в центре основных отверстий ноздрей, а затем выбрасывались через боковые щели. Собаки обладают потрясающе гармоничной системой отслеживания запахов: восприятие усиливается подобно тому, как в центральной части сетчатки, фовеоле, усиливается острота зрения[25].

Система обоняния собаки работает почти как глаз человека: есть специальные, наиболее чувствительные к молекулам запаха (у глаза – к свету) области, где система концентрирует восприятие.

Сэттлз также проанализировал, как собаки используют свою обонятельную систему вместе со зрительной для изучения нового источника запаха. Сначала животное утыкается ноздрями в землю и идет по следу нарастающей концентрации запаха до тех пор, пока одорант не достигнет предельной концентрации и не начнет ослабевать. Затем продолжает обнюхивать землю вокруг источника, одновременно оценивая его визуально. На этом этапе у выдыхаемого воздуха своя роль – боковые струи раздувают частицы вокруг источника, поднимая маленькие облачка частиц почвы и одоранта, которые затем втягиваются в ноздри с вдыхаемым воздухом.

Стоит также отметить, что нос собаки не только является органом чувств, но выполняет и ряд моторных функций: 1) с его помощью собака передвигает элементы среды, высвобождая частицы запаха; 2) подвижный нос позволяет подстраивать положение ноздрей для захвата наибольшей концентрации запаха от источника; 3) разделение входящих и исходящих потоков одорированного воздуха способствует достижению баланса и предельной эффективности обоняния.

Типы запахов, привлекающих внимание собак, во многом зависят от расположения их обонятельного аппарата. У собак, как и большинства четвероногих сухопутных животных, голова находится достаточно близко к земле – уткнуться носом в землю естественно как для собак, так и для более крупных зверей. Перемещение на четырех ногах также подразумевает, что голова и бедра находятся примерно на одной высоте. Это напрямую влияет на социальные взаимодействия с представителями своего вида – когда две собаки здороваются, расположение носа позволяет обнюхивать не только голову нового знакомца, но и заднюю его часть. Именно поэтому для них естественно наличие одорантных меток с обоих концов туловища. В социальных ситуациях собаки также стараются минимизировать расстояние до источника запаха, вследствие чего их приветствие подразумевает достаточно тесный физический контакт. Интересный факт: собаки принюхиваются не только к запаху изо рта, чтобы узнать, что ела другая собака, но и к запаху мочи и кала, узнавая таким образом о прошлых, уже выведенных из организма порциях пищи. Обнюхивая друг друга сзади, собаки также получают сведения о гормональном статусе и фазе половой активности.

Пока что мы рассматривали исключительно внешнюю часть обонятельной системы. А что происходит внутри собачьего носа?

Почти у всех животных есть выступающий нос или морда, которая выдается вперед и находится между глаз; в ней располагаются пасть и полости с обонятельными сенсорами. У рыб, лягушек и рептилий эти полости имеют простое строение: молекулы запаха поступают к чувствительным клеткам вместе с водой (у рыб) или с водой и воздухом (у амфибий и рептилий). От мешочка с чувствительными клетками отходит длинный нервный отросток, соединяющий его с обонятельной луковицей, которая, в свою очередь, соединена с головным мозгом. У аллигатора такая длинная морда, потому что в ней размещаются зубы верхней челюсти, предназначенные для дробления добычи, а не потому, что у него крупная, вытянутая носовая полость.

Более 200 миллионов лет тому назад, когда млекопитающие только выделились в отдельное царство, оно предположительно состояло из мелких животных, напоминающих современных мышей или крыс. Их носы стали одним из важнейших элементов адаптации к сухопутной жизни. В отличие от морды аллигатора, их вытянутые мордочки были именно носами – внутри них до самого кончика растянулась удлиненная носовая полость.

У современных млекопитающих, в том числе собак, обонятельные рецепторы сосредоточены в глубине носовой полости и, как правило, располагаются на извилистых костных формированиях, благодаря которым существенно расширяется сенсорная поверхность (рис. 2.1). Между ноздрями и обонятельными рецепторами находится потрясающий дополнительный орган – множество хрящевых складок, покрытых дыхательной оболочкой. В научной терминологии эти складки называются обонятельной раковиной и нижней носовой раковиной.

Рис. 2.1. Голова собаки. Стрелки показывают движение воздуха по ортоназальному пути (при обнюхивании) и ретроназальному пути (при восприятии запаха пищи во рту). Обратите внимание на расстояние между полостью рта и обонятельными рецепторами в случае ретроназального пути

Виктор Негус, британский специалист по болезням уха, горла и носа, посвятил долгие годы ставшему классическим трактату о строении носов разных животных и их сравнении с носом человеческим. Он продемонстрировал, что хрящевая ткань является своего рода фильтром, как в кондиционере, и у нее три функции: нагрев, увлажнение и очищение. Нагрев вдыхаемого воздуха приводит его в равновесие с температурой воздуха в дыхательном тракте. Увлажнение вдыхаемого воздуха делает его таким же влажным, как и находящийся в дыхательном тракте. Очищение воздуха на вдохе убирает из него посторонние частицы, такие как пыль, дым и бактерии. Негус изучил многие виды животных и обнаружил, что у большинства из них в носу в том или ином виде присутствует фильтрующий аппарат. Но были и исключения – приматы, к которым относится и человек.

Мышцы ноздрей не только управляют тем, откуда забирается воздух, но и направляют поток внутри носа. При обычном дыхании воздух проходит по центральному пути, через фильтрующие хрящи. Когда животные принюхиваются, воздух перенаправляется в обход хрящевой массы, чтобы быстрее достигнуть обонятельной поверхности в глубине носовой полости, покрытой обонятельным эпителием, где и происходит восприятие запахов.

Когда собака активно принюхивается к некоему предмету, частота вдохов существенно повышается – с одного-двух в секунду до шести-восьми (у мелких грызунов, таких как мыши и крысы, частота вдохов может повышаться вплоть до десяти-двенадцати в секунду). Для человека такая частота дыхания попросту недосягаема – вы можете попробовать и лично убедиться, что возможно сделать не более четырех кратких вдохов в секунду.

Когда мелкие животные вроде мышей принюхиваются, они успевают втянуть воздух до 1012 раз в секунду.

Несмотря на все улучшения, направленные на усиление ортоназального обоняния, на иллюстрации видно, что ретроназальный обонятельный путь, протянувшийся от ротовой полости вверх, по носоглотке, длинный и достаточно узкий. Судя по всему, обоняние собаки предназначено преимущественно для ортоназального восприятия запаха. А как насчет людей?

В процессе эволюции человек стал прямоходящим, постепенно буквально возвысившись над пыльной окружающей средой и почвой. Вместе с прямохождением снизилась и периодичность контакта обонятельных клеток с инфекционными агентами. Сложная система очищения воздуха стала рудиментарной и постепенно выродилась, а вместе с ее исчезновением к рецепторам стали попадать те молекулы запаха, что раньше терялись в ее изгибах. У большинства млекопитающих обонятельный эпителий занимает немалую площадь; обонятельная система человека же адаптировалась к более низкой нагрузке на рецепторы запаха, пропорционально уменьшив объем обонятельного эпителия. В итоге мы лишились вытянутой морды и практически всей системы очистки воздуха и остались при своих относительно компактных носах с небольшими внутренними полостями.

Несмотря на логичность изложенной выше гипотезы, она, как и многие другие эволюционные механизмы, носит спекулятивный характер. Другая версия гласит, что форма носа человека связана не столько с ослабевающим обонянием, сколько с уменьшением верхней и нижней челюстей по мере того, как приматы и доисторические люди адаптировались к рациону из менее грубой пищи.

Эти изменения строения позволяют предположить, что выступающая часть носа может быть пропорционально уменьшена в размере и сложности без понижения количества одорированных частиц, достигающих обонятельного эпителия. Общепризнанная теория гласит, что благодаря укорочению морды глаза смогли сдвинуться вперед и расстояние между ними сократилось, обеспечивая более эффективное стереоскопическое зрение. Предполагается, что благодаря этим изменениям зрение вышло на первый план, фактически заняв место обоняния; это является наиболее популярным объяснением нашего «слабого» нюха. И только теперь, когда важность ретроназального обоняния человека получила должное признание, эта гипотеза утратила состоятельность. Новое видение предполагает, что ослабление ортоназального обоняния не играет особой роли; действительно важным является сообщение полости носа с задней частью полости рта и сопутствующее усиление у человека ретроназального обоняния.

Сравнение собаки и человека показывает, насколько отличаются наши виды в этом аспекте. Собаки обладают сложным аппаратом очистки воздуха для ортоназального обоняния и длинной трубкой носоглотки, соединяющей полость носа с зевом для обоняния ретроназального. У человека же ортоназальное обоняние идет через короткую носовую полость, а ретроназальное – через короткую же носоглотку (рис. 2.2). Именно носоглотка проводит запахи от находящейся в полости рта пищи к обонятельным рецепторам в носовой полости. Эта особенность физиологии человека доказывает, что мы куда лучше приспособлены для ретроназального обоняния, чем собаки и иные млекопитающие.

Процесс ретроназального восприятия запахов начинается лишь тогда, когда пища или напиток попадают к нам в рот. Затем пища перемещается по ротовой полости, подталкиваемая языком, и пережевывается (измельчается). Считается, что только человек может скручивать язык в трубочку, и вполне возможно, что эта способность дает нам определенные преимущества при разжевывании и восприятии пищи.

Рис. 2.2. Строение головы человека. Стрелки указывают направление воздуха при ортоназальном (через нос) и ретроназальном (через рот) обонянии. По сравнению с аналогичными путями у собаки человеческие – относительно прямые

В то же время вкус пищи воспринимается вкусовыми рецепторами-сосочками, расположенными на языке, и направляется вглубь рта, в глотку. Когда жующий человек делает выдох, поднимающийся из легких воздух проходит через надгортанный хрящ и нагнетается в носоглотку, находящуюся у дальней стенки полости рта. Там воздух насыщается одорированными частицами, высвобожденными из теплой, влажной, измельченной пищи, находящейся у основания языка. Поскольку в этот момент рот закрыт, воздух проталкивается в нос и выходит через ноздри, создавая в носовой полости вихревые потоки; они доставляют запах к обонятельной поверхности и стимулируют нейроны ее рецепторов.

Можем ли мы сравнить ретроназальное обоняние человека и собаки? Я не знаю исследований, посвященных эффективности узкой, длинной носоглотки собаки в проведении запаха к обонятельным рецепторам, так что мы можем лишь предполагать, что такое строение носоглотки менее эффективно выполняет эту функцию, чем при короткой и относительно широкой, как у человека. На основании этих выводов мы можем предположить, что человеческая носоглотка предназначена именно для усиления ретроназального восприятия запахов.

 Считается, что только человек может скручивать язык в трубочку.

Есть ряд причин, по которым ретроназальное обоняние может быть важнее для человека, чем для представителей других видов.

1. При переходе на прямохождение предки человека значительно расширили свой ареал обитания. Покинув Африку и распределившись по всему земному шару, они разнообразили свой рацион и попутно совершенствовали свое ретроназальное обоняние.

2. Открыв для себя огонь (а это произошло не менее четырехсот тысяч лет тому назад или и того раньше), люди сделали свою пищу вкуснее и ароматнее. Можно долго рассказывать о бесконечном множестве вариаций национальных блюд, об их вкусах и ароматах, возникших с тех пор, как человек научился готовить на огне. Уже в XVIII веке Джеймс Босуэлл предположил, что именно изобретение кулинарии отличает людей от прочих видов, населяющих Землю. Ричард Рэнгем из Гарвардского университета в своих трудах и недавно изданной книге «Зажечь огонь: как кулинария сделала нас людьми»[26] утверждает, что именно искусство приготовления является отличительной чертой человечества. Большой вклад в подтверждение этой гипотезы внес Дэниел Либерман, рассмотревший роль полости рта, глотки и ретроназального обоняния в своей книге «Эволюция строения головы человека»[27] (см. также главу 17).

3. Помимо приготовления пищи на огне, человек также освоил ферментацию продуктов питания и напитков, что не только пуще прежнего расширило рацион, но и дополнило его еще более интенсивными вкусами и ароматами.

Все перечисленное возникло в период раннего развития человеческой культуры, когда люди занимались лишь собирательством, охотой и рыболовством, и продолжало развиваться вплоть до окончания последнего ледникового периода. Порядка десяти тысяч лет тому назад, с переходом человечества к земледелию и началом урбанизации, человеческая кухня стала обширнее, а состав блюд – стабильнее. К уже имеющемуся выбору ингредиентов добавились продукты от одомашненного скота, культивируемые растения и специи, развились процедуры приготовления таких технологически сложных продуктов и напитков, как сыр и вино. Все эти новшества способствовали все большему насыщению вкусовых ощущений, возникающих при стимуляции ретроназального обоняния через носоглотку.

Анализ перечисленных факторов говорит, что ретроназальный путь обоняния позволяет человеку воспринимать куда более обширный репертуар вкусовых ощущений, чем иным вышим приматам, собакам и другим млекопитающим. Если это так, то я предполагаю, что система восприятия вкусовых ощущений человеческого мозга сыграла куда большую роль в эволюционном развитии древнего человека, чем считалось ранее, и играет куда большую роль в нашей повседневной жизни (к примеру, она крайне важна для моего ужина).

Глава 3

Как рот обманывает мозг

Я утверждал, что запах является ключевым компонентом вкусовых ощущений и это объясняется стимуляцией обоняния по ретроназальному пути. Могу ли я подтвердить свои слова?

Психологи и физиологи питания отвечают на этот вопрос, создавая сложные методики, позволяющие выводить пищевые летучие вещества к задней стенке полости рта, чтобы продемонстрировать активацию обонятельных рецепторов от частиц, поступивших по ретроназальному пути. На самом деле есть и более простой способ продемонстрировать взаимосвязь вкуса и запаха, и его показывают детям на уроках естествознания в школах во время научных опытов. Этот метод называется «угадай на вкус», или опыт с зажиманием носа, который, как правило, проводится с кусочком сладости, но можно использовать и любой небольшой кусочек пищи с насыщенным вкусом, даже ложечку острого соуса.

Для этого опыта вам нужно взять «вкусный кусочек», положить его на язык и задержать дыхание, одновременно зажимая себе нос, чтобы вы могли дышать только через рот. Если вы хорошо управляете своими мышцами, то можете перекрыть доступ воздуха к носу, прижав язык к нёбу, к задней стенке ротовой полости, при этом продолжить дышать через рот. Какой бы способ вы ни выбрали, цель одна – предотвратить выдыхание воздуха через нос.

Держа кусочек пищи на языке, вы сможете изучить его с помощью некоторых из своих чувств. Если вы используете для опыта конфету, то почувствуете сладкий вкус содержащегося в ней сахара. С помощью осязания вы будете чувствовать, что кусочек лежит у вас на языке, и знать, где именно он находится. Кусочек может быть твердым или мягким на ощупь, горячим или, наоборот, холодным. И если вы почувствовали что-то, помимо всего этого, то наверняка не задержали дыхание!

Теперь расслабьте нёбо или отпустите нос. Вы тотчас же почувствуете вкус находящейся у вас во рту конфеты, пищи или специи. Внезапность, с которой возникнут вкусовые ощущения, может застать вас врасплох. Почти бессознательно вы позволили воздуху прорваться из полости рта в носоглотку и попасть в нос, стимулируя находящиеся там обонятельные рецепторы. Достаточно выдохнуть совсем немного воздуха, и вы получите такой же результат. По сути, именно диффузия летучих молекул в носоглотке и отвечает за большую часть получаемых вами вкусовых ощущений.

Вкусовые ощущения возникают в основном благодаря ретроназальному обонянию.

Этот опыт, как и многие другие научные эксперименты, демонстрирует несколько важных аспектов роли запаха в формировании вкусовых ощущений.

1. Очевидно, что если воздух не выдыхается, то нет ни вкусовых ощущений, ни запаха. В этом легко убедиться, сделав после разжимания носа вдох, а не выдох – вкуса вы не почувствуете. Это доказывает, что обонятельная составляющая вкусовых ощущений возникает только благодаря ретроназальному обонянию.

2. Способность определять конкретный вкус, например лимона или клубники, также связана с восприятием их аромата, ощущающегося вместе со сладостью и осязанием на языке.

3. Ретроназальное обоняние настолько сливается с восприятием вкуса и осязанием еды, что запах отдельно от них не ощущается. Именно за счет этой особенности люди так долго не знали, насколько важную роль играют запахи в формировании вкусовых ощущений.

4. Вы только что доказали, что запах является ключевой составляющей вкусовых ощущений. Несмотря на то что без участия обоняния мы все равно ощущаем сладость конфет или иной пищи, сам сахар на вкус просто сладкий и не более того. Вкусовые ощущения от сладости мы получаем лишь благодаря обонянию.

5. Когда вы разжали нос, то доказали, что вкусовые ощущения от сладости возникают благодаря попавшему в полость носа запаху, но, когда запах сливается со вкусом и осязанием, нам кажется, что вкусовые ощущения формируются во рту. Запах не воспринимается как часть вкусовых ощущений, а вкус, в свою очередь, не распознается как некое ощущение в носу; мы отчетливо чувствуем, что источник вкусовых ощущений находится именно в полости рта. Получается, что рот присвоил все заслуги обоняния!

Почему это работает так, а не иначе? Есть ли иное чувство восприятия, поделенное на две части, одна из которых скрывается в тени других систем восприятия? Ученые лишь недавно стали осознавать, насколько эти вопросы интересны с точки зрения психологии и нейронаук в целом, ведь, разобравшись, мы сможем многое выяснить, в том числе о пище, которую покупаем и едим.

Пока мы не знаем ответы на эти вопросы, но они точно связаны с тем, что для употребления пищи нам нужно сначала положить ее в рот. Мы воспринимаем это действие как должное, но, если взглянуть на него с точки зрения животного поведения, то окажется, что это крайне важно, как с практической, так и с символической точки зрения. Предмет извне вводится в тело. Животное добыло себе то, что может оказаться его пищей: убило другое животное, сорвало пучок травы, нашло фрукт; потенциальная пища кажется вкусной и питательной, но для начала нужно удостовериться в ее удобоваримости.

 Несмотря на то что вкус мы чувствуем благодаря молекулам запаха и нашему обонянию, он воспринимается как ощущение именно во рту. Рот просто присвоил все заслуги обоняния!

Благодаря осязанию мы узнаем, что пища попала в рот; пока мы ее оцениваем, наше внимание сосредоточено на содержимом полости рта. На первом этапе мы убеждаемся, что положили в рот то, что хотели. Нет ли во рту чего-нибудь неприятного, например рыбьей кости или привкуса гнили? Не слишком ли пища соленая; нет ли горечи, которая может означать, что в еде есть опасные или ядовитые вещества? Нормальной ли она температуры, не слишком горячая или холодная? Мы можем до бесконечности перечислять всевозможные факторы, нуждающиеся в проверке. Затем, когда еда прошла проверку и не вызвала отторжения, начинаем разбираться – а нравится ли нам эта пища? Если нравится, то мы еще больше сосредоточиваемся на ней, ведь приятные вкусовые ощущения являются одним из величайших источников наслаждения в человеческой жизни.

 Мы не задумываемся об этом, но каждый раз перед пережевыванием пищи проверяем множество факторов: нет ли чего-то лишнего, привкуса гнили, горечи – признака опасной или ядовитой еды, оцениваем температуру.

Поскольку наше внимание сфокусировано на пище во рту, на том же сосредоточено и наше восприятие. Судя по всему, это происходит благодаря ретроназальному обонянию. Мы концентрируемся на содержимом полости рта, а благодаря поднимающимся по носоглотке молекулам запаха в оценке пищи, наряду с другими чувствами, участвует и обоняние.

Нам кажется, что запах находится не в носу, а во рту, потому что существует такое свойство нервной системы, как рефлекторное ощущение – эффект, когда ощущение воспринимается там, где происходит стимуляция. В данном случае оно не только воспринимается в другом месте, но и скрыто под покровом тех ощущений, что и правда там возникают.

Зачем нам это делать? Вычленив запах из воспринимаемого вкуса, мы можем по достоинству оценить тонкость нашего обоняния. Мы уже узнали, что обоняние на самом деле является двумя разными чувствами – одним на выдохе, другим на вдохе. То обоняние, что работает через нос на вдохе, мы считаем непосредственно обонянием; при этом второе, на выдохе, никогда не рассматривается как отдельное чувство, ведь оно всегда сливается со вкусом и осязанием и создает отдельный вид чувств – вкусовые ощущения, которые еще и воспринимаются в другом месте. Все это делает ретроназальное обоняние действительно уникальным чувством. Если Брийя-Саварен был прав, заявляя: «Скажи мне, что ты ешь, и я скажу тебе, кто ты», – то получается, что именно скрытое влияние ретроназального обоняния и делает нас собой.

Уникальные свойства ретроназального обоняния означают, что в нашем понимании вкусовых ощущений еще немало пробелов. Опыт с зажиманием носа показывает, что каждый из нас может самостоятельно расширить свое понимание вклада ретроназального обоняния в восприятие вкуса. Может показаться, что отделение воспринимаемого ретроназальным путем запаха от других ощущений в первую очередь представляет интерес для физиологов питания или поваров-гурманов, которым хочется отдельно проанализировать каждый воспринимаемый аспект приготавливаемого блюда и установить, как каждый из них зависит от состава пищи на молекулярном уровне. Именно эту цель и ставит перед собой новая сфера кулинарии, называемая молекулярной кухней. Мне кажется, что в дальнейшем молекулярной кухне и нейрогастрономии предстоит тесное сотрудничество.

С учетом того, что ретроназальное обоняние стимулируется молекулами запаха от поглощаемой пищи, можно предположить, что мы ощущаем запах пищи отдельно от стимуляции вкусовых рецепторов языка и осязательных рецепторов на языке и во рту. Опыт с зажиманием носа показывает, что почувствовать запах в отдельности мы можем лишь тогда, когда задерживаем дыхание и изолируем его, а затем отпускаем нос. Во всех остальных случаях при употреблении пищи мы воспринимаем вкусовые ощущения комплексно.

 Запах – явление синтетическое, несколько запахов объединяются в один новый. Вкус же, наоборот, имеет аналитическую природу: смешав кислое и сладкое, мы получим кисло-сладкое, а не новый вкус.

Следовательно, когда мы готовим блюдо, то стремимся в итоге получить именно комплекс вкусовых ощущений. Пытаемся определить, положили ли мы в этот раз слишком много или слишком мало соли, достаточно ли карри, передержали или недодержали блюдо на огне и так далее, в зависимости от того, сколько дюжин различных факторов нужно учесть при приготовлении конкретного блюда. Запах – явление синтетическое, то есть несколько запахов объединяются, синтезируя один новый. Вкус же, наоборот, имеет аналитическую природу: смешав кислое и сладкое, мы получим кисло-сладкое, а не некий объединенный, ранее не существовавший вкус.

Синтетическое свойство запаха ставит перед нами новую задачу – нам предстоит разобраться и объяснить, каким образом осуществляется избирательная стимуляция чувствительных рецепторных молекул в системе обонятельного восприятия, и углубить наше понимание роли запаха в формировании вкусовых ощущений. Для начала я вкратце расскажу об основных видах вкусовых молекул, встречающихся в пище, которые и активируют наше ретроназальное обоняние.

Глава 4

Молекулы вкуса

Жан Антельм Брийя-Саварен утверждал:

«Вкусов бессчетное множество, ведь у любого растворимого вещества есть свой уникальный вкус, не похожий ни на что другое. <…> До сего момента ни разу не проводилось пристального анализа отдельно взятого вкуса. <…> В будущем люди будут куда больше нашего знать о вкусе, и, бесспорно, именно благодаря химической науке будут раскрыты причины возникновения вкусовых ощущений и базовые элементы, из которых складывается вкус».

Его предсказание сбылось. Сейчас, спустя много лет, действительно есть люди, разбирающиеся в химии вкусовых ощущений и молекулярном составе употребляемой нами еды. Вам тоже пригодятся познания об основных видах этих молекул, чтобы понять, каким образом мозг преобразовывает их во вкусовые ощущения.

 За вкус и запах кофе отвечают порядка шестисот составляющих.

Как уже упоминалось во вступлении, изучением ароматов и вкусов пищи занимаются специалисты разных сфер науки, чьи интересы и задачи в целом различны, но в вопросах обоняния пересекаются. Психологи и психофизиологи заинтересованы в изучении человеческого восприятия. Работающие в индустрии вкуса и парфюмерии специалисты по органической химии систематически изучают запахи синтезируемых веществ, чтобы в дальнейшем использовать их для создания новых вкусовых ощущений и ароматов. Физиологи питания пытаются разобрать, как конкретный вид пищи дает те или иные вкусовые ощущения, а затем стимулируют или усиливают имеющийся вкус с помощью искусственно одорированных молекул. Они классифицируют ароматические частицы эмпирически, разделяя их в зависимости от реакции, которую те вызывают в организме, или же по отдельным видам пищевых вкусовых ощущений и отдушек. С помощью современных технологий они разбирают пищу на молекулы, а затем сопоставляют их со вкусовыми ощущениями, возникающими от этого вида пищи.

Отличным примером сложности запаха является кофе. Предполагается, что за вкус и запах кофе отвечают порядка шестисот ингредиентов. Как определить, какой из них отвечает за конкретный аромат? Сегодня основным инструментом для проведения таких исследований является газовый хроматограф/масс-спектрометр (ГХМС), использующийся для изучения состава множества материалов. Молекулы изучаемого вещества в газообразном состоянии вводятся в ГХМС по длинной трубке, а затем оседают на принимающую поверхность, распределяясь в зависимости от молекулярной массы. Молекулы разных видов отражают свет в виде волн разной длины, и благодаря этому свойству они распознаются масс-спектрометром, способным вычленить отдельное вещество из массы при концентрации вплоть до одной миллионной. Результат исследования выглядит как график с пиками в разных местах (это позволяет идентифицировать вещество) разной высоты (чем выше, тем больше объем вещества).

ГХМС является чрезвычайно ценным инструментом для определения молекулярного состава вещества, но запахи ему не всегда «по зубам». Нередко высота пиков масс-спектрометрии плохо соотносится с реальной силой запаха от изучаемого сложного вещества. Часто основным источником аромата пищи оказываются молекулы, с трудом регистрирующиеся с помощью масс-спектрометрии.

Несмотря на дурную репутацию «слабого» человеческого обоняния, наш нюх острее, чем у самого мощного современного оборудования для молекулярного анализа.

Хороший пример того, как малое количество вещества влияет на общее восприятие, – драгоценные камни. В таких драгоценных камнях, как сапфир или рубин, завораживающий цвет обусловлен не основными компонентами их химического состава, а веществами, содержащимися в них в остаточных, то есть крайне малых, объемах. Аналогично дело обстоит и в случае запахов – отличительный аромат пищи может диктоваться остаточным количеством одного вида одорированной молекулы. Эксперименты психофизиологов показали, что мы можем определить присутствие одорированного соединения даже в случаях, когда его концентрация слишком мала для распознания с помощью ГХМС. Получается, что, несмотря на дурную репутацию «слабого» человеческого обоняния, наш нюх острее, чем у самого мощного современного оборудования для молекулярного анализа.

Чтобы понять, как наш мозг создает восприятие запаха, нужно для начала разобраться с тем, как работают молекулы – те частицы, из которых запах состоит. Питер Эткинс из Оксфордского университета – один из лучших популяризаторов молекулярной природы всего сущего. В своей книге «Молекулы»[28] он подробно и понятно описывает химические структуры, из которых состоит вся окружающая нас материя и которые способны стимулировать наше обоняние. Я кратко расскажу вам о молекулах и о том, как формируются различные одорированные соединения, а также объясню, каким образом они передают рецепторам информацию о своем источнике. Эти данные фундаментальны как для молекулярной кухни, так и для нейрогастрономии.

Люди произошли от подотряда приматов, представители которого питаются преимущественно фруктами, а потому логично в первую очередь рассказать вам о фруктовых ароматах.

Этилен (C₂H₄) играет ключевую роль в созревании фруктов. Это летучее соединение, в газообразном состоянии легко высвобождающееся из плода. Выброс этилена показывает, что процесс созревания достиг пика – это может говорить о роли вещества в запуске метаболических процессов, участвующих в созревании плода, в том числе в размягчении целлюлозы в клеточных мембранах. Эткинс отмечает, что фрукты нередко перевозят в недозрелом состоянии, а затем помещают в насыщенную этиленом среду, чтобы те дозрели для продажи (судя по безвкусности растительной продукции из супермаркетов, на бумаге эта технология куда эффективнее, чем на практике).

Этилен используется не только в пищевой промышленности: например, он выделяется в процессе крекинга, очистки нефтепродуктов и разделения их на фракции. Этилен может участвовать в длинных цепочках превращения и преобразовываться в полиэтилен. Последний благодаря инертности химических связей является хорошим изоляционным материалом и основой для многих пластмасс. Эткинс приводит множество других примеров использования одной и той же молекулы в самых разных целях.

Физиологи питания детально анализируют многие дюжины и даже сотни соединений, которые могут присутствовать в отдельно взятом продукте питания. Они хотят знать, что именно привносит каждое соединение в получаемые нами вкусовые ощущения всякий раз, когда мы разжевываем пищу, высвобождая летучие одорированные частицы, стимулирующие ретроназальное обоняние. Интересует их и воздействие одорантов на наши чувства на разных стадиях питания – при попадании в полость рта, разжевывании и проглатывании.

Как пример такого исследования можно привести анализ аромата банана, проведенный в 2003 году Д. Мауром и его коллегами в Швейцарии, в Лозаннском исследовательском центре Нестле. В статье процесс исследования описывается как «поэтапный (по одному вдоху-выдоху за раз) анализ летучих соединений, высвобождающихся в полость рта в процессе поглощения спелого и неспелого банана с помощью масс-спектрометрии с реакцией переноса протона (РПП/МС)». Говоря иными словами, они хотели показать высвобождение одорированных молекул при каждом выдохе и разницу между таковым в случае пережевывания спелого и неспелого банана. Целью их эксперимента было исследование поступающих в мозг потребителя сигналов, которые позволяют идентифицировать фрукт и определить степень его зрелости.

 Этилен – летучее соединение, выделяющееся при созревании плода и говорящее о его зрелости. Фрукты нередко перевозят в недозрелом состоянии, а затем помещают в насыщенную этиленом среду, чтобы те дозрели для продажи.

Ретроназальное обоняние съеденного кусочка фрукта активизируется при первом выдохе, который «заталкивает» высвобожденные одорированные молекулы из полости рта в носоглотку и доносит до обонятельных клеток носа. Запах состоит из дюжин разновидностей летучих молекул, высвобожденных из клеток, например банана. Больше всего среди них простых спиртов, таких как двууглеродный этиловый спирт, входящий в состав алкогольных напитков. Некоторые даже предполагают, что любовь наших предков-приматов к перееданию спелых бананов легла в основу пристрастия человека к алкогольным напиткам и склонности к алкоголизму.

 Некоторые ученые предполагают, что любовь наших предков-приматов к поеданию переспелых бананов легла в основу пристрастия человека к алкоголю, ведь в них содержится много простых спиртов.

Простые спирты дают ощущение сладости, но это так лишь по аналогии со сладким привкусом сахара на вкусовых рецепторах. Мы предполагаем, что термин сладость связан со вкусом сахара, а следовательно, и с запахом спирта. Возникла ли эта аналогия благодаря наличию у сахара или спиртов неких уникальных свойств или же это влияние языка и речи? Различает ли не владеющий речью примат ощущения от этих двух вкусов? Различали ли их наши доисторические, еще не умевшие говорить предки? Как по мере развития устной речи возникли слова, описывающие впечатления от этих двух веществ? Все эти вопросы подчеркивают, что взаимосвязь между обонянием и речью требует отдельных исследований, некоторые из уже предпринятых будут рассмотрены далее, в главе 24.

Говорят, что исследования вкусовых ощущений от пищи начались с труда Брийя-Саварена, а именно с раздела «Анализ вкусовых ощущений»:

«Человек, желая отведать персик, <…> в первую очередь ощущает выдыхаемый фруктом аромат; он кладет кусочек в рот и наслаждается ощущением терпкой манящей прохлады, приглашающей к продолжению; но лишь в момент проглатывания, когда содержимое рта проходит под носовым каналом, ему раскрываются все грани аромата. <…> Лишь проглотив кусочек фрукта, человек, испытавший все это, наконец скажет себе: “О, это было действительно вкусно!”»

В другом разделе «Физиологии вкуса», озаглавленном «Превосходство человека», он проводит еще более глубокий анализ процесса поглощения, уделяя особое внимание движениям губ, рта, языка и горла, которые он считает уникальной привилегией человека:

«Строение человеческого аппарата восприятия вкуса отточено до безупречности; дабы вы могли лично убедиться в этом, давайте же рассмотрим его в работе. Как только съедобный предмет попадает в рот, он тотчас подвергается необратимому воздействию газов, влажности и иже с ними. Губы препятствуют выпадению кусочков пищи обратно; зубы грызут и размалывают ее; язык ее давит и перемешивает; подобная дыханию тяга влечет пищу в сторону глотки; язык же приподнимает ее и позволяет соскальзывать вглубь; обоняние оценивает пищу, когда та проходит под носовым каналом; затем пища затягивается вниз, в желудок, <…> ни один <…> атом, частица или капля не ускользает от внимания этой могучей системы оценки вкуса. Именно благодаря этой стройной системе получение истинного наслаждения от приема пищи является уникальной прерогативой человека. Стремление к этому удовольствию заразительно, и мы достаточно быстро прививаем его тем животным, которых приручаем».

В наше время физиологи питания стремятся подробно изучить процесс поглощения пищи, с помощью высокотехнологичного оборудования анализируя как сенсорные отклики, так и моторные функции.

Из всех продуктов наиболее любимым объектом исследований, скорее всего, является банан, и это кажется вполне логичным. Бананы – символ, излюбленная пища приматов, к тому же их в мире за год съедают больше, чем любых других фруктов. В банане содержится свыше 300 летучих соединений. Как правило, исследования фокусируются на двух основных типах соединений, регистрирующихся при помощи масс-спектрометрии с реакцией переноса протона (РПП/МС): сложных эфирах и веществах карбонильной группы. В эксперименте со сравнением высвобождения летучих соединений из зрелого и незрелого банана для механического пережевывания пищи использовался искусственный рот. Было установлено, что незрелый фрукт даже при предельно активном пережевывании выделяет достаточно мало сложных эфиров и карбонильных летучих веществ. Зрелые же фрукты, напротив, выделяют множество летучих соединений, придающих плоду его наиболее привлекательные качества – вкус в эксперименте описывали как фруктовый, яблочный, конфетный, цветочный, карамельный и, конечно же, – «банановый».

Как правило, «фруктовый» вкус возникает в первую очередь благодаря сложным эфирам, то есть молекулам, в которых кислород образует двойную связь с углеродом – они получаются в результате ферментативной активности созревающего фрукта, при взаимодействии кислот со спиртами. В обычных условиях, по мере того, как мы пережевываем фрукт, к изначальным распознаваемым ретроназальным обонянием летучим соединениям прибавляются и те, что высвобождаются благодаря ферментам, содержащимся в слюне. С их помощью заполняются пробелы в органолептическом профиле фрукта, позволяя мозгу сопоставить его с сохраненными в памяти вариантами, формирующими вкусовые предпочтения, и точно определить степень спелости употребляемого в данный момент плода.

 Как правило, «фруктовый» вкус возникает в результате ферментативной активности.

При описании летучих соединений им присваивается основной (фруктовый, конфетный (сладкий), банановый) и второстепенный признак (сырный, зеленый, яблочный, ананасовый, цветочный, шоколадный, карамельный, грибной). Может ли это означать, что обонятельный «образ» спелого банана отчасти пересекается с «образами» упомянутых продуктов? Этот набор молекул является своего рода «подписью» спелого банана – мозг обезьяны или человека распознает ее, подтверждая, что поедаемый плод соответствует всем качествам, что привлекают нас в натуральных, спелых, вкусных фруктах.

Гарольд Макги полагает, что «растения являются виртуозами в биохимии», ведь они умеют распространять сразу несколько разных ароматов.

Макги был прилежным учеником с крайне обаятельным характером, его нередко принимали за преподавателя английской литературы. Впрочем, он им и был, пока не заинтересовался пищевой химией. Теперь наряду с такими специалистами, как Ширли Коррихер, он считается одним из первопроходцев научного подхода к приготовлению пищи и того, как это создает вкусовые ощущения. Я познакомился с ним в научной секции, где выступал с докладом об образах запаха и системе восприятия вкуса человеческим мозгом, а он, вечно ищущий возможности узнать что-то новое о пище и мозге, был одним из слушателей.

В своих книгах Макги раскрывает многие особенности молекулярной структуры пищи и возникающих благодаря им вкусовых ощущений – это исключительно прикладная информация, которая в равной мере пригодится как новичкам в кулинарии, так и профессиональным шеф-поварам. Вот кое-какие из наблюдений о растениях и о том, что делает их «виртуозами запаха и вкуса», которые он приводит в книге «О еде и кулинарии: наука и знания кухни».

• Зеленый (он же аромат зелени) – этот аромат почти незаметен до момента разрывания, разрезания ножом или разжевывания растительных волокон. Такие воздействия разрушают клеточные мембраны, состоящие из жировых молекул, и позволяют ферменту под названием липоксигеназа (от слов «липид», то есть жир, и «оксигенация» – расщепление при помощи кислорода) расщепить их до состояния мелких летучих молекул жирных кислот, которые, в свою очередь, ферментируются другими веществами, содержащимися в клетке. Следовательно, зеленый аромат не является основным, характерным признаком, то есть запахом, издаваемым целым растением в сколько-то заметном объеме; это один из вторичных ароматов, высвобождающихся только в процессе приготовления или употребления растения.

• Терпены – класс пятиуглеродных углеводородов, способных принимать самые разные формы. Их часто можно обнаружить в составе растений, фруктов, приправ и специй. За вызываемое ими ощущение «легкости» их также называют «эфирными» соединениями. Характерный аромат хвойных деревьев возникает благодаря содержащимся в их смоле терпенам. Они крайне летучи: начинают высвобождаться, как только сырой овощ разрезают или раскусывают, и быстро улетучиваются при термообработке. Вещества этого класса активно вступают в реакции как между собой, так и с другими молекулами.

• Фенолы – класс шестиуглеродных углеводородов ароматического ряда со множеством производных подклассов, образующихся отходящими от бензольного кольца боковыми цепями. Различные фенольные соединения отвечают за основные «нотки» ароматов приправ и специй.