Khứu giác là gì, và mũi ngửi mùi như thế nào

Khứu giác là giác quan nhận biết mùi: khả năng phát hiện những phân tử đủ nhẹ để bay trong không khí và tới được mũi. Cùng với vị giác, nó là một giác quan hoá học. Mắt và tai đo ánh sáng và sóng âm, còn mũi đo chính những phân tử chạm vào nó.

Bài này đi theo một mùi từ lúc nó rời khỏi vật cho tới lúc bạn gọi được tên nó, rồi nói vì sao hai người ngửi cùng một thứ có thể nhận được hai tín hiệu khác nhau.

Đường đi của một mùi

1. Phân tử bay lên. Một vật có mùi khi nó thả phân tử vào không khí. Chất càng nhẹ, càng dễ bay hơi thì càng tới mũi sớm. Bài về điểm sôi giải thích vì sao thứ tự này quyết định cái bạn ngửi thấy trước.
2. Tới vùng khứu giác. Phần lớn không khí đi qua mũi xuống phổi. Chỉ một phần nhỏ đi lên vùng biểu mô khứu giác, một dải niêm mạc nhỏ ở trần khoang mũi. Đó là lý do người ta hít ngắn và mạnh khi muốn ngửi kỹ.
3. Gặp thụ thể. Tại đây có hàng triệu tế bào thần kinh khứu giác. Mỗi tế bào mang một loại thụ thể, và mỗi loại thụ thể bắt được một số hình dạng phân tử nhất định.
4. Lên não. Tín hiệu đi về hành khứu giác, rồi tới vỏ não khứu giác. Khác với thị giác, thính giác và xúc giác, đường này không phải đi qua đồi thị trước khi tới vỏ não, và nó nối gần với những vùng não xử lý cảm xúc và ký ức. Đặc điểm giải phẫu ấy hay được dùng để giải thích vì sao một mùi có thể kéo cả một kỷ niệm quay về. Cơ chế cụ thể thì vẫn đang được nghiên cứu.

Các tế bào thần kinh khứu giác còn có một đặc điểm hiếm gặp: chúng được thay mới liên tục suốt đời. Phần lớn tế bào thần kinh khác trong cơ thể thì không.

Khoảng 400 loại thụ thể, và một bảng mã

Người có khoảng 400 gen thụ thể khứu giác còn hoạt động. Năm 1991, Linda Buck và Richard Axel tìm ra họ gen này, và năm 2004 họ nhận giải Nobel Y học cho phát hiện đó.

Điều quan trọng là cách các thụ thể làm việc. Không có thụ thể riêng cho "mùi chanh" hay "mùi hoa hồng". Một phân tử kích hoạt vài thụ thể cùng lúc, mỗi cái ở một mức. Một thụ thể lại phản ứng với nhiều phân tử khác nhau. Não đọc tổ hợp các thụ thể đang bật, giống như đọc một từ từ các chữ cái. Vài trăm chữ cái thì ghép ra được số từ rất lớn.

Bảng mã này nhạy với hình dạng ba chiều của phân tử. Hai dạng soi gương của carvone có cùng công thức, cùng điểm sôi, nhưng một dạng có mùi bạc hà lục, dạng kia có mùi hạt caraway. Bài về đồng phân đi sâu hơn.

Mũi người phân biệt được bao nhiêu mùi

Con số "một nghìn tỷ mùi" xuất hiện năm 2014, từ một thí nghiệm trộn các hỗn hợp mùi và hỏi người tham gia có phân biệt được không. Chỉ một năm sau, các nhóm khác chỉ ra rằng cách tính ấy phụ thuộc rất nhiều vào giả định toán học, và với cùng dữ liệu có thể ra những con số chênh nhau rất xa. Câu trả lời trung thực hiện nay là: chưa ai biết. Chỉ biết rằng nó lớn hơn nhiều so với con số mười nghìn từng được nhắc lại suốt thế kỷ hai mươi.

Thứ thiếu ở người thường không phải khả năng phân biệt mà là từ để gọi tên. Bài về từ vựng mùi bàn chuyện này.

Phần lớn "vị" là mùi

Khứu giác có hai đường vào. Đường thứ nhất là hít qua lỗ mũi. Đường thứ hai đi từ phía sau miệng: khi bạn nhai và nuốt, hơi từ thức ăn đi ngược lên khoang mũi. Não thường không tách được hai thứ này, và nó xếp phần mùi đi đường sau vào cảm giác "vị".

Lưỡi chỉ nhận ra vài vị cơ bản: ngọt, mặn, chua, đắng, umami. Phần còn lại của hương vị là mùi. Thử bịt chặt mũi rồi ăn một miếng xoài hay uống một ngụm cà phê: bạn vẫn thấy ngọt hay đắng, nhưng không còn nhận ra đó là xoài hay cà phê. Đó cũng là lý do đồ ăn nhạt hẳn đi khi bị ngạt mũi.

Mỗi người một cái mũi

Gen thụ thể khứu giác là một trong những nhóm gen khác nhau nhiều nhất giữa người với người. Hệ quả có thể đo được:

• Rau mùi. Với một phần dân số, lá rau mùi có mùi xà phòng. Một biến thể gen nằm gần cụm gen thụ thể khứu giác có liên quan tới cảm nhận này. Mục rau mùi trong từ điển nói thêm.
• Androstenone, một chất có trong mồ hôi và thịt lợn đực. Cùng một mẫu, có người thấy hôi khó chịu, có người thấy ngọt và hơi giống hoa, có người gần như không ngửi thấy gì. Biến thể của một thụ thể tên OR7D4 giải thích được một phần sự khác nhau này.
• Ngưỡng phát hiện của cùng một chất có thể chênh nhau nhiều lần giữa hai người. Bài về ngưỡng phát hiện giải thích con số này đo cái gì.

Vì vậy khi hai người tả một chai tinh dầu khác nhau, chưa chắc ai sai. Có thể họ đang nhận hai tín hiệu khác nhau thật.

Mũi đổi theo thời gian, và ta thường không biết

Trong vài phút, mũi thôi báo về một mùi không đổi. Đó là thích nghi khứu giác, và nó hết khi bạn ra khỏi chỗ có mùi một lúc.

Thay đổi chậm hơn thì khó nhận ra hơn nhiều. Một nghiên cứu ở Mỹ năm 2002 kiểm tra khứu giác của gần 2.500 người từ 53 đến 97 tuổi. Khoảng một phần tư có khứu giác suy giảm, và ở nhóm từ 80 tuổi trở lên con số là gần hai phần ba. Nhưng chỉ khoảng một phần mười người tham gia tự nhận thấy mình ngửi kém đi. Nghĩa là phần lớn người bị suy giảm không biết điều đó.

Mất mùi đột ngột là chuyện khác. Nếu bạn bỗng không ngửi thấy gì, hoặc mùi quen bỗng thành mùi lạ, hãy đi khám bác sĩ tai mũi họng.

Luyện mũi

Khứu giác không thay đổi được bao nhiêu, nhưng khả năng gọi tên thì có. Người làm nghề hương liệu không có mũi khác người. Họ có một bộ mốc ngửi đã quen và một vốn từ để gắn vào từng mốc. Hai bài nên đọc tiếp: cách ngửi một thứ ba lần trong ba phút và những mốc mùi có sẵn trong bếp.

Nguồn

• Buck và Axel (1991). A novel multigene family may encode odorant receptors: a molecular basis for odor recognition. Cell 65(1), 175–187.
• Malnic, Hirono, Sato và Buck (1999). Combinatorial receptor codes for odors. Cell 96(5), 713–723.
• Bushdid, Magnasco, Vosshall và Keller (2014). Humans can discriminate more than 1 trillion olfactory stimuli. Science 343(6177), 1370–1372.
• Gerkin và Castro (2015). The number of olfactory stimuli that humans can discriminate is still unknown. eLife 4, e08127.
• Rozin (1982). "Taste–smell confusions" and the duality of the olfactory sense. Perception & Psychophysics 31(4), 397–401.
• Keller, Zhuang, Chi, Vosshall và Matsunami (2007). Genetic variation in a human odorant receptor alters odour perception. Nature 449, 468–472.
• Eriksson và cộng sự (2012). A genetic variant near olfactory receptor genes influences cilantro preference. Flavour 1, 22.
• Murphy và cộng sự (2002). Prevalence of olfactory impairment in older adults. JAMA 288(18), 2307–2312.