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Sinnesphysiologie: Der Nase nach?

Die Symmetrie von zwei Augen und Ohren hilft uns sehr dabei, Entfernungen und Geräuschrichtung korrekt eingrenzen zu können. Wozu aber hat der Mensch gleich zwei Nasenlöcher?
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Nehmen wir einmal das Trüffelschwein: Auf seiner der Jagd nach der erdverbuddelten Leibspeise bricht es, einmal Witterung aufgenommen, unaufhaltsam sabbernd durchs Gestrüpp und Unterholz, verführt von einer unsichtbaren köstlichen Duftspur, die vom verborgenen Trüffelschatz ausgeht. Gegen diesen Geruchsinn hat der Pilz keine Chance – hoffentlich bremst ein menschlicher Begleiter rechtzeitig, bevor die aufgespürten und ausgebuddelten Leckereien zwischen den Hauern zermahlen sind. Ähnlich eindrucksvoll geruchsorientierte Leistungen liefern vielleicht auch noch Hunde ab. Menschen dagegen, nun ja: Rein olfaktorisch sind wir echte Blindgänger.

"Ein Trüffel im Mund ist besser als zwei im Gestrüpp"
(Jay Gottfried)
Nicht überzeugt? Sie dürfen gerne testen. Setzten Sie sich doch einmal in die Mitte eines Raumes auf ihren Lieblings-Drehstuhl, schließen die Augen, wirbeln ein wenig herum – und lassen einen wahllos im Raum platzierten, vertrauenswürdigen Hilfsexperimentator geräuschlos eine Käseglocke von einer wohlriechenden Duftquelle heben. Sobald der Duft – Lavendel, Schokoladenkuchen, egal was – bei ihnen ankommt, bestimmen Sie bitte genau, aus welcher Richtung des Raumes er dringt. Schwer, nicht wahr? Tatsächlich sind mit dieser Aufgabe die allermeisten Menschen etwas überfordert. Richtungsriechen scheint auf den ersten Blick geruchssensorisch besser ausgestatteten Organismen vorbehalten zu sein.

Warum aber haben wir dann eigentlich zwei Nasenlöcher – aus ästhetischen Gründen? Und streng genommen haben wir auch nicht einmal zwei, sondern insgesamt vier, betonen Dana Small vom John Pierce Labor in New Haven und Thomas Hummel von der Universität Dresden. Schließlich gelangen Luftstrom – und damit Duftstoff – auch über den Umweg Mund auf das Riechepithel: quasi von hinten über ein Paar "Choanen", die Verbindung zwischen Rachenraum zu Nasenhöhle. Gut – der eigentliche Sinn und Zweck dieser inneren Nasenöffnungen ist leicht zu demonstrieren. Das einleuchtende Experiment (bitte diesmal nicht nachmachen): Sind der Mund zu und die inneren Nasenöffnungen auf irgendeine Art verschlossen, dann fällt das Atmen ziemlich schwer.

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Duftwege in der Nase | Gerüche können über die Nasenlöcher (orthonasal, gelb) oder über den Umweg der Mundhöhle und Choanen (retronasal, blau) auf das Riechepithel gelangen. Im Gehirn lösen gleiche Duftstoffe, die ortho- oder retronasal wahrgenommen werden, unterschiedliche Reaktionen aus.
Neben der profanen Aufgabe, über die Nase Luft in die Lungen leiten zu können, erfüllen die Choanen aber auch durchaus sinnliche Funktionen. Zumindest würden ohne sie allerlei euphorische Hymnen der Wein- und Single-Malt-Whisky- Liebhaber ziemlich profan ausfallen: Statt einem Bukett aus "überreifen Pflaumen, etwas Zederholz und einem Hauch Torf", gefolgt von einem "schier endlos lautem, pfeffrigen Finish" wäre alles nur entweder sauer, salzig, süß, bitter oder glutamatig-umami. Mehr Geschmacksknospen hat zumindest unsere Zunge nicht zu bieten – erst der durch die Choanen auf das Riechepithel verdampfende Anteil von Speis und Trank macht sie für uns wirklich geschmackvoll.

Geschmacksbestimmende, mit Nahrungsaufnahme zusammenhängende Düfte gelangen also, anders als alle anderen Gerüche, vorzugsweise über Choanen in die Nase. Wäre dann nicht, so nun die Frage von Small und ihren Kollegen, eine effizienzerhöhende Spezialisierung von hinterem gegenüber vorderem Riechepithel sinnvoll? Diese Hypothese geistert schon seit den 1980er Jahren durch die Welt der Geruchsforschung – bisher unbewiesen. Um sie zu testen, sicherten sich Smalls Team nun die Unterstützung von zwanzig Freiwilligen und traktierte sie mit verschiedenen Probedüften – auch Lavendel und Schokoladengeruch waren als angenehme Varianten darunter [1].

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Geruchswahrnehmung hängt vom Duftweg ab | Schokoladenduft (C) regt den mittleren vorderen Scheitellappen dann mehr anders an, wenn er retronasal (CR) – also über den Umweg Mund – statt orthonasal (CO) per Nasenloch auf das Riechepithel gelangt. Bei nicht als Nahrung assoziierten Düften wie Lavendel (LO und LR) spielt dies keine Rolle.
Mit einem Trick sorgten die Wissenschaftler dafür, dass die Duftstoffe entweder als frontal durch die Nasenlöcher ("orthonasal") oder als durch die Choanen aus der Mundhöhle ("retronasal") kommend interpretiert wurden: Sie führten endoskopisch Schläuche, in die der Duft geleitet wurde, gezielt unterschiedlich tief über die Nasenlöcher ein. Während des Versuches durchleuchteten die Wissenschaftler dann die Duftreiz verarbeitenden Gehirnregionen der Probanden per Magnetresonanztomografie dahingehend, ob die verschiedenen Gerüche irgendwie unterschiedlich bewertet wurden. Und tatsächlich: Sie wurden.

Am eindeutigsten bestätigte Schokolade die Dualität des Geruchssinn: Retronasal, also als aus dem Mund kommend interpretierter Schokoduft, regte den mittleren Orbitallappen, den zingulären Kortex und die Temporalwindung an – ein eindrucksvolles Reaktionsfeuerwerk. Nahmen die Teilnehmer Schokolade orthonasal auf, dann wurden dagegen insbesondere der kaudale Orbitallappen aktiv, sowie Insula, Thalamus und eine Region zwischen Mandelkern und dem hinteren piriformen Kortex, einem klassisch zum Riechsystem zählenden Bereich. Zusammengefasst schließen die Forscher daraus, das ein orthonasal "gerochener" Leckereienduft offenbar eine Art Belohnungserwartungshaltung im Hirn auslöst; ein per Choanen "geschmeckter" dagegen so etwas wie eine erfüllte Belohnungsreaktion in Gang setzt. Bei nicht lebensmittelassozierten, wiewohl ebenfalls angenehmen Düften wie Lavendel, sind diese Wahrnehmungsunterschiede übrigens kaum zu beobachten.

Schokogeruch in der NaseLaden...
Schokogeruch in der Nase | Schokoladengeruch, der orthonasal über die Nasenlöcher einströmt (CO), regt besonders den vorderen ventrale Insula, beziehungsweise den kaudalen Scheitellappen an.
Insgesamt also, so die Schlussfolgerung von Small und Hummel, dürften die hinteren internen und vorderen externen Nasenöffnungen in unserer Lebenswirklichkeit Verschiedenes leisten – beide nehmen Reize mit potenziell unterschiedlicher Bedeutung aus dem Umfeld auf und bahnen diesen dann einen gezielten Weg in verantwortliche und relevante Verarbeitungszentren des Gehirns. Wo ein Duft wahrgenommen wird, entscheidet demnach auch maßgeblich darüber, wie genau er riecht und eingeschätzt wird.

Soviel zu den Choanen-Interna. Damit bleibt allerdings die Frage von eben immer noch unbeantwortet: Warum genügt unserer Nase für orthonasales Schnuppern nicht eine, statt der tatsächlich vorhandenen zwei externen Öffnungen? Hier bemühen sich Jess Porter und ihre Kollegen von der Universität von Kalifornien in Berkeley um Antworten [2].

Auch in ihren Versuchen erhellte ein Magnetresonanztomograf Hirnaktivitäten schnuppernder Freiwilliger. Diese waren mit einer zweigeteilten Nasenmaske ausgestattet worden, welche eine gezielte Beduftung nur eines Nasenlochs erlaubte – Fremdwortfetischisten, die sich an dem Wort "orthonasal" delektieren konnten, dürfen dafür die Bezeichnung "monorhinale Stimulation" aus ihrem Passivwortschatz klauben. Es ging in dem Versuch also um das Richtungsriechen, zu dem wir Menschen ja angeblich nicht in der Lage sind. Könnten wir aber zumindest theoretisch abgleichen, auf welcher Seite ein Duft stärker wahrgenommen wird, dann wäre damit zumindest die Grundlage für eine grobe Orientierung in Richtung Reizquelle vorhanden.

Und wirklich konnten in bis zu 70 Prozent aller Tests Probanden korrekt zuordnen, mit welchem Nasenloch sie einen Duft erschupperten.
"Zu sehen, was man direkt vor der Nase hat, ist leicht. Viel schwerer zu ahnen, wo man die Nase hindrehen soll"
(Wystan Hugh Auden)
Fragt sich nur, ob in diesem doch recht künstlichen Maskenversuch nun eine sonst schwer messbare echte Fähigkeit des Menschen erkennbar wird – oder eine unter natürlichen Bedingungen völlig irrelevante Möglichkeit künstlich überhöht wurde, wie der Neurophysiologe Jay Gottfried von der Northwestern-Universität zu bedenken gibt.

Immerhin scheinen die Gehirnscans während des Versuches darauf hinzudeuten, dass prinzipiell eine Reiz-Zuordnung zu linkem oder rechtem Nasenloch möglich ist. Geruchsreize von rechts lösten etwa immer Reaktionen im linken piriformen Kortex aus – Nagetiere legen mit einem ganz analogen, lateral asymmetrischen neuronalen Mechanismus die Grundlage für ihr gut funktionierendes Richtungsriechen. Interessant auch, dass bei Versuchen, in denen die Teilnehmern die Duftrichtung korrekt einschätzten, stets ein bestimmtes Areal besonders aktiv war: die obere Temporalwindung. Hier läuft auch der Input des Seh- und Hörapparates zusammen, wenn mit beiden Sinnen gemeinsam eine Reizquelle räumlich geortet wird. Duft könnte dazu also auch sein Scherflein beitragen, ließe sich vorsichtig schließen.

Ob aber Derartiges im normalen Alltag tatsächlich eine Rolle spielt? Darüber dürfte noch heftig gestritten werden, meint Gottfried. Der Vorteil der von Small und Kollegen beschriebenen Geruchsreiz-Präselektion in vorderer und hinterer Nase erklärt sich da schon viel zwangloser. Wahrnehmen und Haben sind eben auch in der bitteren Realität zwei Paar Schuhe. Oder, um zum pilzschnüffelnden Schwein zurückzukommen: Ein Trüffel im Mund ist mindestens so viel wert wie zwei im Gestrüpp.
18.08.2005

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 18.08.2005

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