• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Sztuczny nos radzi sobie jak prawdziwy

    03.05.2010. 20:12
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Czy węch jest zmysłem indywidualnym, specyficznym dla danej kultury? Na tak postawione pytanie zespół izraelskich naukowców, który z powodzeniem "wyszkolił" system elektroniczny w przewidywaniu stopnia przyjemności nowych zapachów, odpowiada przecząco. Badania, których wyniki opisano w czasopiśmie Public Library of Science (PLoS) Computational Biology, zostały dofinansowane z unijnego grantu przyznanego przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych (ERBN) w Siódmym Programie Ramowym (7PR). Wyniki mogą przyczynić się do opracowania nowych metod badania zapachów i monitoringu środowiska.

    W ciągu ostatnich 10 lat obserwowaliśmy szybki rozwój technologii sztucznych nosów czy też "e-NOSów", jak są również nazywane. Te elektroniczne urządzenia mogą wykrywać i rozpoznawać zapachy dzięki czujnikom chemicznym znajdującym się wewnątrz. Jednym z celów technologii sztucznych nosów jest raportowanie dostrzegalnych właściwości nowych zapachów.

    W ramach ostatnich badań naukowcy z Instytutu Nauk im. Weizmanna i Centrum Medycznego im. Edith Wolfson z Izraela stwierdzili, że postrzeganie danego zapachu jako przyjemnego jest naturalnie i ściśle powiązane z jego strukturą molekularną. Różnice indywidualne czy kulturowe są oczywiste wyłącznie w specyficznych kontekstach - utrzymują naukowcy.

    Na potrzeby badań naukowcy dostroili e-NOS do zapachów, które ocenia się, że są odczuwane przez człowieka jako przyjemne, a następnie wykorzystali go do przewidywania stopnia przyjemności nowych zapachów. Zespół poprosił rodowitych Izraelczyków o ocenę zestawu zapachów w skali od 1 do 30, od "bardzo przyjemnego" do "bardzo nieprzyjemnego". Naukowcy wykorzystali wyniki testów do opracowania algorytmu "stopnia przyjemności zapachu", który zaprogramowali w e-NOSie.

    Zespół ocenił następnie za pomocą nowego oprogramowania e-NOSa szereg nieznanych zapachów. Aby dowiedzieć się, czy postrzeganie przyjemności zapachu przez e-NOS współgra z opinią ludzkiego nosa, zespół poprosił drugą grupę Izraelczyków (którzy nie brali udziału w pierwszej części doświadczenia) o ocenę tych nowych zapachów.

    Naukowcy odkryli, że ocena stopnia przyjemności przez urządzenie była zbieżna w ponad 80% z oceną ludzi. Wystawiane przez e-NOS oceny były również w ponad 90% trafne w rozróżnianiu zapachów zdecydowanie przyjemnych od nieprzyjemnych.

    Ale czy kultura ma wpływ na naszą opinię na temat tego, co ładnie pachnie? Aby się tego dowiedzieć zespół przetestował przewidywania e-NOSa na grupie Etiopczyków, którzy wyemigrowali niedawno do Izraela. Naukowcy odkryli, że e-NOS był w stanie przewidzieć opinie Etiopczyków na temat nowego zapachu, mimo iż był "dostrojony" na postrzeganie przyjemności zapachów zgodne z odczuciem rodowitych Izraelczyków. Zdaniem zespołu sugeruje to międzykulturowe podobieństwo w odczuwaniu zapachów jako przyjemnych.

    "Kultura ma wpływ na percepcję wrażeń zapachowych jako przyjemnych głównie w specyficznych kontekstach" - wyjaśnia profesor Noam Sobel z Wydziału Neurobiologii Instytutu Nauk im. Weizmanna. "Aby zobrazować to zjawisko, wielu ludzi zastanawia się jak Francuzi mogą lubić zapach swoich serów, kiedy większość ludzi odbiera go jako odpychający. Jesteśmy przekonani, że Francuzi nie sądzą, iż ten zapach jest sam w sobie przyjemny, tylko że jest oznaką dobrego sera. Jednakże gdyby zapach pojawił się bez kontekstu w słoiku wówczas Francuzi ocenili by go prawdopodobnie jako nieprzyjemny w taki sam sposób jak ktokolwiek inny - dlatego też Francuzi nie produkują perfum o zapachu sera."

    Naukowcy stwierdzili, że właściwości molekularne zapachu pobudzają czujniki chemiczne e-NOSa, wywołując niepowtarzalny wzór elektryczny - coś, co zespół nazywa "zapachowym odciskiem palca" - charakteryzujący dany zapach.

    Elektroniczny nos musi przejść "szkolenie" z próbkami zapachów, aby zbudować sobie referencyjną bazę danych - mówią naukowcy. Różnica między ludzkim nosem a e-NOSem polega na tym, że ten pierwszy potrafi rozpoznawać, a nawet klasyfikować nowe zapachy, których odciski palców nie są dostępne w bazie danych.

    Innowacja zespołu izraelskiego polegała na wytrenowaniu e-NOSa w przewidywaniu czy zapach będzie postrzegany jako przyjemny czy nieprzyjemny, czy też gdzieś na środku skali. "Wyjątkowość tego podejścia polegała na tym, że zamiast uczyć się pojedynczych obiektów zapachowych takich jak róża czy skunks, e-NOS nauczył się osi i mógł umieszczać następnie nowe obiekty w dowolnym miejscu wzdłuż poznanej osi" - wyjaśniają naukowcy.

    "Te odkrycia sugerują, że w odróżnieniu od wzroku czy słuchu, w przypadku powonienia istnieje systematyczne, przewidywalne powiązanie między strukturą bodźca a odczuciem jego przyjemności" - napisali autorzy artykułu. "To przeczy powszechnemu przekonaniu, że odczucie przyjemności zapachowych jest całkowicie subiektywne i może przyczynić się do opracowania nowej metody selekcji zapachów i monitorowania środowiska oraz stać się decydującym modułem konstrukcyjnym cyfrowego przenoszenia zapachu."

    Za: CORDIS

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Odorant (z łac. odor – zapach) – dowolna substancja mająca zapach, niezależnie od tego, czy wydaje się on przyjemny, czy nie. W inżynierii środowiska odorantami określa się (według normy PN-EN 13725:2007) wszystkie zanieczyszczenia zawarte w powietrzu, które pobudzają komórki nerwowe nabłonka węchowego. Wynikiem pobudzenia jest wrażenie zapachu – przyjemne lub nieprzyjemne. Wszystkie zapachy mogą być wrażeniami niepożądanymi, gdy są obce dla danego środowiska. Rodzaj emocji, związanych z odbiorem zapachu, określa tzw. jakość hedoniczna. Utrwalacz zapachu (fiksator) – składnik kompozycji zapachowych, np. perfum, który zmniejsza lotność innych składników mieszaniny, decydujących o jej zapachu, dzięki czemu zmiany rodzaju zapachu i intensywności wrażenia są wolniejsze. Odtwarzacz zapachu – urządzenie elektroniczne, które umożliwia automatyczne odtwarzanie dowolnego zapachu poprzez mieszanie różnych wonnych skadników w proporcjach zależnych od zbioru odpowiedzi czujników elektronicznego nosa na odtwarzany zapach.

    Hiposmia – zmniejszona zdolność do wyczuwania zapachów. Powiązanym stanem jest anosmia, w którym węch jest zniesiony. Problemy z powonieniem mogą powodować alergie, polipy nosa, zakażenia wirusowe i uraz głowy. Hyposmia może być również bardzo wczesnym objawem choroby Parkinsona. John Earnest Amoore (ur. 1930, zm. 1998) – brytyjski biochemik, teoretyk percepcji wrażeń węchowych oraz przedsiębiorca. Najlepiej znanym dokonaniem J.E. Amoore’a jest sformułowanie popularnej „stereochemicznej teorii zapachu”, opartej na koncepcji siedmiu rodzajów „gniazdek receptorowych”, odpowiedzialnych za powstawanie siedmiu zapachów podstawowych (analogicznych do trzech podstawowych barw).

    Aromachologia - dziedzina nauki zajmująca się badaniem wpływu zapachów na odczucia, nastroje i stany emocjonalne. Poszukuje odpowiedzi jak przez zapach można osiągnąć stan równowagi między psychiką a sferą somatyczną. Kakosmia (ang. cacosmia) – spontaniczne, napadowe odczuwanie zwykle nieprzyjemnych, nieraz odrażających zapachów, mających swoje rzeczywiste źródło lub nie. Odczucia węchowe powstają przy podrażnieniu opuszki węchowej, ciała migdałowatego lub haka hipokampa. Mogą występować jako aura napadu padaczkowego (napady hakowe), co wskazuje na umiejscowienie ogniska padaczkowego w przednim i podstawnym obszarze płata skroniowego.

    Surströmming (szw. kiszony śledź) – szwedzki przysmak ze sfermentowanych śledzi bałtyckich. Jest sprzedawany w puszkach, które po otwarciu uwalniają bardzo nieprzyjemny zapach. Z powodu tego zapachu, który przypomina zgniłą rybę albo kiszoną kapustę, surströmming nie jest zbyt popularny poza Szwecją i mówi się, że ludzie, którzy go próbują, mogą być pewni, że go nigdy nie zapomną. Z powodu zapachu danie jest często spożywane na zewnątrz. Otwieranie puszki pod wodą może trochę zmniejszyć zapach, jak również ustrzeże otwierającego przed nieopatrznym chlapnięciem zalewy, które może być tragiczne w skutkach dla odzieży. Enfleurage – najstarsza metoda otrzymywania olejków eterycznych oparta na zasadzie pochłaniania przez tłuszcze zapachów. Przy użyciu tej techniki otrzymywana jest esencja zwaną absolutem. Technika używana dla wyjątkowo delikatnych kwiatów takich jak jaśmin, tuberoza czy kwiat pomarańczy. Kwiaty te bardzo źle znoszą wpływ ciepła, zachowują jednak swój zapach na długo po ścięciu.

    System GC-NN – nazwa koncepcji specyficznego dla olfaktometrii wykorzystania chromatografii gazowej (GC) i sztucznych sieci neuronowych (NN) do określania cech zapachu próbki (np. intensywności wrażenia). Zasada systemu GC-NN jest wzorowana na koncepcji elektronicznego nosa. Chromatogramy nie są wykorzystywane do identyfikacji poszczególnych eluatów (jak w analizie jakościowej) i określenia ich stężenia w próbce (jak w analizie ilościowej), lecz ich interpretacja polega na określaniu stopnia podobieństwa chromatogramów próbek i wzorców o określonym zapachu. Porównywany jest kształt linii na wykresie, wyrażany przez sekwencję liczb – sygnałów detektora GC. Stopień podobieństwa określa się z użyciem sieci neuronowych lub innych metod analizy statystycznej (np. PCA).

    Węch, powonienie – jeden z dwóch – obok smakuzmysłów chemicznych. Działanie węchu polega na wykrywaniu zapachów (ich detekcji) i rozpoznawaniu bodźców, jakimi są cząsteczki określonych związków chemicznych lub ich mieszaniny (odoranty).

    Perfumy (fr. "per fumée" - przez dym) – łączna nazwa kosmetyków, których jedynym zadaniem jest nadawanie różnym obiektom (zwykle ciału człowieka) przyjemnego i długo utrzymującego się zapachu. Z definicji tej wyłączone są wszystkie produkty, których aplikacja wymaga użycia gazów pędnych (m. in. dezodorant). Ocena 360 stopni – "Wykorzystywana najczęściej nazwa to system oceny 360 stopni. Stosuje się jednak zamiennie również inne nazwy: ocena wieloźródłowa, ocena z wielu punktów widzenia, pełna informacja zwrotna, sprzężenie zwrotne 360 stopni. Ocena taka to pozyskiwanie informacji o pracowniku z więcej niż dwóch źródeł, w tym jednym źródłem jest samoocena dokonana przez ocenianego pracownika.". polega głównie na przeprowadzeniu ankiety wśród osób z otoczenia badanego pracownika. W skład tych osób wchodzą takie osoby jak szef, bezpośredni przełożeni, współpracownicy, równorzędni pracownicy, osoby, którymi zarządza badany pracownik, czy też klienci, dalsi współpracownicy i inne osoby, które chcemy zapytać o opinię na temat badanego pracownika. Zatem są to wszystkie osoby niejako „dookoła” badanego pracownika. Stąd też nazwa ocena 360 stopni. Często określa się ją również jako ankieta 360 stopni, albo 360 feedback. Czasem w ankiecie bierze udział mniejsza liczba osób i taka ankieta, czy też ocena jest określana jako ocena 270 stopni, albo ocena 180 stopni, w zależności od tego jaka grupa osób jest pomijana.

    Stalowe mydło – kawałek stali nierdzewnej, najczęściej uformowany na kształt kostki mydła. Jego zadaniem jest neutralizacja silnych zapachów z rąk, powstałych przy obieraniu i krojeniu cebuli, czosnku lub ryb. Kształt kostki mydła pełni jedynie funkcje ergonomiczne i dekoracyjne. W rzeczywistości każdy kawałek stali nierdzewnej (na przykład łyżka) z powodzeniem może być wykorzystany w tym samym celu co stalowe mydło. Przyjemność - pozytywne doznanie, które analogicznie do bólu może być fizjologicznie opisane jako centralne (euforia) lub obwodowe. Powszechnie przedstawia się pojęcie przyjemności jako przeciwstawne bólowi.

    Olfaktometr – przyrząd służący do badania czułości narządu węchu (np. otolaryngologia, entomologia), bądź też przyrząd do ilościowych porównań intensywności zapachów różnych olejków eterycznych lub ocen zapachu poszczególnych składników wonnych mieszanin. Olfaktometry są też stosowane w czasie pomiarów stężenia zapachowego zanieczyszczeń (stężenia odorantów) w gazach emitowanych do powietrza lub w zanieczyszczonym powietrzu (patrz – Olfaktometria w inżynierii środowiska). Hendrik Zwaardemaker (ur. 10 maja 1857 w Haarlemie, zm. 19 września 1930 w Ultrechcie) – holenderski fizjolog, wynalazca olfaktometru i twórca modyfikacji systemu klasyfikacji zapachów, zaproponowanego przez Linneusza.

    Sissel Tolaas (ur. 1961 w Stavanger) - norweska badaczka specjalizująca się w olfaktologii, założycielka International Flavors & Fragrances research Lab w Berlinie - w zakresie zapachów i komunikacji niewerbalnej (styczeń 2004). Standardy zapachowej jakości powietrza – wartości określające poziom uciążliwości niepożądanych zapachów powietrza atmosferycznego, który nie powinien być przekraczany w danym miejscu. Ochrona zapachowej jakości powietrza jest elementem opieki zdrowotnej, zgodnie z definicją zdrowia, sformułowaną przez WHO w roku 1948 – odrzucającą postrzeganie zdrowia i choroby wyłącznie w kategoriach biologiczno-medycznych, a przywiązującą wagę do wymiaru psychicznego i społecznego (w kolejnych latach wprowadzono bardziej rozbudowane pojęcie „dobrostanu”).

    Dezodoryzacja – usuwanie niepożądanego zapachu. Usuwany jest niepożądany zapach artykułów codziennego użytku, wody, olejów, ciała, powietrza wnętrz lub strumieni gazów, wprowadzanych do atmosfery z różnych instalacji (np. przemysł, hodowla, obiekty gospodarki komunalnej). Dezodoryzacja jest stosowana m.in. w przemyśle tłuszczowym, podczas wyrobu tłuszczów jadalnych. Dezodoryzacja strumieni gazów odlotowych z różnych obiektów działalności gospodarczej prowadzi do zmniejszenia strumienia zapachowego (ilości odorantów, emitowanych w jednostce czasu). Pozwala zmniejszyć odległości od obiektów, w jakich występują niepożądane zapachy („odory”).

    Dodano: 03.05.2010. 20:12  


    Najnowsze