Физиологи и инженеры из Университета штата Пенсильвания и Йельского университета распечатали на 3D-принтере максимально точную трехмерную модель воздушных путей у человека — от ноздрей до трахеи. С ее помощью они сумели объяснить, как человек чувствует вкус пищи, объединяя вкусовые ощущения с обонятельными, и при этом пахучие вещества не уносятся с потоком воздуха в легкие. Работа опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Известно, что восприятие вкуса какой-либо еды у человека складывается не только из вкусовых и тактильных ощущений на рецепторах языка,но и обонятельных, обеспечиваемых запахом летучих веществ. Для того чтобы почувствовать«вкус» пищи в полной мере, она должна дойти до задней стенки глотки, миндалин и надгортанника. Там также расположены вкусовые рецепторы, а летучие вещества легко попадают в полость носа. Однако до недавнего времени оставалось непонятным, почему пахучие вещества не уносятся потоком вдыхаемого в легкие воздуха. Никакого клапана, контролирующего этот процесс в глотке обнаружено не было.

Чтобы раскрыть эту загадку, ученые собрали множество данных,полученных посредством рентгеновской компьютерной томографии. Благодаря помощи двух рентгенологов исследователям удалось создать максимально детальную компьютерную 3D-модель дыхательных путей, включающую даже очень мелкие и незначительные детали и структуры. Затем эту модель распечатали на 3D-принтере. На распечатанной модели ученые провели серию экспериментов,имитируя процесс дыхания во время нахождения пережеванной пищи в глотке.

Детальная модель дыхательных путей человека от ноздрей до трахеи, напечатанная на 3D-принтере. Фотография: Rui Ni / Penn State

Выяснилось, что при вдохе структуры ротоглотки создают как бы воздушную завесу,которая формирует временную полость, удерживающую летучие вещества внутри нее.Это предотвращает их перемещение с основным потоком воздуха в трахею и, затем,в легкие. В то же время, при выдохе, воздух наоборот проходит сквозь эту «виртуальную»полость, позволяя летучим веществам максимально эффективно добраться до обонятельных рецепторов.

Лучше всего весь описанный процесс функционирует при не быстром, но регулярном потоке воздуха, соответствующем спокойному ровному дыханию.Поэтому чтобы насладиться пищей сполна, не надо есть на ходу (а тем более набегу) или запыхавшись.

Автор: Даниил Кузнецов