نظرية الاهتزاز للحاسة
التحديات

تم تناول ثلاثة تنبؤات من قبل لوكا تورينو حول طبيعة الرائحة، باستخدام مفاهيم نظرية الاهتزاز، من خلال الاختبارات التجريبية التي نشرت في مجلة (طبيعة علم الأعصاب) في عام 2004 من قِبل ليزلي فوشهل. [21 فشلت الدراسة في دعم التنبؤ بأن النظائر يجب أن تنبعث منها رائحة مختلفة، مع وجود أشخاص بشريين غير مدربين غير قادرين على التمييز بين الأسيتوفينون ونظيره المسكر. أشارت هذه الدراسة أيضًا إلى عيوب التصميم التجريبية في الدراسة السابقة لهفندن. بالإضافة إلى ذلك، لم يتم دعم وصف لرائحة الألدهيدات ذات السلسلة الطويلة على أنها شمعية وغليظة بشكل مهيمن والحمضيات والشمع الغامضين عن طريق اختبارات على موضوعات غير مدربة، على الرغم من الدعم القصصي من محترفي صناعة العطور الذين يعملون بانتظام مع هذه المواد. قدم فوشال وكيلر أيضًا مزيجًا من الغياكول والبنزالديهايد إلى الأشخاص الخاضعين لاختبار نظرية توريين بأن المخلوط يجب أن يشتم رائحة الفانيلين. لم تدعم بيانات ليزلي فوشهل تنبؤات. ومع ذلك، يقول فوشال إن هذه الاختبارات لا تدحض نظرية الاهتزاز.
استجابة لدراسة 2011 وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية على الذباب، اعترف فوشال بأن الذباب يمكن أن يشم نظائر، لكنه وصف الاستنتاج بأن الرائحة كانت تعتمد على الاهتزازات وعبرت عن شكوكها في استخدام الذباب لاختبار آلية نسبت أصلاً إلى المستقبلات البشرية. من أجل تأكيد هذه النظرية، صرح فوشال بأنه يجب إجراء مزيد من الدراسات حول مستقبلات الثدييات. أثار بيل هانسون، اختصاصي شفاء الحشرات، مسألة ما إذا كان الديوتيريوم يمكن أن يؤثر على روابط الهيدروجين بين الرائحة والمستقبلات.
في عام 2013، أكدت تورينو وزملاؤها تجارب فوشال وكيلر التي أظهرت أنه حتى الأفراد البشريين المدربين لم يتمكنوا من التمييز بين الأسيتوفينون ونظيره المجهول. في الوقت نفسه، ذكرت تورينو وزملاؤها أن المتطوعين البشر كانوا قادرين على التمييز بين السيكلوباداديكانون والتناظرية المجهولة بالكامل. للمحاسبة على النتائج المختلفة التي شوهدت مع الأسيتوفينون والسيكلوبنتاديكانون، تؤكد تورينو وزملاء العمل أنه يجب أن يكون هناك العديد من روابط CH قبل أن يتم اكتشافها بالرائحة. وعلى عكس الأسيتوفينون الذي يحتوي على 8 هيدروجين فقط، يحتوي السيكلوبنتادكانون على 28. وهذا يؤدي إلى أكثر من ثلاثة أضعاف عدد أنماط الذبذبات التي تنطوي على الهيدروجين مقارنة بالأسيتوفينون، وهذا ضروري على الأرجح لاكتشاف الفرق بين النظائر المشعة. لا تقدم تورينو وزملاء العمل أي تبرير ميكانيكي الكم لهذا التأكيد الأخير.
في تعليق على عمل توريين، يلاحظ فوشال أن "الأغشية الشمية مليئة بالأنزيمات التي يمكنها استقلاب الرائحة، وتغيير هويتها الكيميائية ورائحتها المدركة. ستكون الجزيئات المنكوبة عبارة عن ركائز فقيرة لمثل هذه الإنزيمات، مما يؤدي إلى اختلاف كيميائي فيما يتعلق بالموضوعات. في نهاية المطاف، يجب أن تركز أي محاولة لإثبات نظرية الاهتزاز للشفط على الآليات الفعلية على مستوى المستقبلات، وليس على الاختبارات النفسية الفيزيائية غير المباشرة. ريتشارد أكسيل، الحائز على جائزة نوبل لعام 2004 عن علم وظائف الأعضاء. العمل على حاسة الشم، يعبر عن نفس الشعور، مشيرًا إلى أن عمل توريين لن يحل النقاش - فقط النظرة المجهرية على المستقبلات في الأنف ستظهر أخيرًا ما هو في العمل.
استجابةً لورقة 2013 حول السيكلوبنتاديكان، يفيد بأن مستقبلات إدراك المسك البشري، حدد باستخدام نظام تعبير مستقبلات حاسة غير متجانسة والاستجابة القوية للسايكلوبنتاديكانون والموسكون (التي تحتوي على 30 هيدروجين)، وفشل في التمييز بين نظائر هذه المركبات في المختبر. علاوة على ذلك، استجاب الماوس (الميثيلثيو) لمستقبلات التعرف على الميثانول، بالإضافة إلى مستقبلات حاسة الشم والبشر المختارة الأخرى، على نحو مماثل إلى نظائر متساوية الأضلاع الطبيعية والمدرومة والكربونية الخاصة بروابطها الخاصة، ونتائج موازية وجدت مع المسك مستقبلات . بناءاَ على هذه النتائج، لخلص الباحثون إلى أن نظرية الاهتزاز المقترحة لا تنطبق على مستقبلات المسك البشري أو مستقبلات ثول الفأر أو مستقبلات حاسة الشم الأخرى التي تم فحصها. بالإضافة إلى ذلك، يُظهر التحليل النظري الذي أجراه المؤلفون أن آلية نقل الإلكترون المقترحة للترددات الاهتزازية للروائح يمكن قمعها بسهولة من خلال التأثيرات الكمومية للأنماط الاهتزازية الجزيئية. يستنتج المؤلفون:(هذه الشواغل وغيرها من المخاوف بشأن نقل الإلكترون في المستقبلات الشمية، جنبًا إلى جنب مع بياناتنا التجريبية الشاملة، تعارض جدوى نظرية الاهتزاز).
في تعليقه على هذا العمل، كتب فوشال في (وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية) من الفيزياء النفسية الشمية إلى الفيزياء الحيوية في معالجة الجفاف عن طريق الفم بأنفسهم. يشن المؤلفون هجومًا متعدد التخصصات متطورًا على المبادئ المركزية. نظرية الاهتزاز باستخدام الكيمياء العضوية الاصطناعية، والتعبير غير المتجانس لمستقبلات شمية، والاعتبارات النظرية للعثور على أي دليل لدعم نظرية اهتزاز الشم. بينما تعلق تورينو على أن بلوك تستخدم الخلايا في طبق بدلاً من داخل الكائنات الحية بأكملها وأن التعبير عن مستقبلات حاسة الشم في خلايا الكلى الجنينية البشرية لا يعيد بناء الطبيعة المعقدة لحاسة الشم ...)، يستجيب فوشال إلى خلايا الكلى الجنينية التي ليست متطابقة مع الخلايا الموجودة في الأنف ...) ولكن إذا كنت بالنظر إلى المستقبلات، إنه أفضل نظام في العالم. في رسالة إلى محرر في (وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية) تورينو وآخرون. إثارة مخاوف بشأن الرد.
في الآونة الأخيرة، اقترح صابري وعلائي وجود علاقة وظيفية بين الحجم الجزيئي والاستجابة العصبية الشمية. يعد الحجم الجزيئي عاملاً هامًا، لكنه ليس العامل الوحيد الذي يحدد استجابة ORNs. تتأثر تقارب الارتباط لزوج مستقبلات الرائحة بأحجامها النسبية. يمكن تحقيق أقصى درجة من التقارب عندما يتطابق الحجم الجزيئي للرائحة مع حجم جيب الربط.