Human Vomeronasal Organ Function: A Critical Review of Best and Worst Cases

Abstract

Organul vomeronasal uman (VNO) a fost subiectul unui oarecare interes în literatura științifică și al unor speculații considerabile în literatura științifică populară. O funcție pentru VNO uman a fost atât respinsă cu ridicol, cât și afirmată cu convingere. Această chestiune a funcției VNO a fost inutil legată de întrebarea separată dacă există vreun loc pentru comunicarea feromonală între oameni, un subiect care este la rândul său împotmolit în definiții contradictorii. Această trecere în revistă este o încercare de a cântări dovezile în favoarea și în defavoarea funcției VNO umane, de a deconecta această chestiune de cea a comunicării feromonale și, în cele din urmă, de a oferi o definiție de lucru a „feromonului”. Sunt necesare lucrări experimentale suplimentare pentru a rezolva dovezile contradictorii în favoarea și în defavoarea funcției VNO umane, dar se pare că există comunicare chimică între oameni. Cu toate acestea, mai multe exemple raportate în literatura de specialitate nu corespund definiției propuse pentru comunicarea prin feromoni: „substanțe chimice eliberate de un membru al unei specii ca mijloc de comunicare cu un alt membru, în beneficiul lor reciproc”.

Introducere

Organul vomeronasal (VNO) este organul senzorial periferic al sistemului olfactiv accesoriu. Organele perechi sunt situate la baza septului nazal sau în cerul gurii la majoritatea amfibiilor, reptilelor și mamiferelor. Există numeroase exemple de implicare a sistemului vomeronazal în comunicarea chimică, deși comunicarea prin feromoni nu este apanajul exclusiv al sistemului vomeronazal. Creșterea nivelului seric al hormonului luteinizant și al testosteronului atunci când șoarecii și hamsterii masculi sunt expuși la stimuli chimiosenzoriali de la femele pare să depindă în mod absolut de integritatea vomeronazală (Coquelin et al., 1984; Pfeiffer și Johnston, 1994). Inducerea creșterii uterine și a estrului la femelele de șoareci de preerie care rezultă în mod normal în urma expunerii la masculi depinde, de asemenea, de un VNO intact (Tubbiola și Wysocki, 1997). Există numeroase alte comportamente și răspunsuri fiziologice la care contribuie atât intrările vomeronazale, cât și cele olfactive (Wysocki și Meredith, 1987; Johnston, 1998) și unele la care sistemul olfactiv principal pare a fi critic (a se vedea mai jos). La unele specii nemamifere, de exemplu la șerpi, chimiocepția vomeronazală poate fi utilizată pentru urmărirea prăzii (Halpern, 1987), ceea ce este puțin probabil să fie o funcție feromonală. Dacă sistemele vomeronazale de la mamifere au vreo funcție similară de comunicare non-socială nu a fost investigată în detaliu. La oameni a existat o dispută de lungă durată cu privire la existența sau nu a unui VNO la adulți. Observațiile endoscopice și microscopice recente sugerează că există un organ pe cel puțin o parte la majoritatea adulților. Această trecere în revistă se interesează de funcția sa.

Descriere: dovezi anatomice, de dezvoltare și genetice

Structură

Existența unui VNO în embrionul uman, similar cu VNO-urile altor specii, este de necontestat (Boehm și Gasser, 1993). Acesta conține celule bipolare similare neuronilor senzoriali vomeronazali în curs de dezvoltare de la alte specii și generează, de asemenea, celule producătoare de hormon de eliberare a hormonului luteinizant (LHRH) ca și la alte specii (Boehm et al., 1994; Kajer și Fischer Hansen, 1996). Acești autori au arătat că structura devine mai simplificată mai târziu în dezvoltare. Aceștia din urmă nu au reușit să găsească nicio structură VNO în stadii mai târzii (19 săptămâni), deși alții au arătat un VNO simplificat, dar clar, care continuă să crească în dimensiune până la cel puțin 30 de săptămâni (Bohm și Gasser, 1993; Smith et al., 1997). Numeroase rapoarte despre o structură identificată ca VNO în septul nazal la oamenii adulți sunt de acord că este un diverticul cu terminație oarbă în mucoasa septală care se deschide printr-o depresiune (groapa VNO) în cavitatea nazală la ∼2 cm în interior față de nară. Localizarea acestei structuri este în concordanță cu localizarea VNO la embrioni (Trotier et al., 2000) și are o formă simplificată similară, fără vase de sânge mari, sinusuri cavernoase sau cartilaje de susținere. Structura este raportată cel puțin unilateral la 90% sau mai mulți subiecți în unele rapoarte sau la 50% sau mai puțin în alte rapoarte. Trotier și colab. au demonstrat recent că aspectul endoscopic al gropii VNO poate varia, neechivoc la o inspecție și invizibil la o inspecție ulterioară, sau invers (Trotier și colab., 2000). Astfel, procentul real de indivizi cu cel puțin o groapă VNO poate fi subestimat în multe studii. Trotier et al. estimează un procent de ∼92% cu o anumită evidență a cel puțin unei gropi VNO la subiecții fără chirurgie septală examinați de mai multe ori, dar un număr substanțial mai mic după chirurgia septală (Trotier et al., 2000). Chirurgia septală standard poate îndepărta VNO-urile și există rapoarte anecdotice privind efectele adverse ale îndepărtării vomeronazale, dar niciun studiu sistematic. În studiile histologice pe cadavre sau în țesutul septal îndepărtat în timpul operației nazale, mai mulți autori (Moran et al., 1991; Johnson et al., 1994; Trotier et al., 2000) descriu un tub cu terminație oarbă, căptușit pe toate părțile de un epiteliu pseudo-stratificat și cu glande submucoase asociate. Pare foarte probabil ca această structură să fie rămășița umană adultă a organului vomeronasal. Folosirea cuvântului organ în acest context nu presupune o funcție.

Cazul cel mai bun: Marea majoritate a adulților umani au un VNO.

Cazul cel mai rău: Există un diverticul al epiteliului nazal care se întâmplă să fie situat în mod remarcabil de consistent în poziția așteptată a VNO.

Opinie: Există un VNO uman adult.

Microanatomie

Epiteliul care căptușește VNO-ul uman este diferit de cel al VNO-urilor din alte specii și diferit de cel al epiteliului olfactiv sau respirator la om (Moran et al., 1991; Stensaas et al., 1991). Există multe celule alungite care prezintă o suprafață microvillară la lumenul organului, dar majoritatea nu sunt similare cu organele senzoriale vomeronazale microvillarale (VSN) ale altor specii. Nu s-a demonstrat că au axoni care să părăsească epiteliul și nici că intră în contact sinaptic cu axonii din epiteliu, astfel încât, dacă sunt chimiosensibile, nu au o cale evidentă de comunicare cu creierul.

Două studii ale epiteliului vomeronasal uman adult au raportat prezența unor celule bipolare asemănătoare VSN-urilor întâlnite la alte specii și la embrionii umani timpurii. Aceste celule conțin substanțe marker caracteristice celulelor neuronale. Takami et al. și Trotier et al. au constatat colorarea enolazei specifice neuronilor (NSE) în aceste celule (Takami et al., 1993; Trotier et al., 2000). Din ambele rapoarte reiese clar că numărul acestor celule este mic: ∼4 pe 100 μm de suprafață epitelială (Takami et al., 1993) sau mai puțin (Trotier et al., 2000). Nu s-a constatat nici colorația proteinei marker olfactiv (OMP) caracteristică VSN-urilor tuturor celorlalte specii studiate. Nimeni nu a reușit să demonstreze că aceste celule asemănătoare VSN din VNO uman adult se conturează pentru a forma axoni la capetele lor bazale. Axonii sunt observați în epiteliu (Stensaas et al., 1991), dar nu în continuitate sau în contact sinaptic cu celulele epiteliale. Sunt raportate fascicule de axoni în submucoasă (Stensaas et al., 1991), dar nu par să provină din fascicule de axoni care pătrund în lamina proprie în același mod ca în epiteliile vomeronazale ale altor specii. Mai mult decât atât, faptul că câteva celule VNO umane prezintă o asemănare morfologică cu VSN-urile nu exclude chimiosensibilitatea altor tipuri de celule. Epiteliul vomeronasal uman diferă ca aspect atât de epiteliile senzoriale și nesenzoriale din VNO ale altor specii, cât și de epiteliul nazal „respirator” (Moran et al., 1991; Stensaas et al., 1991). Funcția celulelor nu este imediat evidentă din morfologia lor. Cu toate acestea, absența OMP și a oricăror rapoarte privind genele receptorilor vomeronazali putativi (a se vedea mai jos) înseamnă că orice astfel de celule sunt destul de diferite de VSN-urile cunoscute la alte specii.

Cazul cel mai bun: VNO uman conține celule care se aseamănă cu neuronii senzoriali, chiar dacă acestea nu prezintă multe dintre celelalte caracteristici ale VSN-urilor din alte specii și nu au fost identificați axoni. (Speculativ) Se poate concepe că alte celule ar putea fi chimiosensibile, chiar dacă nu există nicio dovadă în acest sens în morfologia sau în modelele de colorare caracteristice oricărui alt tip de celule.

Cazul cel mai rău: VNO uman este lipsit de neuroni care prezintă caracteristicile VSN-urilor din alte specii și lipsit de alte celule cu axoni clari care părăsesc epiteliul vomeronasal.

Opinie: Nu există neuroni senzoriali evidenți.

Expresia genei receptorilor puternitivi

Dovezile recente (Dulac și Axel, 1995; Herrada și Dulac, 1997; Matsunami și Buck, 1997; Ryba și Tirrindelli, 1997) sugerează că speciile de mamifere cu VNO-uri funcționale exprimă două familii de gene (V1R și V2R) care par să codifice pentru proteinele membranare cu „șapte domenii transmembranare” despre care se crede că sunt moleculele chemoreceptoare propriu-zise. Aceste gene sunt exprimate în VSN-uri și sunt similare, în ceea ce privește organizarea transmembranară aparentă, cu genele receptorilor olfactivi (Buck și Axel, 1991), dar diferă în mare parte în ceea ce privește secvența lor ADN. Aceste gene au fost etichetate drept „gene receptoare de feromoni putativi”, deși, la momentul descoperirii lor, dovezile că acestea ar putea codifica pentru moleculele receptorilor de feromoni erau slabe. Expresia lor în epiteliul vomeronasal nu reprezintă o garanție: unii feromoni sunt în mod clar detectați de sistemul olfactiv principal (a se vedea mai jos), iar posibilele funcții non-feromonale ale sistemului vomeronasal (ca la șerpi) nu au fost investigate. Recent, Leinders-Zufall și colab. au arătat răspunsuri fiziologice în VSN de șoarece la substanțe considerate feromoni la această specie (Leinders-Zufall și colab., 2000). Neuronii receptivi se aflau în zona apicală a epiteliului vomeronazal, unde majoritatea neuronilor par să exprime membri ai clasei V1R de gene ale receptorilor vomeronazali putativi. Aceasta este cea mai bună dovadă de până acum că unii membri ai acestei familii de gene ar putea fi receptori de feromoni. Neuronii au fost extrem de sensibili și foarte selectivi, caracteristici la care ne așteptăm pentru neuronii receptori de feromoni la insecte. Răspunsurile electrice la urină ale VSN-urilor (Holy et al., 2000) oferă unele dovezi de susținere, dar acest raport nu abordează întrebările referitoare la ce tipuri de neuroni senzoriali răspund și nici ce componente ale urinei sunt stimulatoare.

Gene similare cu genele receptorilor vomeronazali sunt, de asemenea, prezente în genomul uman. Cele găsite în căutările inițiale prin genom sunt în mod clar pseudogene (Dulac și Axel, 1995; Herrada și Dulac, 1997), adică au defecte în secvența lor care ar împiedica transcrierea și traducerea proteinei transmembranare așteptate. Nu toate secvențele umane legate de genele receptorilor vomeronazali au fost cercetate în detaliu, astfel încât aceste dovezi negative trebuie privite cu o oarecare prudență. Aproximativ 70% din genele cunoscute ale receptorilor olfactivi au fost, de asemenea, raportate ca fiind pseudogene la om (Rouquier et al., 1998), deși un procent mai mic este raportat în rapoarte mai recente (Lane et al., 2000), iar oamenii au încă un simț al mirosului util și important. Într-o lucrare recentă, Rodriguez et al. au raportat descoperirea unei gene umane nedetectate anterior, strâns legată de familia V1R la rozătoare (Rodriguez et al., 2000). Nu s-a raportat dacă aceasta este exprimată în epiteliul vomeronasal uman, dar este exprimată în epiteliul olfactiv principal. Din argumentul de mai sus ar trebui să fie clar că localizarea expresiei sale nu exclude o funcție de detector de feromoni. Cu toate acestea, relația sa cu genele vomeronazale animale nu este o dovadă bună pentru o astfel de funcție și nu aruncă nicio lumină asupra chestiunii funcției vomeronazale umane. În cazul în care expresia uneia dintre aceste gene este detectată în epiteliul vomeronazal uman, va fi interesant de știut dacă aceasta este exprimată în celule asemănătoare VSN fără axon sau în unul dintre celelalte tipuri de celule. În ambele cazuri, un efort reînnoit pentru a determina dacă există vreo legătură cu creierul ar fi esențial pentru orice ipoteză privind funcția.

Cazul cel mai bun: Expresia în epiteliul olfactiv uman a unei gene înrudite cu cele exprimate în VSN-urile de la animale ridică posibilitatea ca alte noi gene să fie descoperite care sunt exprimate în celulele vomeronazale umane. Există, de asemenea, posibilitatea ca neuronii localizați în epiteliul olfactiv principal la om să fi preluat funcțiile atribuite VSN-urilor la rozătoare.

Cazul cel mai defavorabil: Receptorul codificat de gena exprimată din familia de gene vomeronazale ar putea lega un miros obișnuit la om sau o substanță care este feromonă la alte specii, dar nu la om. Nu există nicio dovadă că produsul proteic al genei, dacă există, este exprimat pe membrana superficială apicală într-o locație accesibilă stimulilor externi.

Opinie: Gena recent descoperită nu ne spune nimic despre funcția vomeronasală umană. Numirea acestor gene drept gene receptoare de feromoni putativi este speculativă.

Conectivitate

La rozătoare și la alte specii cu VNO-uri bine dezvoltate, axonii VSN-urilor trec în mănunchiuri către un bulb olfactiv accesoriu (AOB) de structură caracteristică. Nu există nicio urmă a acestei structuri la oamenii adulți (Humphrey 1940; Meisami și Bhatnagar, 1998), deși este prezentă la făt (Chuah și Zeng, 1987), iar la maimuțele rhesus și la alte primate din lumea veche se raportează în general că lipsește (Wysocki, 1979; Stephan et al., 1982). Este posibil ca un bulb accesoriu să treacă neobservat sau să fie identificat greșit. AOB-ul carnivorelor mustelide (dihorul și puhoiul) a fost descris ca fiind absent (Jawlowski, 1956) sau mare (Dennis și Kerr, 1969), dar lucrări recente la dihor arată un AOB mic, plasat oarecum diferit de cel al rozătoarelor (Kelliher et al., 1997) (K.R. Kelliher et al., rezultate nepublicate). Întinderea care are loc în timpul dezvoltării bulbilor olfactivi și a pedunculilor primatelor superioare ar putea distorsiona orice AOB mic care a existat, deși un AOB normal este prezent la primatele din lumea nouă și la prosimiani (Evans și Schilling, 1995). O căutare explicită a unei astfel de structuri la om nu a găsit-o (Meisami și Bhatnagar, 1998).

Cele mai bune candidate pentru VSN-uri, cele care exprimă NSE, nu au fost urmărite în conectivitate cu axonii și nici alte celule ale VNO uman. Un marker caracteristic al fasciculelor de axoni, proteina S100, exprimată în celulele gliale care înconjoară axonii, nu a fost observată în epiteliul VNO uman sau în apropierea acestuia de către Trotier și colab. (Trotier și colab., 2000). Nu este clar dacă câțiva axoni izolați ar putea trece neobservați cu această metodă. Există axoni în interiorul VNO uman și mănunchiuri de axoni înveliți în celule Schwann care stau la baza acestuia (Stensaas et al., 1991; Jahnke și Merker, 2000), astfel încât este oarecum surprinzător faptul că Trotier et al. nu a găsit expresia S100 în apropierea VNO (Trotier et al., 2000). Mulți dintre axonii din această regiune aparțin altor sisteme bine recunoscute ale cavității nazale, sistemele trigeminal, autonom și nervus terminalis. Sistemul trigeminal include nervi somatosenzoriali și chemosenzoriali generali, dintre care majoritatea sau toți pot fi nociceptivi (Thurauf et al., 1993). Fasciculele nervoase ale sistemului nervos autonom controlează vasele de sânge și glandele. Nervus terminalis (Brookover, 1914; Pearson, 1941) conectează în mod caracteristic VNO și creierul la făt și persistă în mod clar la adulții umani (Brookover, 1914). Nervul pare să fie calea de migrare a neuronilor LHRH (GnRH) în creier din epiteliul olfactiv/vomeronazal la începutul dezvoltării, atât la om, cât și la alte specii (Schwanzel-Fukuda și Pfaff, 1989; Ronkliev și Resko, 1990; Boehm et al., 1994). Persistența sa la adulți sugerează o anumită funcție continuă, la fel ca și structura sa internă la speciile în care este cea mai proeminentă (White și Meredith, 1995). Nu există nicio dovadă că acest nerv este chemosenzorial sau că nervul terminalis uman poartă axonii VSN-urilor (deși cele două merg împreună la majoritatea mamiferelor), dar este posibil să inerveze epiteliul vomeronasal (Witkin și Silverman, 1983; Wirsig și Leonard, 1986).

Cazul cel mai bun: (Speculativ) Dacă există VSN-uri în VNO uman, axonii lor ar putea ajunge în creier singuri sau în pachete mici care exprimă niveluri nedetectabile de proteină S100. Echivalentul AOB ar putea fi prezent dacă ar fi distorsionat în timpul dezvoltării normale, astfel încât să fie de nerecunoscut ca o structură separată.

Cazul cel mai rău: Nu există nici o dovadă pentru conexiuni nervoase-axiale între orice celule posibil senzoriale din VNO și creier și nici o dovadă pentru un AOB.

Opinie: Acesta este unul dintre marile obstacole în calea ipotezei funcției VNO uman.

Povezi pozitive?

Niciuna dintre speculațiile despre neuronii chemosenzoriali vomeronasali nu ar merita prea multă considerație dacă nu ar exista unele dovezi pozitive pentru o funcție chemosenzorială non-olfactorie, non-trigeminală, localizată în regiunea VNO uman. Aceste dovezi provin aproape exclusiv din lucrările lui Monti-Bloch și ale colegilor. Aceștia raportează un răspuns electrofiziologic la aplicarea unor cantități mici de substanțe chimice steroidiene limitate la regiunea VNO. Deoarece aceste studii sunt susținute în parte de corporații care au un interes comercial în exploatarea rezultatelor, rezultatele sunt în mare măsură respinse de comunitatea academică. Cu toate acestea, ele ar trebui să fie evaluate în funcție de meritele lor. Nu există nicio eroare gravă de metodologie care să fie evidentă din lucrările publicate, așa că acestea trebuie luate în serios. Există, de asemenea, dovezi în aceste rapoarte pentru un răspuns fiziologic sistemic la această stimulare și, deși dovezile anecdotice sugerează că nu există un răspuns conștient la subiecții umani treji, există dovezi pentru o alterare a dispoziției. Dovezile fiziologice sunt evaluate critic în secțiunea următoare; dovezile comportamentale sunt luate în considerare mai târziu.

Fiziologie

Dacă răspunsurile fiziologice trebuie să fie atribuite stimulării chimice a VNO trebuie să existe încrederea că stimulii au fost într-adevăr limitați la VNO. Deoarece nu există un criteriu independent pentru substanțele chimice care stimulează VSN, natura stimulului nu este un garant al stimulării VNO. Singurele încercări publicate de înregistrare a răspunsurilor la stimuli aplicați selectiv la VNO uman provin de la Monti-Bloch și colegii săi. Au fost raportate trei tipuri de răspunsuri, răspunsuri electrice locale, răspunsuri de la celule izolate și răspunsuri sistemice. Primul tip de răspuns este un potențial electric negativ local, denumit „electrovomeronasogramă” (EVG) (Monti-Bloch și Grosser, 1991), înregistrat din regiunea gropii VNO la subiecții umani treji. Acesta este denumit prin analogie cu electro-olfactograma (EOG) care poate fi înregistrată de la suprafața epiteliului olfactiv ca răspuns la stimularea mirosului (Ottoson, 1956; Getchell și Getchell, 1987). Stimulii testați pentru un răspuns EVG au inclus steroizi despre care se pretinde că sunt similari cu substanțele chimice extrase din pielea umană, inclusiv androstadienone și compuși estratetraenilici, precum și mirosuri convenționale. Steroizii au provocat răspunsuri EVG clare; mirosurile convenționale nu au făcut acest lucru. În ambele cazuri, stimulii au fost administrați direct în cavitatea VNO prin interiorul unei perechi de tuburi concentrice, cel exterior fiind utilizat pentru a elimina excesul de stimuli pentru a preveni răspândirea în alte zone ale nasului. În experimentele de control, același stimulator a fost direcționat în locuri succesiv mai îndepărtate de groapă, ceea ce a dus la o scădere a amplitudinii EVG până la niveluri nedetectabile la o distanță scurtă (Monti-Bloch și Grosser, 1991). Aceste rezultate sunt interpretate ca arătând că chemosensibilitatea este limitată la groapă și că stimulul este limitat la o regiune mică în apropierea vârfului stimulatorului. Același stimulator îndreptat spre epiteliul olfactiv a permis ca mirosurile convenționale să provoace un EOG. Mai mulți steroizi eficienți în generarea unui EVG de la VNO nu au reușit să producă un răspuns EOG din partea epiteliului olfactiv. Subiecții nu au raportat, în general, nicio senzație în urma stimulării chimice directe a VNO, chiar și atunci când a fost înregistrată o EVG, dar au raportat o senzație de miros atunci când a fost declanșată o EOG. Autorii au concluzionat că EVG a fost potențialul receptor însumat al multor VSN-uri care răspund la stimul. Există probleme cu această interpretare (a se vedea mai jos), dar se pare că există un proces localizat în sau în apropierea gropii VNO care produce, în mod selectiv, un răspuns electric la cantități mici de anumite substanțe chimice. „Vomeropherina” a fost propusă ca denumire pentru substanțele chimice care provoacă acest răspuns și ca termen general pentru substanțele care stimulează VNO la orice specie (Berliner et al., 1996). Până în prezent, nu există alte caracteristici distinctive pentru astfel de substanțe chimice.

Ca un al doilea tip de răspuns, Monti Bloch și colab. au raportat, de asemenea, dovezi preliminare că celulele bipolare aspirate din groapa VNO umană prezintă un răspuns electric la unele „vomeroferine” (Monti-Bloch și colab., 1998b). Aceștia sunt steroizii care provoacă EVG, înrudiți cu substanțele chimice cutanate pe care acest grup le-a propus ca fiind feromoni umani. Aceste experimente nu au fost publicate într-un raport complet cu referenți. Având în vedere raritatea extremă a celulelor bipolare vomeronazale umane care exprimă NSE, pare puțin probabil ca acestea să fie celulele implicate. În cazul în care acest raport inițial se confirmă, ar putea face lumină asupra altor celule care contribuie la răspunsurile EVG. Cu toate acestea, așa cum s-a discutat mai sus, orice răspuns local al VNO trebuie comunicat creierului înainte de a se stabili o cale de comunicare senzorială.

Deși nu a fost demonstrată nicio conexiune anatomică, Monti-Bloch și colab. deduc o conexiune fiziologică cu creierul, deoarece livrarea de stimuli la groapa VNO a provocat mai multe răspunsuri sistemice (Monti-Bloch și Grosser, 1991, 1998a,b). Acestea includ modificări ale tensiunii arteriale și ale ritmului cardiac, modificări mici, dar semnificative ale nivelurilor hormonale (Monti-Bloch și colab., 1998a) și unele modificări ale dispoziției (Grosser și colab., 2000). Este important de remarcat faptul că aceste răspunsuri sistemice au fost obținute cu același stimulator utilizat pentru înregistrările EVG, care limitează stimulul la groapa VNO. Alte studii (Berliner et al., 1996) au folosit un alt tip de stimulator, care nu a fost descris în detaliu și pentru care nu au existat experimente de control pentru a determina răspândirea stimulului. Astfel, nu este clar în aceste experimente că stimulii au fost confinați la regiunea VNO. În plus, administrarea repetată a stimulilor pe o perioadă prelungită ar face mai probabilă stimularea la nivel scăzut a altor sisteme senzoriale nazale sau absorbția sistemică a substanțelor chimice de stimulare. Modificările hormonale provocate de substanțele chimice steroidiene în aceste studii nu reprezintă o dovadă a unei conexiuni fiziologice între regiunea VNO și creier și nu oferă nicio dovadă a funcției VNO.

Mecanisme fiziologice

Sursele EVG

Se susține că potențialul negativ lent înregistrat de la groapa VNO este potențialul însumat generat de mulți neuroni senzoriali care răspund la stimularea chimică. Pentru EOG, un potențial negativ similar înregistrat din epiteliul olfactiv, aceasta este o explicație rezonabilă. Există sute sau mii de neuroni senzoriali olfactivi în apropierea electrodului, fiecare contribuind cu o cantitate infimă de curent. Dacă generatorii de curent din sistemul vomeronasal uman sunt celulele bipolare NSE-pozitive (lipsa axonilor demonstrabili nu le descalifică drept generatori locali de curent), este greu de explicat dimensiunea EVG-ului înregistrat.

Comparare cu EOG

În neuronii senzoriali olfactivi, canalele de transducție se deschid ca răspuns la mirosuri, producând un flux interior de sarcină pozitivă în capetele apicale ale celulelor. Există un flux egal de sarcină în afara acestor celule în profunzimea epiteliului. Circuitul electric este completat de curentul care circulă extracelular din profunzime spre suprafață. Căderea de tensiune de-a lungul acestui traseu de curent prin rezistența extracelulară produce o diferență de potențial, care poate fi înregistrată extracelular, între suprafață (negativă) și adâncime (pozitivă). Fiecare celulă care răspunde produce un curent minuscul și, prin urmare, o diferență de potențial minusculă, dar mai multe celule orientate în aceeași direcție și activate împreună își însumează curenții și generează o diferență de potențial corespunzător mai mare între adâncime și suprafață. Un electrod de suprafață EOG convențional înregistrează o parte din această diferență de potențial datorită curentului mic care circulă pe o cale lungă prin țesuturile conductoare ale capului și trece pe lângă electrodul de referință al circuitului de înregistrare. Cu toate acestea, cea mai mare parte a curentului trece direct prin grosimea epiteliului, prin spațiul extracelular și prin celulele inactive. În VNO umplut cu lichid, curentul poate trece cu ușurință de la o regiune de celule active la o regiune inactivă. În cazul în care există foarte puține celule active, în special dacă acestea sunt foarte distanțate, există multe căi transepiteliale pentru curent. Rezistența este scăzută și se dezvoltă puțin potențial. În cazul VNO uman, a fost raportat un număr de neuroni senzoriali putativi pe secțiune (Trotier et al., 2000), deși se pare că aceștia nu au examinat fiecare secțiune. Locația precisă a electrodului de înregistrare în experimentele de înregistrare EVG nu este bine descrisă, dar este probabil ca volumul său efectiv de înregistrare să fie orientat spre regiunile apropiate de deschidere (groapa VNO). Cu excepția cazului în care a existat o acumulare densă, neobservată anterior, a celulelor bipolare în apropierea deschiderii organului, probabilitatea de a înregistra un „EVG” detectabil de la aceste celule este foarte mică.

Artifacte potențiale

Explicațiile alternative pentru un răspuns electric EVG selectiv chimic includ artefacte fizico-chimice, potențiale biologice non-neurale, cum ar fi răspunsurile secretorii sau vasomotorii, și, în cele din urmă, alte celule nervoase sau fibre nervoase.

Artefacte fizico-chimice. Acestea pot fi generate cu ușurință într-un sistem în care se utilizează un electrod metalic gol pentru a înregistra potențialele de suprafață ale mucoasei. Un potențial de joncțiune constant de curent continuu datorat polarizării se dezvoltă la un electrod metalic gol în contact cu suprafața mucoasă a epiteliului. Orice mișcare relativă, de exemplu prin tranziții de presiune în timpul stimulării cu un abur chimic, va modifica rezistența dintre electrod și mucus, determinând ca o proporție mai mare sau mai mică a potențialului de joncțiune să fie observată de sistemul de înregistrare. Această modificare ar apărea ca un semnal electric dependent de stimul. Cu toate acestea, înregistrările EVG raportate au folosit un electrod de argint/clorură de argint „nepolarizabil” (Monti-Bloch și Grosser, 1991; Monti-Bloch et al., 1998b), care nu ar trebui să genereze aproape niciun potențial de joncțiune. Artifactele care rezultă din modificări ale cuplării electrod-mucos ar putea fi produse dacă potențialele de curent continuu ar apărea în altă parte în circuitul de înregistrare. Cu toate acestea, aceste tipuri de artefacte mecanice nu ar depinde, în general, de specia chimică a stimulului, în timp ce amplitudinea și evoluția în timp a înregistrărilor EVG sunt dependente de substanța chimică utilizată ca stimul (Monti-Bloch și Grosser, 1991). Potențiale diferite ar putea fi înregistrate pentru stimuli diferiți dacă cuplajul dintre electrod și mucoasă s-ar modifica între stimuli, de exemplu, atunci când experimentatorul a ajustat poziția electrodului sau dacă ar exista o uscare a mucoasei odată cu trecerea timpului. Cu toate acestea, este greu de imaginat că aceste tipuri de modificări ar putea produce diferențe consistente între substanțele chimice din întâmplare, în special dacă stimulii au fost repetați în ordine aleatorie, așa cum ar trebui să fie pentru un astfel de experiment. Rapoartele publicate nu oferă suficiente detalii pentru a judeca dacă acest lucru a fost realizat. Artefactele electrice dependente de speciile chimice pot apărea, de asemenea, în alte două circumstanțe: dacă substanțele chimice de stimulare se adsorb pe electrozii metalici creând potențiale de suprafață tranzitorii sau dacă proprietățile conductive ale unor stimuli modifică rezistența electrică a țesutului înconjurător. În înregistrările EOG, se poate utiliza o punte nemetalică de agar/salină pentru a evita prima problemă, dar este posibil ca dimensiunea sa mai mare să fi împiedicat utilizarea sa pentru înregistrările EVG. În orice caz, cantitățile foarte mici de substanțe chimice utilizate în experimentele EVG publicate nu ar fi de așteptat să aibă efecte mari de acest tip. Astfel, în general, artefactele fizico-chimice par puțin probabile ca explicație pentru înregistrările EVG publicate.

Potențiali biologici non-neurali. Acestea au mai multe surse posibile. Potențialele secretorii sunt generate atunci când celulele glandelor își secretă conținutul. Acest lucru poate avea loc ca răspuns la o iritație locală, la un răspuns neuronal, care apoi activează glanda, sau, în mod imaginabil, prin intermediul moleculelor receptoare exprimate pe suprafața celulelor glandelor înseși. Există multe glande în jurul VNO uman și multe dintre acestea se varsă în lumenul VNO (Trotier et al., 2000). Potențialele secretorii pot contribui la EOG înregistrat de la mucoasa olfactivă (Okano și Takagi, 1974) și pot contribui la EVG. Dilatarea vaselor de sânge poate genera, de asemenea, un potențial din acțiunea mușchilor netezi sau poate modula un potențial preexistent din cauza modificărilor rezistenței tisulare. Unele substanțe chimice care intră în nas provoacă un răspuns imunitar din partea mastocitelor și a altor celule din mucoasă (Suzuki et al., 1999). Alte substanțe pot declanșa procese de degradare metabolică (Gu et al., 1999). Oricare dintre aceste procese ar putea declanșa secreția de mucus sau dilatarea vaselor de sânge locale, datorită eliberării de citokine (molecule mesager extracelular cu rază scurtă de acțiune) de către celulele activate. Stimulii chimici care activează terminațiile nervoase nociceptive declanșează, de asemenea, o serie de reacții locale datorate eliberării de substanță P și de alte citokine de la terminațiile nervoase (Suzuki et al., 1999). Efectele includ secreția și dilatarea vaselor de sânge. Mucoasa nazală tinde să fie bogată în toate aceste mecanisme.

Se raportează (din nou fără detalii experimentale) că EVG-ul nu este eliminat de lidocaină topică, un anestezic local, sau de atropină, un antagonist colinergic autonom (Monti-Bloch et al., 1998b). Niciunul dintre procesele descrise mai sus nu implică în mod necesar potențialele de acțiune nervoase, deci nu ar fi eliminate prin blocarea transmiterii nervoase cu anestezice locale. Ar fi de așteptat ca atropina să blocheze unele răspunsuri secretorii reflexe și o anumită vasodilatație, dar multe funcții autonome, inclusiv vasodilatația în VNO (hamster) (Meredith și O’Connell, 1979), nu sunt sensibile la atropină. Orice potențial generat de oricare dintre aceste mecanisme ar trebui să fie destul de rapid pentru a fi responsabil pentru EVG-urile observate. Acest lucru (și insensibilitatea EVG la anestezicele locale) ar exclude probabil o secreție reflexă sau un răspuns vasomotor care ar depinde de transmiterea către SNC și înapoi. Modificările reflexe ale fluxului sanguin ca răspuns la iritanții nazali sunt în mod clar prea lente (a se vedea mai jos). Modificările reflexe datorate eliberării de citokine sunt încă o posibilitate.

Răspunsuri neuronale. Substanțele chimice iritante care stimulează terminațiile nervoase chemoreceptoare ale sistemului trigemenului nazal produc un potențial de neurogramă, detectabil pe zone largi ale septului nazal, care se corelează cu senzațiile de durere (Kobal, 1985; Hummel et al., 1996). Potențialul este puternic redus de anestezicele locale, ceea ce sugerează implicarea canalelor de sodiu portate de tensiune, și (la șobolani) de capsaicină, ceea ce sugerează implicarea unor terminații nervoase mici, probabil nociceptive. Potențialul precede în mod clar modificările fluxului sanguin (Thurauf et al., 1993). Nu este clar dacă acest potențial este generat de propagarea potențialelor de acțiune, de depolarizarea terminațiilor nervoase sau este consecința unei acțiuni locale rapide a citokinelor. Nu se știe dacă un potențial similar contribuie la EVG, deși orice contribuție din partea generării potențialului de acțiune (sau a altei funcții a canalului de sodiu legat de voltaj) pare exclusă de insensibilitatea EVG la anestezicele locale. Celălalt sistem neuronal din această regiune a nasului care este un candidat pentru sursa EVG este nervus terminalis. Sistemul terminalis este concentrat în regiunea VNO și a fost sugerat ca fiind chimiosenzorial, dar nu s-a demonstrat că este așa (Meredith și White, 1987; Fujita et al., 1991). Există o densitate rezonabil de mare de axoni nemielinizați în mucoasa de sub și din apropierea VNO uman (Stensaas et al., 1991; Jahnke și Merker, 2000), dintre care unii ar putea fi ramurile terminale nemielinizate ale fibrelor nervoase trigeminale sau ale fibrelor terminalis, care sunt, de asemenea, în general nemielinizate. Depolarizarea fibrelor nervoase, în special a fibrelor foarte fine, generează puțin potențial extracelular. Dacă fibrele ar fi în densitate mare și toate orientate în aceeași direcție, acestea ar putea fi capabile să producă un potențial detectabil la suprafața mucoasei. În mucoasa nazală au fost raportate fascicule care conțin până la 200 de fibre nervoase, dar acestea nu sunt limitate la regiunea VNO (Cauna et al., 1969) și sunt cel mai probabil terminații trigeminale. Mai mult de un astfel de fascicul ar putea fi necesar pentru a genera un potențial detectabil, mai ales dacă fibrele nu au răspuns toate împreună. Densitatea totală a acestor fascicule pe unitatea de suprafață a mucoasei nu a fost raportată de Cauna et al. și sensibilitatea lor chimică, dacă există, este complet necunoscută. În general, terminațiile fibrelor nervoase par puțin probabile ca generatoare ale unui potențial precum EVG. Cu toate acestea, răspunsul trigemenului la iritanți arată că un sistem ale cărui singure componente periferice par a fi terminații nervoase libere poate genera un potențial de suprafață, deși nu neapărat prin însumarea potențialelor nervoase individuale singure. Se știe că terminațiile nervoase periferice nociceptive care sunt sensibile la capsaicină, așa cum este potențialul trigemenului, eliberează substanță P, prostaglandine și, posibil, alte citokine (Devor, 1991). Acțiunile acestor substanțe asupra țesuturilor înconjurătoare ar putea contribui la răspunsul observat. Dacă se constată că EVG este generat de unele dintre terminațiile nervoase vizibile în mucoasă, un proces de acest tip ar trebui, de asemenea, să fie luat în considerare pentru potențialul EVG.

Rezumat: răspunsuri electrice

Este clar că potențialele dependente de specii chimice ar putea fi generate în vecinătatea VNO prin mecanisme non-vomeronazale. Unele dintre acestea sunt excluse de natura răspunsului EVG sau de controalele din experimentele publicate, deși unele controale importante nu sunt descrise în detaliu. Terminațiile nervoase trigeminale și componentele sistemului imunitar sunt distribuite în tot nasul, astfel încât răspunsurile acestor sisteme nu ar trebui să fie limitate la regiunea VNO. Glandele sunt localizate în nas, inclusiv în VNO (Stensaas et al., 1991; Trotier et al., 2000). Potențialele de electroneurogramă similare cu cele din sistemul trigeminal ar putea, de asemenea, să apară mai localizate dacă ar exista o concentrare de terminații nervoase în VNO sau în apropierea acestuia. Contribuțiile din partea potențialului trigeminal propriu-zis par puțin probabile, deoarece acesta are o sensibilitate diferită la anestezicele locale și deoarece sistemul trigeminal răspunde cu siguranță la substanțele chimice iritante pe o arie mai largă. Terminațiile Nervus terminalis sunt localizate la VNO, dar chimiosensibilitatea lor este îndoielnică. Raportul conform căruia anestezicele locale nu reușesc să blocheze EVG indică faptul că transmiterea nervoasă nu este implicată, ceea ce exclude reflexele SNC. Un răspuns local mediat de citokine nu este exclus. Cealaltă posibilitate este un răspuns direct din partea celulelor care exprimă receptori pentru substanțele chimice eficiente, fie că este vorba de neuronii senzoriali VNO, de terminațiile nervoase trigeminale sau terminalis, de celulele secretorii non-neurale sau altele. Orice componente celulare capabile să genereze un potențial detectabil ar trebui să fie grupate și să aibă o orientare comună pentru ca potențialele lor individuale să se însumeze. Neuronii senzoriali VNO, dacă aceștia sunt limitați la celulele bipolare care exprimă NSE, sunt candidați improbabili din cauza rarității lor, chiar dacă se crede că aceste celule sunt VSN.

Importanța răspunsului EVG

Care ar fi sursa, selectivitatea raportată a răspunsului EVG este surprinzătoare. Ea reprezintă o informație care, dacă este transmisă către SNC, ar putea îndeplini o funcție de comunicare. Dacă EVG este generat de neuronii senzoriali primari sau de terminalele nervoase aferente, calea de conectare la SNC este evidentă și este probabilă o contribuție la comunicarea chimică. În cazul în care EVG este generat de celule secretorii sau de alte celule pur periferice, conexiunea cu SNC nu este clară, iar o contribuție la comunicarea chimică este mai îndoielnică. În ambele cazuri, probabil că EVG-urile nu sunt generate direct de către celulele bipolare care exprimă NSE. Poate că alte celule din VNO uman sunt VSN-uri cu sensibilitatea și geometria corespunzătoare, dar, dacă este așa, acestea sunt încă nerecunoscute.

Cazul cel mai bun: Răspunsul electric local provine de la celulele chemosenzoriale din regiunea VNO, dar este puțin probabil ca acestea să fie celulele bipolare prea puțin numeroase. Răspunsurile sistemice la stimularea restrânsă la groapa VNO constituie dovezi fiziologice pentru o funcție chemosenzorială în această regiune

Cazul cel mai rău: (Speculativ) Răspunsul local este un artefact, deși surprinzător de dependent de natura stimulului, poate din cauza mișcării electrozilor între stimulări. Alternativ, răspunsul ar putea proveni de la celule non-chemosenzoriale fără conexiuni cu creierul. Răspunsurile sistemice s-ar putea datora unor scurgeri de stimuli în zona olfactivă.

Opinie: EVG este cea mai bună dovadă pentru un proces chimiosenzorial selectiv în regiunea VNO. Răspunsurile sistemice la stimularea restrânsă a regiunii VNO sunt o piatră de poticnire importantă pentru ipoteza că nu există o chemosensibilitate specială în această regiune.

Funcție: dovezi din comunicarea chimică?

Există dovezi destul de clare pentru comunicarea chimică între oameni. Cel mai notabil exemplu este o tendință de sincronizare a ciclurilor menstruale la femeile care locuiesc împreună (McClintock, 1971). Stern și McClintock au dedus recent prezența a două substanțe care pot media acest răspuns atunci când extracte de secreții cutanate sunt plasate pe buza superioară (Stern și McClintock, 1998). Astfel, este foarte probabil ca semnalele să fie substanțe chimice transportate prin aer. Tendința de sincronizare rezultă fie din scurtarea, fie din prelungirea ciclului de către secrețiile produse în diferite faze ale ciclului donatorului . Substanțele implicate sunt necunoscute și, deși efectul pare a fi chimiosenzorial, nu există dovezi că se datorează aportului senzorial vomeronasal. Jacob și McClintock au raportat recent, de asemenea, un răspuns comportamental uman la mirosuri; modificări ale dispoziției provocate de androstadienonă și 1,3,5(10)16 estratetraen-3-ol (Jacob și McClintock, 2000). Acestea sunt substanțe care provoacă EVG-uri dimorfice din punct de vedere sexual și sunt înrudite cu substanțele chimice de pe piele despre care se afirmă că sunt feromoni umani. Jacob și McClintock raportează menținerea unei stări de spirit mai pozitive la femei în prezența androstadienonei în circumstanțe în care subiecții de control prezentau o stare de spirit din ce în ce mai negativă. Răspunsul nu poate fi atribuit sistemului vomeronasal, deoarece stimulii au fost plasați pe buza superioară, nu s-au limitat la VNO. Grosser et al. raportează, de asemenea, o stare de spirit negativă semnificativ mai mică la subiecții expuși la androstadienonă decât la subiecții de control (Grosser et al., 2000). În experimentele lor, androstadienona a fost aplicată direct pe VNO, un caz mult mai bun pentru medierea vomeronasală. Cu toate acestea, ca și în cazul EVG, răspunsurile datorate stimulării în regiunea VNO nu sunt neapărat mediate de VSN.

Dacă vreuna dintre aceste constatări este o dovadă pentru feromonii umani este o altă întrebare. Niciuna dintre ele nu îndeplinește testul pentru comunicarea prin feromoni propus mai jos, adică dovada că comunicarea este benefică (în sens evolutiv) atât pentru emițător, cât și pentru receptor. Subiecții din aceste studii nu au avut o percepție conștientă a stimulării mirosului, ceea ce ar putea fi o caracteristică a intrării vomeronazale, deși nu este o condiție sine qua non pentru comunicarea feromonală. Sugestia că aportul vomeronazal ar putea fi inconștient (Lloyd-Thomas și Keverne, 1982) provine în parte din observațiile privind conexiunile sistemului vomeronazal în creierul rozătoarelor. Există conexiuni strânse cu amigdala și cu sistemul limbic (Halpern, 1987; Meredith, 1991), sediul controlului emoțional, hormonal și autonom, dar există doar conexiuni indirecte cu cortexul cerebral, considerat în general ca fiind sediul conștiinței. Sistemul olfactiv principal, în general, are conexiuni bune cu cortexul cerebral, dar are și conexiuni cu amigdala. La hamsteri, informațiile feromonale de la sistemul olfactiv principal la animalele cu experiență sexuală par să fie transferate către calea vomeronasală la nivelul amigdalei (Meredith, 1998). În acest caz, informația olfactivă pare să fie o rezervă pentru un sistem primar de comunicare vomeronazală. Cu toate acestea, în cazurile în care informațiile olfactive principale sunt singurele informații importante despre feromoni, încă nu avem nicio idee dacă informațiile despre feromonii olfactivi principali au acces la cortex sau sunt direcționate prin amigdala și creierul anterior bazal. Astfel, o comunicare chimiosenzorială care nu implică conștiința, dacă ar putea fi dovedită, nu este un diagnostic pentru participarea vomeronasală. Un răspuns chimiosenzorial în creierul uman fără o percepție conștientă a stimulării a fost identificat prin RMNf folosind un alt steroid „vomeroferin”, estra-1,3,5(10) tetraen-3-il acetat, înrudit cu substanțele extrase din pielea umană (Sobel et al., 1999). Implicarea vomeronazală în acest răspuns este necunoscută, deoarece stimulul nu a fost limitat la acest organ.

Alte exemple de comunicare chimiosenzorială potențială sunt discutate de Preti și Wysocki într-o analiză cuprinzătoare (Preti și Wysocki, 1999). Ei concluzionează că are loc o comunicare chimică și sunt dispuși să numească mediatorii chimici feromoni în unele cazuri. Concluziile lui Preti și Wysocki se bazează pe exemple specifice, dar o concluzie similară nu ar fi scandaloasă pe baza unor principii de bază. Comunicarea chimică intraspecifică, dintre care o parte este vomeronasală și o parte olfactivă, este o caracteristică comună la mamiferele terestre. Primatele superioare au sisteme vizuale foarte dezvoltate și sisteme olfactive reduse, dar folosesc totuși informații olfactive. Ar părea surprinzător dacă s-ar pierde toată comunicarea olfactivă/chemosenzorială. Faptul că comunicarea chimică nu pare a fi un determinant puternic al comportamentului uman nu este un argument logic bun pentru a respinge funcția vomeronasală, așa cum pare să sugereze Keverne (Keverne, 1999), la fel cum nu este nici pentru a respinge funcția olfactivă. Intrările senzoriale de orice fel la om, cu excepția cazului în care semnalează un pericol iminent, sunt adesea subordonate factorilor experiențiali și culturali. Comunicarea chimică pare să persiste, în ciuda impactului său aparent minor. Stoddart a propus că ar putea exista o presiune evolutivă pentru pierderea funcției vomeronazale umane (Stoddart, 1991). El speculează că a fost important pentru masculii din grupurile timpurii de hominizi să nu fie capabili să detecteze momentul ovulației la femele. Oricare ar fi meritul său antropologic, acest argument este circular din punct de vedere logic în contextul unei evaluări a funcției VNO, deoarece pornește de la premisa că nu există VNO uman. De asemenea, presupune că detectarea „feromonilor” care semnalează starea de reproducere ar fi o funcție vomeronazală.

Printre speciile la care o anumită comunicare chimică poate fi atribuită căii senzoriale vomeronazale există o serie de exemple în care semnalele par a fi nevolatile și a fi transmise prin contact direct între receptor și sursa de stimul (Meredith, 1983; Clancy et al., 1984). Cu toate acestea, nu există nicio cerință ca chemoreceptorii vomeronazali să fie stimulați numai de substanțe chimice nevolatile. De asemenea, nici demonstrarea unui semnal chimic nevolatil nu ar fi o garanție că sistemul vomeronasal este implicat.

Cazurile cele mai bune/mai rele: Nu este nimic de învățat despre funcția vomeronazală, fie la om, fie la alte specii, din existența comunicării chimice în sine sau din caracteristicile acesteia, cum ar fi implicarea substanțelor chimice volatile față de cele nevolatile sau accesul informației la conștiință. Există și alte sisteme senzoriale care ar putea fi implicate.

Feromoni

Ce este un feromon și este acesta un concept bine definit, util din punct de vedere științific? Termenul de feromon a fost inventat pentru a descrie o substanță chimică care transmite un mesaj despre starea fiziologică sau comportamentală a unei insecte către membrii propriei sale specii, având ca rezultat „o reacție specifică, de exemplu un comportament definit sau un proces de dezvoltare” (Karlson și Luscher, 1959). Este clar în descrierea originală, precum și într-o analiză ulterioară mai amplă a exemplelor (Karlson și Butenandt, 1959), că aceasta trebuia să fie o comunicare reală, benefică pentru emițător și, implicit, pentru receptor. Karlson și Luscher afirmă: „organismul … creează pentru el însuși un mijloc de comunicare …”. (Karlson și Luscher, 1959). Putem fi siguri că autorii nu au vrut să spună că organismul individual a creat această capacitate, ci că ea a fost stabilită și menținută prin selecție naturală. Acest lucru ar presupune că comunicarea a contribuit la „fitness” evolutiv atât pentru emițător, cât și pentru receptor. Dacă această cerință de beneficiu reciproc este inclusă ca parte explicită a definiției (Rutowski, 1981; Meredith, 1983), aplicarea termenului devine mai restrânsă, dar mai utilă din punct de vedere științific. Multe exemple de „o reacție specifică” la substanțe chimice biologice sunt atunci excluse din categoria „comunicării feromonale”. Printre aceste reacții nonferomonale se numără prădarea intraspecifică și apărarea chimică, în cazul în care există un beneficiu clar fie numai pentru receptor, fie numai pentru emițător. Comunicarea interspecifică ar putea fi reciproc avantajoasă, de exemplu, în cazul în care informațiile chimiosenzoriale despre substanțele chimice de apărare sunt benefice pentru receptor, permițând evitarea. Cu toate acestea, se pare că există un anumit avantaj pentru comunicarea noastră în limitarea arbitrară a termenului de feromon la comunicarea intraspecifică.

După sugestia lui Karlson și Luscher că răspunsurile ar putea fi comportamentale sau de dezvoltare, autorii de mai târziu au clasificat comunicările feromonale în două tipuri: feromoni de amorsare și feromoni de eliberare sau de semnalizare.

Feromonii de amorsare produc o schimbare de stare la receptor, de obicei o schimbare în secreția hormonală care pregătește animalul pentru un răspuns ulterior. Exemplele includ accelerarea pubertății la femelele imature de șoarece care le aduce în stare de reproducere în prezența semnalelor chimice de la masculii maturi (Vandenberg, 1983). În acest caz, beneficiul reciproc este clar și se poate argumenta în favoarea multor alte comunicări feromonale de inițiere la șoareci. Suprimarea reciprocă a estrului la femelele adăpostite în grup („efectul Lee-Boot”) (van der Lee și Boot, 1955) conservă energia folosită în mod normal pentru ciclism atunci când nu există posibilitatea unei sarcini. O suprimare a estrului are loc, de asemenea, la femelele aflate în post, unde conservarea energiei este esențială (Wade și Schneider, 1992). În prezența stimulilor masculi, femelele adăpostite în grup revin la ciclurile de estru („efectul Whitten”) (Whitten, 1959), ceea ce reprezintă în mod clar un răspuns reciproc avantajos. Suprimarea reproducerii la femelele subordonate, așa cum se poate întâmpla la unele specii de primate (Barrett et al., 1993), poate implica, de asemenea, o conservare a efortului metabolic până la apariția unor circumstanțe mai favorabile. În cazurile în care femelele subordonate și dominante sunt înrudite din punct de vedere genetic, ar putea exista o oarecare creștere a fitness-ului incluziv (fitness-ul incluziv ia în considerare contribuția unui individ la succesul reproductiv al indivizilor înrudiți care poartă unele dintre aceleași gene).

Acealaltă clasă de feromoni, feromonii de eliberare, au fost considerați inițial că eliberează un model comportamental stereotipizat care nu necesită informații suplimentare pentru finalizarea sa. Acest concept a părut nepotrivit pentru mamifere, unde răspunsurile sunt adesea modificate de experiență sau de alte contingențe, iar acum se spune că răspunsurile comportamentale sunt declanșate de feromoni „de semnalizare” (Bronson, 1971, 1976; Albone, 1984).

Preti și Wysocki au examinat rapoartele de comunicare cu feromoni umani. Ei au concluzionat că există dovezi pentru feromonii de amorsare la om, inclusiv datele privind schimbările ciclului menstrual (deși acestea din urmă nu îndeplinesc în mod clar criteriul de beneficiu reciproc propus aici) (Preti și Wysocki, 1999). Aceștia nu au găsit dovezi solide pentru feromonii de semnalizare, dar subliniază faptul că comportamentul mamiferelor, și în special al oamenilor, este influențat de mulți factori. Nu ar trebui să se aștepte un răspuns imediat și invariabil la orice stimul. Astfel, feromonii de semnalizare ar putea comunica informații care modifică probabilitatea unui individ de a răspunde fără a evoca neapărat un răspuns imediat observabil. Poate că nu este nevoie să facem o distincție categorică între comunicările de priming și cele de semnalizare: ambele sunt în esență informaționale. Mai mult, dacă ne concentrăm asupra comunicării feromonilor, mai degrabă decât asupra substanțelor chimice feromonale, evităm problemele de definire asociate cu substanțele chimice care au semnificații diferite în contexte diferite sau pentru indivizi diferiți, de exemplu, maturitate versus imaturitate sau mascul versus femelă. Faptul că aceleași substanțe chimice pot fi folosite de specii diferite, în combinații diferite sau în circumstanțe diferite, nu reprezintă, de asemenea, o problemă.

Se poate argumenta (Beauchamp et al., 1976) că nu este nevoie de un termen special pentru comunicarea chimică reciproc avantajoasă, dar, așa cum au subliniat Karlson și Luscher (Karlson și Luscher, 1959), o anumită distincție între comunicare și o utilizare ocazională a informațiilor chimiosenzoriale pare o distincție utilă. Termenul de feromon nu va dispărea atâta timp cât va menține fascinația publicului. Utilizarea sa pentru o clasă de substanțe chimice care comunică informații pare rezonabilă, dar definiția este importantă pentru ca acest termen să fie util în discursul științific. O definiție prea rigidă poate face ca aplicabilitatea sa la situații reale să fie atât de limitată încât să devină inutilă. Știm că nici măcar feromonii arhetipali ai insectelor nu sunt substanțe chimice unice utilizate de o singură specie, așa cum se presupune în unele definiții . În mod similar, o definiție prea largă devalorizează termenul și, de asemenea, îl face inutil.

Esența conceptului este că o anumită substanță chimică sau un complex de substanțe chimice comunică un sens și, prin urmare, trebuie să fie identificată. Funcțiile nespecialiste ale sistemelor olfactive ale mamiferelor pot implica o simplă asociere între un complex de substanțe chimice și o situație externă, permițând recunoașterea ulterioară a unor situații similare. Anumite substanțe chimice pot fi asociate cu anumite obiecte, dar este posibil să nu fie necesar ca substanțele chimice să fie identificate, iar asociațiile pot fi realocate. Acest mecanism este mai puțin potrivit pentru comunicarea în cazul în care mesajele au semnificații speciale. Semnificația preprogramată poate fi atribuită mirosurilor în alte contexte, în special la nevertebrate, unde indivizii pot fi adaptați să găsească și să consume plantele gazdă cu ajutorul unor receptori specializați (Rostelien et al., 2000). Acestea nu sunt comunicări de feromoni, deoarece nu sunt reciproc avantajoase și nu sunt intraspecifice. Comunicarea olfactivă între flori și insectele polenizatoare este reciproc avantajoasă, dar nu aș eticheta-o ca fiind feromonală, deoarece se produce între specii, chiar dacă mecanismele sale evolutive pot fi similare cu cele care mențin comunicarea reciproc avantajoasă intraspecifică.

Criteriul beneficiului reciproc pentru comunicarea feromonală nu exclude răspunsurile învățate, în special cele de tip imprinting, în care semnificația este atribuită în anumite circumstanțe speciale. Aceasta implică faptul că semnificația nu este infinit de realocabilă; că nu este doar o asociere, chiar dacă există cazuri în care mirosuri arbitrare pot fi înlocuite cu stimuli preprogramați. De exemplu, iepurii nou-născuți expuși la un parfum comercial în asociere cu prima lor hrănire pot folosi mirosul ca informație pentru a declanșa comportamentul de căutare a mamelonului, declanșat în mod normal de feromonul mamelonului mamei (Hudson, 1985). În acest caz, substanța chimică nu este un feromon, deși un răspuns declanșat în mod normal de comunicarea feromonală a fost legat de aceasta prin condiționare. Răspunsul la feromonul natural nu necesită condiționare. Plasticitatea sistemului nervos al mamiferelor în atribuirea rutelor de intrare/ieșire se extinde la relații în mod normal stereotipate, cum ar fi aceste răspunsuri sau clipitul ochilor, care este în mod normal provocat de un suflu de aer, dar care poate fi condiționat la un ton.

Criteriul beneficiului reciproc pentru feromoni nu exclude, de asemenea, schimbările emoționale (de dispoziție) ca răspuns valid, chiar dacă acestea nu afectează imediat comportamentul manifest. Știm că, la om, starea de spirit poate afecta comportamentul viitor (un semn de transfer de informații), iar prejudecățile de încredere în comportament ar putea avea consecințe evolutive. Pe de altă parte, o schimbare a dispoziției la expunerea la o substanță chimică derivată de la om (Grosser et al., 2000; Jacob și McClintock, 2000) nu definește în mod adecvat un feromon. Există multe substanțe chimice biologice care se poate aștepta să evoce schimbări de comportament și de dispoziție. Unele dintre aceste răspunsuri, cum ar fi evitarea și dezgustul față de mirosurile fecale și corporale, pot fi determinate din punct de vedere cultural. Un anumit beneficiu pentru receptor în ceea ce privește evitarea transmiterii paraziților poate fi asociat cu evitarea mirosurilor fecale, dar un beneficiu similar în ceea ce privește mirosurile corporale generale este mai puțin probabil, iar un beneficiu pentru emițător în ambele cazuri pare îndoielnic dacă nu se transmite un mesaj definit.

Identificarea beneficiului reciproc într-un anumit caz nu este întotdeauna ușoară, dar criteriul oferă un cadru conceptual pentru înțelegerea stabilirii unei comunicări chimice. Dacă nu există comunicare, nu pare să existe niciun motiv pentru a folosi un termen special. În cazul în care un avantaj reciproc nu pare rezonabil, comunicarea este suspectă.

Indiferent de definiția feromonului, nu există nicio dovadă că feromonii sunt neapărat detectați de VNO. Câteva exemple recente la animale cu VNO bine dezvoltate clarifică acest lucru. Răspunsul iepurilor nou-născuți la mamelonul mamei (Hudson și Distel, 1986), menționat mai sus, și răspunsul în picioare al unei femele de porc receptive la feromonul masculului (Dorries et al., 1997) depind ambele de sistemul olfactiv principal. Recunoașterea mieilor nou-născuți de către oi pare să depindă, de asemenea, de sistemul olfactiv principal (Levy et al., 1995), deși a fost raportată și o contribuție vomeronasală (Booth și Katz, 2000). Astfel, chiar dacă un răspuns autentic la feromoni ar fi documentat la om, aceasta nu ar fi o dovadă pentru un VNO funcțional.

În plus, unul dintre primele exemple de feromoni olfactivi principali, comportamentul de căutare a sfârcului la iepuri, pare să nu fie învățat, deși același model de răspuns poate fi condiționat la mirosuri arbitrare. Recunoașterea de către o oaie a mielului său este învățată în primele câteva ore după fătare. Recunoașterea semnăturii feromonale a partenerului în blocajul de sarcină sau „efectul Bruce” la șoareci pare, de asemenea, să fie învățată, dar acesta este un proces vomeronasal. Este foarte posibil ca, în ambele cazuri, învățarea implicată să fie imprimarea unei anumite combinații dintr-un set limitat de semnale. Cu toate acestea, nu putem folosi natura preprogramată și neînvățată a unui răspuns la un semnal chimic ca diagnostic al implicării vomeronazale.

Cazul cel mai bun: Existența unui VNO funcțional la om nu ar fi exclusă nici de prezența sau absența comunicării feromonale la om și nici, dacă este prezentă, de vreuna dintre caracteristicile sale, cum ar fi răspunsurile învățate sau neînvățate.

Cazul cel mai rău: Funcția vomeronasală nu este necesară pentru a explica niciun aspect al comunicării chimice la om și nici nu este necesară pentru comunicarea feromonală.

Opinie: Termenul de „feromonă” este util dacă este definit în contextul comunicării feromonale reciproc avantajoase. Comunicarea chimică are loc la om. Rămâne de stabilit dacă este sau nu feromonală în acest sens. Prezența sau absența feromonilor și a comunicării feromonale este independentă de existența și/sau funcționalitatea unui VNO uman.

Rezumat: dovezi pentru funcția vomeronasală umană

Cazul cel mai bun: VNO este un contributor minor, dar nu nesemnificativ, la comunicarea umană. Sunt necesare mai multe lucrări ale unor grupuri independente pentru a confirma răspunsurile electrice și hormonale raportate. Expresia unei gene a unui receptor de tip vomeronasal la om ridică posibilitatea ca astfel de gene să stea la baza chimiosensibilității în regiunea vomeronasală.

Cazul cel mai defavorabil: VNO este absent sau, dacă este prezent, nu este chimiosensibil și nici neapărat funcțional în comunicare. Dovezile pentru chemosensibilitate sunt slab documentate și nu au fost toate supuse unei revizuiri inter pares eficiente. Dovezile pentru o funcție de comunicare ar putea fi artifactuale.

Opinie: EVG constituie dovezi pentru un răspuns selectiv și sensibil la substanțele chimice de origine umană localizate în regiunea VNO. Răspunsurile sistemice autonome și modificările emoționale provocate de stimularea în această regiune sugerează o anumită chimiosensibilitate, chiar dacă substratul anatomic este dificil de demonstrat și pare puțin probabil să fie VSN convențional. Dacă nu am avea dovezile pozitive din EVG, răspunsurile autonome și psihologice, o judecată științifică rezonabilă ar atribui rolul de detectare a substanțelor chimice de origine umană care ar putea fi implicate în comunicarea chimică sistemului olfactiv principal. Cu toate acestea, ignorarea dovezilor privind funcția vomeronasală, deoarece majoritatea acestora vin cu un bagaj comercial, nu este un răspuns științific rațional în absența dovezilor de eroare, părtinire sau fraudă. Este necesară o investigație independentă pentru a testa concluziile și ipotezele rapoartelor originale, cu controale adecvate și o descriere completă a detaliilor experimentale. Acest lucru nu poate fi realizat în paginile acestei reviste sau ale oricărei alte reviste. Necesită timp de laborator.

Autorul mulțumește editorului Chemical Senses, Robyn Hudson, pentru că a sugerat acest subiect și colegilor prea numeroși pentru a fi menționați pentru stimularea discuțiilor pe această temă. În plus, mulțumesc celor doi recenzenți anonimi de la Chemical Senses pentru sugestii utile privind îmbunătățirea manuscrisului. Această lucrare a fost susținută de un grant de la NIDCD (DC-00906).