Феромоны

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Перейти к: навигация, поиск

Феромо́ны — собирательное название веществ — продуктов внешней секреции, выделяемых некоторыми видами животных и обеспечивающие химическую коммуникацию между особями одного вида.

 [править]История открытия

Первыми феромоны удалось обнаружить группе немецких исследователей, которые в 1956 году сумели выделить из желез самок шелкопряда вещество, привлекавшее самцов того же биологического вида. Полученное вещество было названо бомбикол — из-за латинского названия шелкопряда, Bombyx mori.

[править]Классификация феромонов

Феромоны модифицируют поведение, физиологическое и эмоциональное состояние или метаболизм других особей того же вида. Как правило, феромоны продуцируются специализированными железами.

По своему воздействию феромоны делятся на два основных типа: релизеры и праймеры. Релизеры — тип феромонов, побуждающих особь к каким-либо немедленным действием и используются для привлечения брачных партнёров, сигналов об опасности и побуждения других немедленных действий. Праймеры используются для формирования некоторого определённого поведения и влияния на развитие особей: например, специальный феромон, выделяемый пчелой-маткой. Это вещество подавляет половое развитие других пчёл-самок, таким образом превращая их в рабочих пчёл.

В качестве отдельных названий некоторых типов феромонов можно привести следующие:

  1. эпагоны — половые аттрактанты;
  2. одмихнионы — метки пути, указывающие дорогу к дому или к найденной добыче, метки на границах индивидуальной территории;
  3. торибоны — феромоны страха и тревоги;
  4. гонофионы — феромоны, индуцирующие смену пола;
  5. гамофионы — феромоны полового созревания;
  6. этофионы — феромоны поведения.

[править]Феромоны, или другими словами, половые аттрактанты - это душистые летучие вещества с небольшой молекулярной массой, выделяемые в малых количествах практически всеми представителями животного мира. Эти вещества, попадая в воздух, воспринимаются чувствительными рецепторами органов обоняния, которые передают "возбуждающий" сигнал в кору больших полушарий.

 

  (Существует дополнительный орган обоняния — вомероназальный — две крошечные трубочки, расположенные в основании носовой перегородки, вблизи косточки под латинским названием «vomer». Этот орган-малыш улавливает только феромоны — более увесистые, чем молекулы душистых веществ, пахучие вещества, через которые передается важнейшая информация.)

 

  Феромоны человека участвуют в регуляции синтеза половых и иных гормонов, а вомероназальная система непосредственно влияет на формирование мозга человеческого эмбриона. Основанные на человеческих запахах вариации природных ароматов можно с успехом использовать как средства повышения потенции, усиления чувственности, устранения проблем аноргазмии (поскольку ароматы оказывают стимулирующее действие на вомероназальный орган. Все эти ароматы, содержат «магические молекулы», которые, помимо стимуляции сексуальной сферы, являются мощными природными антидепрессантами.

 

  Они во многом определяют сексуальную привлекательность женщин и мужчин. Запахами эти феромоны практически не обладают, но действуют в очень малых количествах на рецепторы вомеронозального органа, а через него на функции, которые контролируются гипоталамусом (половое желание, половая готовность, глубокие эмоции, уровень гормонов, зрелость, агрессия или покорность и др.).

 

10 фактов о феромонах

 

1. Забытый язык. Когда-то люди в совершенстве владели языком запахов. И хотя он давно уже нами забыт, его смысл хранит генетическая память.

 

Вот скажите, почему ничем не примечательный мужчина может показаться нам таким обаятельным? А что заставляет обходить десятой дорогой человека, охваченного печалью или злостью? В обеих случаях причиной являются микроскопические вещества под названием феромоны.

 

В отличие от богатых ароматов свежеиспеченного пирога, «эмоциональные запахи» мы не осознаем, однако это ничуть не мешает этим серым кардиналам тайно управлять нашей сексуальностью и настроением.

 

Феромоны улавливает крошечный вомероназальный орган, расположенный в носовой перегородке, и пересылает «для перевода» в специальный отдел головного мозга. Когда мы раздражены или плохо себя чувствуем, испускаем репелленты. Этот запах не нравится окружающим, поэтому они всячески стараются нас избегать. А вот ощущая душевный подъем или уверенность в себе, мы излучаем аттраканты. И нас замечают, любят, нам симпатизируют!

 

2. Нос всему голова. Читать послания феромонов умеют 98 процентов людей. Среди них попадаются настоящие «полиглоты». Например, слепой пианист Джордж Ширинг на запах мог определить степень привлекательности вошедшей в комнату дамы. Многие с завязанными глазами безошибочно отберут одежду, принадлежащую их сексуальному партнеру. А женщины-полицейские порой отличаются столь тонким обонянием, что чувствуют присутствие преступников по одному только… исходящему от них запаху страха.

 

3. Парное сочетание. Почему в одного мужчину мы влюбляемся с первого взгляда, а другой вызывает отвращение, будь он хоть трижды Брэд Питт! Все зависит от того, подходит ли нам запах его иммунной системы. Мужчина со сходным иммунитетом вряд ли понравится. В нашей генетической памяти тут же предупредительно мигнет красный сигнал опасности: идентичный обмен веществ и генотип - не слишком удачное «наследство» для будущего ребенка.

 

Кстати, по этой же причине не приветствуются браки между родственниками. Их иммунные системы похожи, как две капли воды, и шансы двум «бракованным» генам встретиться увеличиваются. Зато чем больше мужчина нравится, тем сильнее его иммунотип отличается от вашего и тем лучший генетический набор получит ребенок. Где-то в центральной Африке есть племя, в котором до сих пор выбирают супругов по «нюху». И как утверждают исследователи, почти никогда не ошибаются. Ну а если хотите убедиться в правильности своего выбора, поцелуйтесь с любимым. Приятные ощущения не пропадают? Не сомневайтесь, перед вами суженый.

 

4. Секрет Мэрилин Монро. Декольтированное платье, пухлые губы, особый состав краски для волос? Вовсе нет. Люди, которые входят в ранг секс-символов, выделяют в воздух больше половых феромонов. А те гипнотически влияют на умы и сердца противоположного пола. Ученые полагают, что особенно интенсивно секс-феромоны продуцируют блондинки и рыжие. Между прочим, 10 процентов мужчин тоже имеют в своем поте вещества, которые делают их особенно привлекательными для дам. А их рядовые собратья с весьма заурядным набором феромонов недоумевают: почему этот коротышка Том Круз кажется женщинам таким сексуальным?

 

5. Карта тела. Разумеется, каждая клеточка нашего тела не источает феромоны. Они «обитают» на строго отведенной для них территории. У мужчин, например, мощнейший источник феромонов — сперма. Сексологи заметили, что у женщин, не чувствующих ее запах по причине расстройства обоняния, страдает сексуальность. Большое количество феромона андростерона выделяется вместе с потом. Источником феромонов является кожа, волосы и подмышечные впадины — причем как у мужчин, так и у женщин. А самый мощный женский феромон — копулин — присутствует в выделениях вагины. Не случайно во многих восточных школах, практикующих науку любви, женщинам советовали вместо духов пользоваться… насыщенными феромонами «соками тела».

 

6. Ароматы любви. Самое простое приворотное средство — это духи, обогащенные половыми аттракантами. Купить такое «зелье» можно в любом секс-шопе. Но знаете ли вы, что и обычный парфюм, безо всяких «привораживающих» добавок, тоже может усилить собственное очарование! Ненавязчивый и окутывающий вас, который хочется вдыхать до бесконечности, он усиливает сигналы, посылаемые вами потенциальному спутнику жизни. Но не злоупотребляйте духами -- громкий хор их многочисленных композиций заглушает тоненький голосок феромонов.

 

Чтобы пробудить в себе чувственность и усилить выработку собственных половых феромонов, придуманы смеси-афродизиаки:

 

Для светловолосых. Смешайте сухие травы: 6 лепестков розы, столько же лепестков фиалки, по щепотке мяты и шалфея, 10 листьев вербены. Залейте 50 мл спирта и настаивайте неделю. Затем процедите. Наносите на запястья и под колени, лучше всего после захода солнца.

 

Для темноволосых. В 50 мл спирта добавьте одну чайную ложку цветов сирени, по капле эфирного масла гвоздики и жасмина. В другую емкость с таким же количеством спирта бросьте по щепотке мяты и базилика. Настаивайте неделю. Когда настой будет готов, наносите на запястья по одной капле первого состава, а сверху — по капле другого. Лучше всего, по утверждениям знатоков, «зелье» действует до полудня.

 

7. Школа обольщения. Если хотите понимать язык феромонов, дышите не ртом, а носом. Причем ученые считают, что особенно чувствительна к феромонам левая ноздря. Не сидите на строгих диетах. Иначе организм начнет выводить через поры продукты распада белков, и кожа приобретает специфический запах. А усиленное выделение репеллентов красноречиво поведает окружающим об эмоциональном спаде, неизбежно сопровождающем жертву инквизиторских диет.

 

8. Феромон в чистом виде. Собираясь повышать свою сексуальность, будьте осторожны с антиперспирантами. Особенно перед свиданием. Они приостанавливают процесс потоотделения, а вместе с ним и выработку феромонов. Правда, впадать в другую крайность тоже не стоит. Резкий запах пота создает серьезные помехи сексуальным посланиям, к тому же не всем мужчинам нравится столь «жесткий натурализм». Как сказал один древнеримский мудрец: «Лучшим ароматом женщины является естественный запах, когда от нее ничем больше не пахнет».

 

9. В зачаточной форме. Мужчинам легко определить, когда у женщины наступает наиболее благоприятный период для зачатия. Дело в том, что при овуляции у нее меняется состав феромонов. Мужчины это чувствуют и подсознательно у них возникает порыв подарить даме сердца, например, цветы. Женщины тоже меняют стиль поведения. Они хотят флиртовать, носить откровенные наряды. Существует и наглядный признак «готовности»: в этот период кожа как бы слегка светлеет, а груди становятся более симметричными.

 

10. Секретное оружие. Ученые стали изучать феромоны совсем недавно. Всего их было открыто 20, и большинство из них к сексуальным ароматам никакого отношения не имеют. Со временем «привораживающие» стали использовать в парфюмерии. А остальные… соблюдая строжайшую конспирацию, изучают секретные службы. Ведь с помощью микроскопических доз пахучих молекул можно манипулировать сознанием и поведением человека.

 

Говорят, последние разработки связаны с воздействием феромонов на память и внушение. Если в секретных лабораториях расшифруют индивидуальный запах человека, то сильно облегчат жизнь следователям: преступника можно будет вычислить за считанные минуты по личному «отпечатку запахов».

 

А как пригодились бы феромоны в медицине! Врачи могли бы использовать их в лечении гормональных нарушений. Кстати, уже доказано, что запах мужского пота, насыщенного феромонами, не только улучшает настроение женщин, но и способен… менять уровень гормона, регулирующего репродуктивную функцию.

 

Для многих из нас запах тела чернокожих кажется слишком резким. А вот для представителей монголоидной расы «бледнолицые» пахнут просто невыносимо.

 

По материалам журнала «Натали»

Феромоны насекомых

Феромоны используются насекомыми для подачи самых разных сигналов. Упомянутый во вступлении к статье бомбикол использовался самками шелкопряда для поиска полового партнёра, однако на этом влияние феромонов на регулирование жизни насекомых не ограничивается.

Например, муравьи используют феромоны для обозначения пройденного пути. По специальным меткам, оставляемым по дороге, муравей может найти дорогу обратно в муравейник. Также, метки, делаемые при помощи феромонов показывают муравейнику путь к найденной добыче. Отдельные запахи используются муравьями для подачи сигнала об опасности, что провоцирует у особей либо бегство, либо агрессивность.

[править] Феромоны позвоночных

Ввиду достаточно сложных поведенческих реакций феромоны позвоночных изучены слабо. Существует предположение, что рецептором феромонов у позвоночных является вомероназальный (якобсонов) орган.

Исследование человеческих феромонов находится пока ещё на зачаточной стадии. Известно, что в поте некоторых мужчин находятся вещества, привлекающие женщин.

Также отмечено, что в больши́х женских коллективах менструальный цикл со временем синхронизируется, протекая одновременно у большинства женщин. Эта особенность также приписывается воздействию человеческих феромонов.

[править] Применение феромонов

Феромоны нашли своё использование в сельском хозяйстве. В сочетании с ловушками разных типов, феромоны, приманивающие насекомых, позволяют уничтожать значительные количества вредителей. Также, распыление феромонов над охраняемыми сельскохозяйственными угодьями позволяет обмануть самцов вредителей и таким образом снизить популяцию вредных насекомых — ввиду того, что самцы, привлечённые более сильным синтетическим запахом, не смогут найти самку для спаривания. Многие феромоны насекомых ученые научились синтезировать искусственно.

 

СЛАДКАЯ ВЛАСТЬ ФЕРОМОНОВ

Кандидат биологических наук А. МАРГОЛИНА

http://www.nkj.ru/archive/articles/1243/

 

Представьте, что вы голодны - не так чтобы очень сильно, но мысль о еде все настойчивее вас посещает. И вдруг доносится восхитительный аромат чего-то жареного. Моментально, словно кто-то нажал невидимую кнопку, рот наполняется слюной, желудок "подает голос", а чувство голода становится нестерпимым. Проследить связь между запахом и физиологической реакцией (слюноотделение, выделение желудочных соков) в данном случае несложно, однако стоит убрать запах (вернее, осознанную регистрацию запаха), и все происходящее станет совершенно непонятным.

Наверное, каждый может вспомнить случаи, когда запахи оказывали влияние на наши решения (например, есть или не есть творожок, залежавшийся в холодильнике), настроения (ох, эти запахи весны), предпочтения (запах пота или несвежей одежды сводит на нет все обаяние собеседника) и даже самочувствие (разболевшаяся от запахов цветов голова). А между тем до недавнего времени ученые уделяли мало внимания исследованиям обоняния у человека, считая нос гораздо менее важным органом чувств, чем глаза или уши. В существование же у человека феромонов - веществ, управляющих поведением практически всех известных животных, включая млекопитающих, насекомых, рыб и рептилий (до сих пор нет полной уверенности насчет птиц), и подавно верили единицы. Согласно господствующей в науке точке зрения феромоны утратили свое значение в процессе эволюции человека, поэтому производство этих веществ и реакции на них остались в далеком "животном" прошлом. Однако в последние годы отношение к обонятельному анализатору человека стало меняться - появились веские основания утверждать, что роль обоняния в нашей жизни до сих пор была незаслуженно занижена. Соответственно пришлось пересмотреть и отношение к человеческим феромонам.

Все началось с мотыльков

В XIX веке французский натуралист Жан-Анри Фабр обнаружил, что самка мотылька Saturnia pavonia может привлечь десятки самцов мотыльков в комнату, где она находится. Фабр предположил, что самка посылает самцам какие-то химические сигналы, которые человек не может уловить, однако проверить его предположение в те времена никто так и не смог. Лишь в конце 50-х годов XX века группе немецких ученых под руководством Адольфа Бутенандта удалось экстрагировать секрет желез самок бабочек шелкопряда (Bombyx mori), разобрать его на составные компоненты методом хроматографии и показать, что лишь на одно из полученных веществ самец реагирует так же, как на присутствие самки (трепетанием крыльев). Чтобы получить
6 граммов этого вещества, потребовалось 500 тысяч бабочек.

В 1959 году энтомологи Питер Карлсон и Мартин Лушер предложили называть феромонами (от греческого pherо - несу и hormао - возбуждаю) вещества, которые животное какого-либо вида выделяет в окружающую среду и которые вызывают определенные поведенческие или нейроэндокринные реакции у другого животного того же вида. Термин прижился и стал весьма распространенным не только в научной, но и в популярной прессе.

Чтобы понять, что же такое феромоны, можно вспомнить о гормонах. Гормоны - это химические вещества, которые словно связывают в единое целое весь организм, обеспечивая быстрый обмен информацией между его частями. Ту же самую роль играют и феромоны, только их задача - связывать индивидуумов, принадлежащих к одному и тому же виду животных, в пары, семьи и сообщества. Изначально феромоны, по определению, считались видоспецифичными сигналами. Сейчас наблюдается тенденция к расширению взгляда на феромоны, и к их семейству нередко причисляют любые вещества, задействованные в "химическом" общении животных.

К настоящему времени уже открыты феромоны рептилий, рыб и млекопитающих (в том числе приматов). Но, конечно, самый интригующий вопрос - существуют ли человеческие феромоны?

Далеко ли мы ушли от животных?

У животных власть феромонов очень сильна, так как в их ведении находятся реакции, обеспечивающие выживание вида: воспроизведение, забота о потомстве, единство и взаимодействие группы. В частности, самцам и самкам всех животных, размножающихся половым путем, именно феромоны позволяют находить друг друга и вступать в сексуальный контакт. Насколько хорошо действует химическая сигнализация, управляющая брачным поведением животных, можно убедиться, понаблюдав за поведением кобеля, который готов мчаться по "горячему следу любви", невзирая на все попытки хозяина удержать его. Однако получить такую же очевидную реакцию человека на какой-либо запах не удалось ни одному экспериментатору. Почему?

Скорее всего, трудности в исследовании феромонов человека вызваны тем, что на всем протяжении развития человеческих сообществ делалось все возможное, чтобы подавить инстинктивные реакции людей на запахи. Согласитесь, что от любви и так много неприятностей, когда она возникает не там, где ей положено, связывая людей, которые не должны были быть вместе. Так что позволять запахам включать необоримые страсти нельзя ни в коем случае, хотя очевидно, что время от времени это все-таки происходит. Кроме того, реакция человека на запах зависит от того, какие воспоминания этот запах вызывает и насколько силен контроль сознания над инстинктивными реакциями, что окончательно запутывает исследователей, пытающихся анализировать результаты экспериментов. Поэтому не стоит удивляться, что науке пока больше известно о феромонах насекомых, рептилий и млекопитающих, нежели о феромонах человека. И все же, комбинируя знания, полученные в ходе исследования поведения животных, с уже известными фактами о влиянии запахов на человека, можно придти к интересным заключениям.

Немного о природе мужчин

Один из наиболее хорошо изученных феромонов млекопитающих - андростенон, метаболит мужского полового гормона тестостерона. Андростенон содержится в моче и слюне кабанов (боровов), а также… в моче и поте мужчин. У свиней андростенон вызывает необоримое желание совокупляться - самка призывно выгибает спину как в присутствии борова, благоухающего андростеноном, так и вдохнув запах андростенона, разбрызгиваемого из флакона. А вот результаты экспериментов по изучению влияния запаха андростенона на женщин гораздо скромнее: некоторым исследователям удалось показать, что женщины чаще садятся на сиденья, обрызганные андростеноном, или что они оценивают фотографии мужчин, опрысканные этим веществом, более благожелательно, чем ничем не пахнущие фотографии, однако никакого сексуального желания (по крайней мере, в лабораторных условиях) андростенон у женщин не вызывал.

И между тем случайность ли, что потовые (точнее, особая разновидность потовых желез, апокриновые железы) и сальные железы кожи человека обильно выделяют различные метаболиты тестостерона, родственные андростенону? И случайность ли, что наиболее активно сальные и апокриновые железы начинают работать в пору полового созревания, когда человеку по сценарию, составленному природой, надо начинать подыскивать себе партнера, а также во время сексуального возбуждения и эмоционального подъема? И как объяснить, что в поте мужчин андростенола (вещества, похожего на андростенон) содержится в 50 раз больше, чем в поте женщин?

Сейчас ученые "подозревают" в причастности к феромонам ряд веществ, получающихся при бактериальном разложении тестостерона и других половых гормонов. Однако никто пока не знает, какое вещество является "самым главным" феромоном любви и реагирует ли человек на отдельные вещества или на совокупность определенных веществ. Тем не менее андростенон, андростенол и родственные им вещества уже входят в состав коммерческих препаратов на основе "химически чистых феромонов человека".

Чем привлекательна женская грудь?

Другая группа феромонов млекопитающих, которую также исследовали достаточно подробно, - феромоны материнской любви. Здесь наиболее интересные эксперименты были проведены на крольчихах.

Взаимоотношения крольчихи с ее детенышами можно назвать деловыми - всего 5-7 минут в день тратит она на кормление новорожденных, а на все оставшееся время суток бросает их на произвол судьбы. Чтобы выжить, новорожденным приходится быть расторопными - нужно сразу понять, где находится источник пищи, и успеть к "раздаче", прежде чем более сильные братья и сестры займут все лучшие места. В этом нелегком деле крольчатам помогают феромоны.

Исследователи, решившие разобраться в поведении крольчат, проявили немалую изобретательность, планируя эксперимент. Во-первых, они проанализировали молоко крольчихи с помощью газовой хроматографии. Далее цельное молоко и его ингредиенты были предложены новорожденным крольчатам для обнюхивания. Учуяв запах молока, крольчата поворачивали головы и делали попытки схватить образец ртом. И точно такую же реакцию вызывал один из низкомолекулярных компонентов молока, вещество 2-метилбут-2-еналь (2МВ2). Это вещество и стало кандидатом на роль искомого феромона.

Чтобы доказать, что 2МВ2 пробуждает инстинктивные реакции (поиск соска и сосание), крольчат отняли у матери сразу после рождения, до того как она успела облизать их и предложить им молоко. Таким образом, исследователи исключили возможность запоминания новорожденными запаха сосков. И даже в этом случае крольчата автоматически поворачивали головы и хватали стеклянную палочку, смазанную либо молоком, либо 2МВ2.

Скорее всего, аналогичные феромоны содержатся и в женском молоке - эксперименты показывают, что новорожденные реагируют на запах молока и даже способны распознать запах материнской груди. Как считают исследователи, запах, идущий от сосков, успокаивает малыша, создает у него ощущение безопасности, стимулирует привязанность. Не исключено, что околососковая область, где располагаются одновременно и сальные и апокриновые железы, выделяет и другие феромоны, в том числе и те, что управляют сексуальным поведением. Может быть, именно этим объясняется странное влечение мужчин к пышной женской груди?

Копулины сводят с ума обезьян, но не человека

Открытие копулинов, феромонов вагинального секрета самок, стало сенсацией. Во-первых, обнаружены они не у мотыльков или кроликов, а у макак-резусов, отдаленных родственников человека. Во-вторых, ученым удалось выделить копулины в чистом виде (ими оказались некоторые короткоцепочечные органические кислоты) и выяснить, что похожие вещества содержатся и в вагинальном секрете женщин. Было также показано, что один лишь запах копулинов приводит самца макаки в неописуемое возбуждение. Весьма скоро появились первые духи, содержащие копулины, которым, разумеется, была приписана волшебная сила. Увы, надежды на копулины, как и на другие человеческие феромоны, не оправдались. Все реакции, полученные в экспериментах на людях, были далеки от взрыва страсти, наблюдаемого у макак, и их можно было объяснить эффектом плацебо. А двойное слепое исследование (то, в котором ни экспериментатор, ни испытуемые не знали, используют ли они плацебо или копулины) показало, что копулины никак не влияют на людей.

Один раз увидеть

Некоторые запахи могут путешествовать на весьма далекие расстояния, но так бывает не всегда. Чем тяжелее молекулы, тем они менее летучи и тем короче должна быть дистанция между источником запаха и "приемником". Казалось бы, чем дальше распространяются феромоны, тем лучше, однако это не так. Если они будут действовать на значительном расстоянии от тела, это создаст какофонию сигналов, из которой будет весьма сложно извлечь какую-либо полезную информацию. Поэтому, скорее всего, феромоны человека - близкодействующие сигналы. Более того, многие феромоны могут быть нелетучими, тяжелыми молекулами, которые передаются во время поцелуев, орального секса, а также длительного соприкоснове ния тел. Не исключено также, что привлекательные черты женской внешности (большая грудь, округлые бедра, длинные волосы) играют роль маяков, которые заставляют мужчин подходить ближе, попадая в радиус действия феромонов. Ту же роль, возможно, играет и парфюмерия: мужчина принюхивается, подходит ближе и попадает "под обстрел".

Сочетание визуальных и обонятельных сигналов широко используется в животном мире. Например, игуаны Dipsosaurus dorsalis обитают в жарких пустынях, где использование пахучих меток встречает большие сложности: летучие вещества, оставленные на горячем песке, слишком быстро испаряются, а более тяжелые субстанции трудно учуять издалека. Выходом из положения стали метки, сделанные тяжелыми молекулами, поглощающими свет в ультрафиолетовой области. Ориентируясь на ультрафиолетовые сигналы, игуаны находят метки и слизывают их.

Феромоны и сексуальный отбор

Еще Ч. Дарвин предположил, что сексуальный отбор - важная часть естественного отбора. Самцы, обладающие самым ярким оперением, самым громким голосом, самыми большими рогами и т.д., получают "прекрасную даму", а значит, возможность продолжить свой род. Сила и красота, производящие впечатление на самку, являются спутниками крепкого здоровья и залогом появления жизнеспособного потомства. Сейчас найдено уже много доказательств, что в этом сексуальном отборе участвуют и феромоны. Например, если феромонный сигнал слаб, то первыми на зов любви при- мчатся самые активные и легкие на подъем самцы, обладающие самым острым обонянием. С одним из них самка вступит в сексуальный контакт. У многих животных, живущих в сообществах со строгой иерархией, феромоны доминантных самцов способны подавлять репродуктивную активность подчиненных самцов, обеспечивая психологическую кастрацию слабых конкурентов. С другой стороны, и самки (этот феномен доказан для самок тараканов) чаще предпочитают запах доминантного самца. У людей роль запахов в сексуальном отборе пока не изучена, однако не исключено, что многие социальные явления человеческого общества можно объяснить с точки зрения взаимодействия запахов. Например, эта теория объясняет, почему некоторые мужчины производят неотразимое впечатление на женщин и одно лишь их появление "зажигает огонь" в женских глазах.

Чем пахнут феромоны?

Обычно говорят, что феромоны не имеют запаха (именно поэтому в их существование так трудно поверить). Чтобы развеять этот миф, нужно сказать пару слов о том, как работает обонятельная система.

Обычные пахучие вещества регистрируются рецепторами обонятельного эпителия носовой полости (см. "Наука и жизнь" № 12, 2004 г. - Ред.). Если не вдаваться в подробности, то обонятельный рецептор представляет собой нервную клетку, один конец которой (дендрит) выходит в носовую полость, а другой (аксон) следует прямиком в мозг. Так что обонятельный нерв - это не что иное, как сплетенные вместе нервные волокна, идущие от отдельных рецепторов. Информация, полученная от торчащих наружу нервных окончаний, попадает в кору головного мозга, а также в часть мозга, которая заведует неосознанными реакциями, инстинктами, желаниями и страстями, - лимбическую систему. Лишь те импульсы, которые дошли до коры, мы воспринимаем как запахи, а все происходящее в лимбической системе остается для нас сокрытым.

В то, что у человека есть инстинкты, подсознание и вообще та часть мозга, над которой мы не имеем власти, верят все. Осталось поверить в то, что летучие молекулы, оседающие в наших носах, способны произвести в мозге заметные потрясения.

Итак, имеются ли у нас доказательства, что вдыхаемые запахи могут воздействовать на подсознание, или, выражаясь точнее, на лимбическую систему? Да, такие доказательства есть. Причем речь идет не только о феромонах. В 2002 году методом вживленных в человеческий мозг электродов (существует такая диагностическая процедура) было показано, что при вдыхании пахучих веществ происходит активизация определенных отделов лимбической системы. По словам ученых, наблюдаемые реакции нельзя было объяснить всего лишь регистрацией и анализом запахов, они слишком сложные. Сейчас считают, что способностью взаимодействовать с лимбической системой обладают практически все запахи - информация от рецепторов каждый раз идет как в кору, так и в различные отделы лимбической системы. Таким образом, феромоны не пахнут лишь в бытовом смысле этого слова. На самом деле они реагируют с рецепторами и посылают в мозг сигналы, которые легко считываются подкоркой.

Один и тот же запах может вызывать различные реакции в зависимости от физиологического состояния человека и его воспоминаний о событиях, связанных с этим запахом. Например, запах котлет воспринимается по-разному на голодный желудок и после сытного обеда, а также в зависимости от того, является ли человек мясоедом или убежденным вегетарианцем.

Впечатляющее исследование, подтверждающее способность запахов производить заметные изменения в организме, было проведено американским физиологом Мартой Мак-Клинток в 1998 году. Ей удалось показать, что запах подмышечных выделений одних женщин может влиять на продолжительность менструального цикла других женщин (возможно, читатель уже проникся сочувствием к участницам этого эксперимента, но, по заверению исследователей, используемые в эксперименте образцы пота не имели ощутимого запаха). Позже появились данные, что и мужские запахи влияют на менструальные циклы и время наступления овуляции у женщин.

Остановимся вкратце на проблеме восприятия феромонов. У рептилий и большинства млекопитающих в носовой полости есть еще одна вспомогательная полость - вомероназальный орган, или ВНО. Нервы, идущие от ВНО, несут импульсы во вспомогательную обонятельную луковицу, от которой импульсы следуют в подкорковые области мозга, в том числе в гипоталамус. У некоторых животных вход в полость ВНО располагается близко к границе ротовой и носовой полостей. Поэтому туда могут поступать как вещества, переносимые воздухом (обнюхивание), так и те, что поступают через рот (еще один довод в пользу важности поцелуев, облизывания и прочих оральных контактов).

Среди ученых давно идет спор, есть ли ВНО у человека. Одни считают, что есть, другие - что он редуцирован. Однако, по мнению ряда авторов, наличие ВНО не доказывает, а его отсутствие не опровергает гипотезу о существовании человеческих феромонов.

Человек - самый пахучий из приматов

Хотя обоняние человека действительно слабое по сравнению с обонянием многих животных, запах, источаемый его телом, сильнее, чем у других животных (мощная индустрия по производству дезодорантов и моющих средств успешно с этим явлением борется). Главными источниками запахов у человека являются кожа и слизистые оболочки. Наиболее важны сальные и потовые железы, располагающиеся у основания волос - на голове, в подмышечных впадинах, в области гениталий. И, нравится это нам или нет, есть все основания утверждать, что в деле производства феромонов нам активно помогают бактерии. Вещества, очень напоминающие некоторые феромоны животных, образуются при разложении бактериями стероидных гормонов (например, мужских половых гормонов) и жиров. Волосы играют здесь очень важную роль: они предоставляют обширную поверхность сначала для работы бактерий, а затем для испарения пахучих веществ.

Главные кандидаты на роль человеческих феромонов - уже упоминавшийся андро-стенон и родственные ему вещества - андростенол и другие стероиды. Однако феромонами также могут быть некоторые летучие кислоты (разветвленные С612 кислоты), например триметилгексеновая кислота.

Феромоны как эмоциональная необходимость и социальное зло

Несомненно, человеческие чувства сложнее, чем взаимоотношения животных. Однако иногда эту разницу не так просто увидеть. Для кобеля, подчиняющегося сладкой власти феромонов, не существует размышлений, "удобное ли сейчас время для погони за предметом страсти", его желание определяется словами "здесь и сейчас". Однако не вспомнят ли читатели случай, когда танец или поцелуй запускал цепную реакцию, исходом которой было безрассудное удовлетворение внезапно вспыхнувшего желания? Не казалось ли вам в эти моменты, что кто-то словно отнимал вашу волю и заставлял выполнять всю эту последовательность действий со стискиванием друг друга в объятиях, с ненасытными поцелуями, и неизбежным взаимопроникновением тел? Не было ли это все тем же феноменом "здесь и сейчас", который мы наблюдаем у животных? Но не испытывали ли вы именно в эти моменты самое неистовое наслаждение, гораздо более сильное, чем в "рассудочные" моменты близости? И хотя это всего лишь гипотеза, но именно обонятельная система, тесно связанная с подкорковыми областями, может быть воротами, открывающими мир чувственного наслаждения.

Есть также мнение, что обонятельные сигналы играют важную роль в формировании связей между родителями и детьми, а также между членами семьи, живущими вместе. Эксперименты показывают, что не только новорожденные способны распознавать запах матери, но и мать может узнать своего ребенка по запаху (женщины находили по запаху своего грудного малыша среди похожих на него младенцев и выбирали из вороха одинаковых маек ту, что была надета на их ребенка). Многие женщины находят запах мужчины приятным, если они испытывают к нему влечение, и невыносимым, если мужчина им не нравится.

Между тем очевидно, что сексуальное влечение, разбуженное феромонами, может приводить к социально недопустимому поведению, а значит, все человеческие сообщества, практикующие строгую мораль, должны были выработать способы ограничивать распространение феромонов. Это, прежде всего, воспитание самоконтроля, затем недопустимость публичного сближения тел (ситуации, в которых это сближение допустимо, например во время танцев, традиционно используются для завязывания романтических связей), а также закрытие тел одеждой, а волос - головными уборами. Например, если принять как научную истину, что волосы распространяют химические сигналы, способные возбудить сексуальное влечение, то станет понятно, почему во многих обществах замужним женщинам было предписано прятать или даже сбривать свои волосы, почему религия запрещает женщинам находиться в церкви с непокрытой головой и почему распущенные волосы считаются соблазнительными. А вот танец, напротив, дает возможность партнерам наилучшим образом обменяться феромонами - быстрые танцы, при которых тело разогревается и начинает испарять пахучие вещества, чередуются с медленными, предполагающими сближение, при этом партнеры еще и поднимают руки, насыщая воздух феромонами из подмышечных впадин.

От теории к практике

Несмотря на заверения производителей парфюмерии, что их продукт содержит самый сильный, самый эффективный и самый научно проверенный феромон, охота за человеческими феромонами только началась. И пока, несмотря на существование множества весьма вероятных кандидатов, получить ясную и воспроизводимую поведенческую реакцию на какое-либо из этих веществ еще никому не удалось. Объяснений этому может быть несколько. Прежде всего, сексуальными феромонами человека могут оказаться не отдельные вещества, а коктейли веществ в определенном соотношении. Далее, нужно учитывать, что все воспитание человека направлено на активное подавление инстинктивных реакций, в том числе и тех, что вызваны феромонами. Можно сказать, что кора мозга, сидящая на подкорковых структурах, "глушит" феромонные сигналы, не позволяя инстинктам особенно сильно разгуливаться. Возможно, этим объясняется то, что алкогольное опьянение, временно выключающее контроль коры, весьма способствует сексуальному сближению.

Помимо феромонового коктейля запах тела несет и много другой информации, которая также усиливает или ослабляет реакцию на феромоны. Известно, например, что мыши, которым предоставляли широкий выбор партнеров для спаривания, предпочитали тех, чей генотип сильнее всего отличался от их собственного генотипа. Не исключено, что подобная же неосознанная селективность существует и у людей: лимбическая система обрабатывает информацию, которую несет запах, и принимает решение, открывать ли путь страстям. Кроме того, многие болезни придают выделениям характерный запах, и этот запах тоже посылает в подсознание окружающих людей соответствующие сигналы.

Дополнительная сложность практического использования феромонов млекопитающих (и людей) заключается в том, что реакция на феромоны не всегда однозначна. Например, самца крыс очень возбуждает запах самки, с которой у него еще не было сексуального контакта, а вот запах прежней возлюбленной оставляет совершенно равнодушным (знаменитый эффект Кулиджа - самцы многих животных отказываются совокупляться с одной и той же самкой, но немедленно оживляются при виде новой партнерши). Феромоны сексуального влечения, которые выделяет самец, могут вызывать реакцию избегания у беременных и кормящих самок (самец часто представляет угрозу потомству) и агрессию у других самцов.

Феромоны - "честные" сигналы. Можно скрыть истинные чувства, изменив выражение лица, можно скрыть истинные мысли, произнося неискренние слова, но изменить запахи, которые распространяет наше тело, очень сложно. Сальные железы, потовые железы, железы половых органов работают непрерывно, посылая в окружающую среду информацию о состоянии нашего организма, возрасте, болезнях, настроениях, желаниях. И все же, можно ли как-то улучшить свой феромонный сигнал, сделав его более явным, более зовущим?

Одним из наиболее часто дискутируемых вопросов в этом плане является персональная гигиена. Сторонники "природных запахов" часто вспоминают письмо Наполеона Жозефине, написанное им за две недели до его прибытия, в котором он просит свою возлюбленную не мыться до его приезда. Сторонники чистого тела в ответ на призывы отказаться от мытья замечают, что отсутствие запахов тела является нормой в современном обществе и человек, решивший отныне пренебрегать мытьем, вряд ли сможет рассчитывать на благожелательный прием.

Безусловно, слишком усердная борьба с кожными выделениями и бактериями, живущими на коже, ослабляет феромонный сигнал. Однако, учитывая то, что, во-первых, запах немытого тела действительно является неприятным для большинства культурных людей, а во-вторых, что запах несет правдивую информацию о состоянии нашего тела (а у многих ли оно идеально?), пренебрегать гигиеной все-таки не стоит. И все же при романтических отношениях нужно помнить о необходимости подавать химические сигналы: перед встречей с любимым лучше отложить в сторону антибактериальные средства и вымыть тело теплой водой с мягким мылом. Надо помнить и о том, что лаки и прочие пленкообразующие средства, которые женщины наносят на волосы, ослабляют феромонный сигнал, идущий от волос. Так как при активном принюхивании обонятельные рецепторы активизируются, привлечь внимание к своим феромонам можно с помощью приятной парфюмерии. Надо заметить, что многие натуральные эфирные масла имеют давнюю славу афродизиаков (стимуляторов сексуального влечения) и, вполне возможно, действительно способны как-то воздействовать на лимбическую систему.

И, наконец, наша ответная реакция на феромоны зависит от того, насколько успешно импульсы лимбической системы обходят контроль коры головного мозга. У поэтов и влюбленных переход в "лимбическое" состояние получается легко, а остальным приходится прилагать усилия, чтобы "выключить" кору. Для этого надо отвлечь мозг от пережевывания "жвачки" дневных мыслей. Лучше фокусировать внимание на своем дыхании, на биении сердца, на звуках и запахах - эти приемы хорошо помогают освободить подсознательные реакции.

Феромоны, словно ниточки, тянущиеся из внешнего мира и пробуждающие различные поведенческие (инстинктивные) и физиологические реакции, обеспечивают взаимодействие животных, принадлежащих к одному виду, группе, семье, а также управляют сложным процессом сексуального сближения. Однако, как бы ни хотелось нам заключить химию любви в пробирку и создать аромат, придающий нам неотразимую привлекательность, это пока невозможно - формула любви, не раскрытая Калиостро, остается загадкой и для современных ученых.

"Наука и жизнь" о феромонах:

Из жизни беременных мужчин. - 2000, № 2.

Мурзин В. Безмолвный язык любви. - 1998, № 10.

Уилсон Э. "Язык запахов" у животных. - 1963, № 12.

Подписи к иллюстрациям

Илл. 1. Вомероназальный орган (ВНО), воспринимающий химические сигналы, хорошо развит у рептилий и большинства млекопитающих. Вопрос о наличии вомероназального органа у человека остается открытым. Одни ученые считают, что ВНО редуцировался в процессе эволюции, другие - настаивают на его существовании.

 

Нечто там, в носу

...О чудеса природы! О нос!...
Э.Ростан Сирано де Бержерак

Человек себя любит и потому исследует свою персону очень и очень тщательно. О себе мы знаем уже, кажется, все. Знаем, что больше всего волос на голове блондинок и меньше всего на голове рыжих. Знаем, что наш глаз может различать до 10 миллионов цветовых оттенков, что мозгу достаточно всего 0,05 сек., чтобы распознать изображение. И вот, когда анатомам и физиологам стало вроде бы и вовсе нечего делать, грянул гром среди ясного неба: у человека открыли вомероназальный орган, или орган Якобсона. Что же это за орган такой? Чтобы понять, что он собой представляет, поговорим немного об обонянии

Обоняние - одно из древнейших ощущений. Для очень многих животных насекомых, рыб, хищников, грызунов оно важнее зрения и слуха, поскольку дает им больше информации об окружающей среде. Чувствительность к запахам порой бывает просто фантастической: например, угри улавливают запах розового масла, даже если 1 мл этого пахучего вещества развести в объеме воды, в 60 раз превышающем объем Боденского озера! А для того, чтобы улучшить и дополнить обоняние, природа создала у наземных позвоночных животных еще и обособленный отдел органа обоняния вомероназальный орган (ВНО). Он есть у земноводных, большинства рептилий и многих млекопитающих. У последних он представляет собой две тонкие трубки в основании носовой перегородки, открывающиеся в носовую полость. Изнутри эти трубочки выстланы чувствительным эпителием, от рецепторов которого отходит особая ветвь обонятельного нерва. Похоже, что обонятельные рецепторы вомероназального органа избирательно настроены на самые важные для животного запахи, связанные с опасностью, поисками пищи и полового партнера, и обладают невероятной чувствительностью.

А как обстоит дело у нас с вами? Долгие годы как-то априорно считалось, что этого органа нет у птиц, крокодилов и узконосых обезьян (к которым относят и человека). Вернее, полагали, что вомероназальный орган существует у человека только в виде эмбрионального зачатка. Наверное, это заблуждение возникло из-за того, что обоняние у нас плохое и более 90% информации об окружающем мире мы получаем благодаря зрению. И то сказать, площадь, которую в нашей носовой полости занимают обонятельные рецепторы, всего-то около 5 кв. см. У собаки она намного больше 64 кв. см, а у акулы даже 130 кв. см. Да и сами человеческие обонятельные рецепторы куда менее чувствительны, чем собачьи: для того чтобы такой рецептор заработал и начал передавать сигналы в мозг, на него должно подействовать не менее 8 молекул пахучего вещества. К тому же и мозг у нас к этим сигналам не очень чувствителен: субъективное ощущение запаха возникает, когда возбуждается не менее 40 рецепторов. Вот и выходит, что человек может почувствовать запах только в том случае, если в нос к нему залетит не менее 300 молекул, тут уж с собакой, а тем более с угрем даже и сравнивать не хочется...

Вот потому, вероятно, и казалось исследователям, что вомероназального органа у человека быть не должно. Да не тут-то было! Оказывается, еще в самом начале XVIII века один голландский врач обнаружил канал этого органа, когда лечил солдата, раненного в нос. Почему-то это открытие прошло незамеченным, и подавляющее большинство анатомических учебников и пособий продолжало утверждать, что ВНО существует только у эмбрионов, то есть пока мы сидим в утробе мамочки. Но вот в середине 80-х годов нашего века Д.Моран и Б.Джефек из Денверского университета (США, Колорадо) решили проверить, куда и как исчезает зачаток ВНО у взрослого человека. Тщательно исследовав слизистые оболочки носовой полости у сотен людей, они, к своему изумлению, у всех обнаружили ВНО! Оказалось, что в каждой ноздре у нас имеется маленькая ямка, диаметром всего около 1 мм. От нее начинается проход длиной около сантиметра, и ведет он в камеру ВНО конической формы. Вроде бы и небольшой орган, но он больше, чем BHO у лошади! Стенки прохода и камеры покрыты огромным числом рецепторов, соединенных нервными окончаниями с мозгом.

Для чего же человеку нужен ВНО? По мнению профессора Л.Монти-Блоха из университета Солт-ЛейкСити (США, Юта), этот орган специфично настроен на феромоны и способен реагировать на 30 миллионных частей одной миллиардной доли миллиграмма (то есть 30 пикограммов) этих веществ! Феромоны это биологически активные вещества, которые животные выделяют в окружающую среду в очень малых количествах. Они специфически влияют на поведение и физиологическое состояние других особей того же вида. По своей химической природе феромоны могут быть стероидами, насыщенными или предельными кислотами, альдегидами, спиртами, или даже смесью этих веществ. Они имеют небольшую молекулярную массу и обладают хорошей летучестью. Различают несколько видов феромонов. Половые феромоны (афродизиаки) необходимы для поиска, распознавания и привлечения особей противоположного пола, стимуляции полового поведения. Другие феромоны животные используют, чтобы метить границы своей территории. Третьи служат сигналом для сбора особей одного вида в какую-то большую группу: стаю, семью и т.д. Есть феромоны, которые животные испускают в случае опасности, они стимулируют защитное поведение у всех других особей того же вида.

Но испускает ли феромоны человек? И если да, то зачем они ему нужны? Ведь не для того же, чтобы территорию метить! Сейчас уже абсолютно достоверно известно, что кожа человека это своего рода фабрика разнообразных феромонов. Исследовать их начали совсем недавно - примерно с 1990 года, и изучены они еще не очень хорошо. Однако не вызывает сомнений, что именно они во многом определяют сексуальную привлекательность женщин для мужчин и особенно мужчин для женщин. Запахами эти феромоны практически не обладают, но, действуя в фантастически малых количествах на рецепторы вомероназального органа, они решают, кто нам мил, а кто вовсе даже и нет! Конечно, зрение и слух тоже важны, но половые феромоны играют главную роль в любви с первого взгляда, которую следовало бы называть любовью с первого запаха. Правда, феромоны быстро разрушаются в воздухе. Кроме того, они распадаются, преодолевая наши многочисленные одежки. А потому только летом и только на достаточно близком расстоянии у нас появляется более или менее верный шанс вынюхать себе любимого или любимую. Большая часть половых феромонов вырабатывается у человека в районе носогубных складок, подмышечных впадин, хотя есть и другие участки кожи, выделяющие эти вещества. А всего пока открыто около 20 феромонов человека, и далеко не все они имеют отношение к половому влечению. Уже найдены вещества, вызывающие половую неприязнь к близким родственникам, что препятствует кровосмешению и, следовательно, проявлению различных генетических нарушений. Особый феромон испускает сосок матери и именно по нему новорожденный определяет, где вожделенное молоко и его ли это мамочка. Обнаружены феромоны, успокаивающие людей, снижающие кровяное давление и уменьшающие частоту сердцебиения. Практические перспективы открытия феромонов и вомероназального органа у человека переоценить трудно, и связаны они отнюдь не с созданием средств для усиления полового влечения. В нашей лаборатории мы исследуем новые потенциальные стимуляторы обучения и памяти (см. "Химию и жизнь XXI век", N2, 1998). Многие из этих веществ нельзя просто проглотить, так как в желудке они разрушатся и не смогут попасть в кровь, а с ней и в мозг. Но делать себе уколы неприятно, а в наше спидоносное время порой даже и опасно. Поэтому мы ищем вещества, которые могли бы оказывать стимулирующее действие, когда их закапывают в нос. Именно в нос мы и вводим их крысам в виде растворов или аэрозолей. (Такой интраназальный способ введения лекарств сейчас уже довольно широко применяют при лечении людей. Оказывается, через нос можно вводить не только стимуляторы памяти, но и некоторые обезболивающие средства.) Мы заметили, что иногда действие лекарства, введенного в очень малой дозе через нос, оказывается сильнее, чем когда его вводят прямо в кровеносный сосуд. Не означает ли это, что из полости носа есть какая-то прямая и короткая дорожка в мозг, минующая кровеносные сосуды?

Узнав об открытии у человека ВНО, мы предположили, что некоторые виды молекул могут проникать в канал этого органа и стимулировать процессы в мозге одним из двух способов. Первый возможный вариант воздействия заключается в том, что лекарство может раздражать рецепторы, расположенные в стенках ВНО, а электрические импульсы от этих рецепторов, идущие в главный центр регуляции вегетативных функций гипоталамус, могут воздействовать на работу мозга. Второй вариант предполагает, что лекарство поглощается стенками ВНО, попадает в длинные отростки нейронов - аксоны и по ним, так называемым аксональным транспортом, проникает непосредственно в гипоталамус.

Какое из этих предположений окажется ближе к истине - покажут дальнейшие исследования. Но так или иначе, открытие ВНО позволяет надеяться на появление лекарств, которые можно будет вводить пациенту через нос в виде аэрозолей или капель в очень малых количествах, получая при этом мощные эффекты. Фантазируя, можно, конечно, предположить и то, что появилась реальная возможность манипулировать поведением человека, применяя различные феромоны в виде устойчивых аэрозолей, но будем надеяться на лучшее, считая, что человечество распорядится замечательным открытием по-умному. А в том, что обнаружение нового органа чувств у человека это великое открытие, нет никаких сомнений.

Доктор биологических наук
А.А.Каменский

Вомероназальный орган

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Перейти к: навигация, поиск

Во́мероназа́льный о́рган (сошниково-носовой орган, орган Якобсона, иногда также вомер) — периферический отдел дополнительной обонятельной системы некоторых позвоночных животных. Его рецепторная поверхность находится на пути вдыхаемого воздуха непосредственно за областью обонятельного эпителия в проекции сошника.

У человека слепо заканчивающаяся трубка ВНО отстоит примерно на 15-20 мм от края ноздри и обычно имеет 2-10 мм в длину. Ее диаметр сильно варьирует, в месте выхода в носовую полость имеет 0,2-2 мм. ВНО наблюдается в явном виде у людей всех рас и обоего пола, почти у 70% взрослых людей билатерально. К возможным функциям Якобсонова органа в настоящее время относят нейромодуляторную роль – формирование на подсознательном уровне поведения, особенно репродуктивного, запоминание запахов половых партнеров, роль в материнском поведении, влияние на менструальный цикл и участие в развитии нейродегенеративных процессов. Обращено особое внимание на важность исследования Якобсонова органа в связи с увеличивающимся числом операций на перегородке носа. Показано, что частота обнаружения ВНО не зависит от пола, однако тесно связана с патологией перегородки носа. Данные об отсроченных последствиях хирургических вмешательств и травм перегородки носа, затрагивающих ВНО, пока немногочисленны, однако все больше специалистов осознают насущную необходимость такой информации, ее доступности пластическим хирургам и применения превентивных мер для сохранения ВНО при любых операциях на перегородке носа.

 

 [править]Вомероназальная система

Помимо самого якобсонова органа вомероназальная система включает в себя вомероназальный нерв, терминальный нерв и добавочную обонятельную луковицу в переднем мозге, которая является собственным представительством дополнительной обонятельной системы в ЦНС.

Фронтальное сечениеназальной полости человеческого эмбриона (28 мм длиной). (Vomeronasal organ of Jacobson labeled at right.)

Фронтальное сечениеназальной полости человеческого эмбриона (28 мм длиной). (Vomeronasal organ of Jacobson labeled at right.)

[править] Строение

Эпителий вомероназального органа позвоночных состоит из рецепторной и респираторной частей.

Рецепторная часть сходна с обонятельным эпителием основного органа обоняния. Главное отличие состоит в том, что на рецепторных клетках вомероназального орагана обнаружены не способные к активному движению реснички, а неподвижные микроворсинки.

Промежуточная часть вомероназальной системы представлена безмиелиновыми волокнами вомероназального нерва, которые, подобно основным обонятельным волокнам, проходят через отверстия решётчатой кости и соединяются с добавочной обонятельной луковицей, которая расположена на нижневнутренней части основной обонятельной луковицы и имеет сходное строение.

На животных установлено, что из дополнительной обонятельной луковицы аксоны вторых нейронов вомероназальной системы направляются в медиальное преоптическое ядро и гипоталамус, а ткже в вентральную область премамиллярного ядра и среднее амигдалярное ядро. У человека связи проекций вомероназального нерва в центральной нервной системе ещё исследованы мало.

Долгое время считалось, что сошниково-носовой орган у человека не функционирует, а закладываясь во время внутриутробного развития в дальнейшем подвергается регрессии. Однако исследования последних лет дают основаня полагать, что это происходит не у всех людей. Но так как до сих пор не получено свидетельств нейронной связи этого органа с мозгом у взрослых людей, многие учёные продлжают выражать сомнение в наличии функционирующего вомероназального органа у человека.

Таким образом, окончательно вопрос о значении органа Якобсона для человека ещё не решён.

[править] Функции и механизмы работы вомероназального органа

Функции и механизмы работы этого органа окончательно не установлены, определена только его важная роль в формировании полового поведения, особенно у животных. У человека также, по некоторым данным, обнаружена связь вомероназальной системы с функциями половых органов и эмоциональной сферой.

Вомероназальный орган реагирует на летучие феромоны и другие летучие ароматные вещества (ЛАВ), в большинстве своём не ощущаемые как запах или слабо воспринимаемые обонянием. У некоторых млекопитающих присутствует характерное движение губ (флемен), связанное с захватом ЛАВ в зону якобсонова органа.

[править] Роль вомероназального органа в половом поведении животных

Поведение животных в заметной мере определяется сигналами органов хеморецепции — обоняния, вомероназального органа и вкуса.

Подробнее о роли органов хеморецепции в формировании поведенческих реакций см. в статье Уринация и поведение.

[править] Вомероназальный орган человека

У человека вомер формируется в период эмбрионального развития. У взрослых он развит в различной мере и представлен небольшим углублением (вомероназальной ямкой) в носовой полости. У некоторых людей он очень слабо выражен, а у 8—19 % взрослых людей не имеет выхода с одной из сторон носовой полости.

В отличие от животных, у человека вомер не имеет выраженной трубчатой формы и не заключен в оболочку, отделяющую его от обонятельных рецепторов носовой полости.

У человека трубка вомера имеет длину 2—10 мм и расположена в 15—20 мм от края носового отверстия. Диаметр трубки вомероназального органа значительно варьирует, и в месте выхода в носовую полость составляет 0,2—2 мм.

 

Вомероназальный орган и его роль в формировании поведения человека
А.В. Калуев

http://ethology.ru/library/?id=238

Современная концепция дуального обоняния предусматривает существование у позвоночных основной и дополнительной обонятельных систем [2]. Первая играет в природе важную роль в восприятии запахов, связанных с питанием, поведением в системе "хищник-жертва", а также при распознавании индивидуальных запахов особей, запахов "группы" и др. Вторая отвечает за восприятие биологических маркеров собственного вида - феромонов - летучих хемосигналов, управляющих нейроэндокринными, поведенческими реакциями и процессами развития коспецификов [5]. Данная система играет ключевую роль в регуляции полового и материнского поведения [1,2]. Рецепторную роль в ней выполняет вомероназальный, или Якобсонов орган (ВО), открытый в 1703 г. голландским военным хирургом Ф.Рюшем у солдата с лицевым ранением в область носа. В 1809 г. фон Зоммеринг подтвердил это наблюдение, обнаружив ВО при вскрытии трупов, а двумя годами позже Л.Якобсон впервые описал его у многих видов животных. В 1891 г. Потикье "переоткрыл" ВО у человека, обнаружив орган у 25% из обследованных им 200 взрослых.

Многие годы считалось, что вомероназальный орган появляется у зародыша человека, но после 5 месяца исчезает и рассасывается. В настоящее время анатомически показано, что ВО у эмбриона не исчезает, а сохраняется в течение всей жизни человека [7]. У человека он представлен небольшим углублением (вомероназальной ямкой) носовой полости, в отличие от животных, не имеет выраженной трубчатой формы и не заключен в оболочку-вомер, которая отдела бы его от обонятельных рецепторов носовой полости. У человека трубка ВО отстоит примерно на 15-20 мм от края ноздри и обычно имеет 2-10 мм в длину [12]. Ее диаметр сильно варьирует, в месте выхода в носовую полость имеет 0.2-2 мм (причем может меняться в течение жизни). ВО наблюдается в явном виде у людей всех рас и обоего пола, почти у 70% взрослых людей билатерально [4]. Примерно у 7-8% [12], а по другим данным - до 19% [13] испытуемых вомероназальные ямки были видны с одной из сторон. Интересно, что ВО отсутствует у людей с гипогонадотропным гипогонадизмом (синдром Кальмана), характерным симптомом которого является аносмия [7]. ВО окружен многочисленными мелкими кровеносными сосудами, получающими автономную иннервацию, что (помимо респираторного) может служить одним из механизмов регуляции поступления хемосигналов в ВО. Плотность сенсорных нейронов ВО (примерно 1-2 нейронов на 50 мкм) максимальна в начале ВО и градуально падает по мере приближения к его слепому концу, где располагаются в основном клетки, секретирующие слизь [7,13]. У человека, в отличие от животных, вокруг ВО не обнаружено кавернозной ткани, способной к эрекции и вызывающей изменения формы органа по принципу помпы, засасывающей новую порцию одорантов из носовой полости.

Для нейронов ВО описано несколько типов рецепторов. Рецепторы первого типа (V1-R) характерны для "короткодендритных" нейронов поверхности ВО и располагаются преимущественно в центральных областях вомероназального эпителия. Молекулы-рецепторы второго типа (V2-R) на мембранах "длиннодендритных" базальных нейронов располагаются ближе к периферии эпителия ВО. Предполагается, что V1-R отвечают за хеморецепцию небольших летучих молекул-одорантов, тогда как рецепторы типа V2-R обладают сродством к более крупным, белковым или пептидным молекулам [3]. У животных от нейронов ВО отходит ветвь вомероназального нерва, содержащая пучки их аксонов. Они входят в особые, вомероназальные обонятельные луковицы, связанные с различными отделами ЦНС (в первую очередь, миндалиной и корой) эфферентными и афферентными связями. Эти луковицы являются первым интегративным центром вомероназальной ольфактации, и обладают рядом признаков, позволяющих судить об их гомологичности основным обонятельным луковицам [1]. У человека отсутствуют выраженные вомероназальные луковицы. В настоящее время существует гипотеза о том, что у человека вомероназальная обонятельная луковица не исчезает после рождения, а просто теряет свою морфологическую целостность, сохраняясь в виде тонкого слоя клеток, прилегающих к поверхности лобной коры [7]. На сегодняшний день также не совсем ясно, правомочно ли говорить о существовании у человека полноценных вомероназальных нервов по аналогии с теми, которые встречаются у животных, поскольку нервные волокна, идущие от ВО, содержат нейроны конечного или тройничного нерва. Конечный, или терминальный нерв обнаружен у всех млекопитающих и человека. Его передняя веточка у человека входит в состав передней части тройничного нерва. Конечный нерв иннервирует обонятельный эпителий и нейроны вомероназального органа, проецируясь непосредственно в медиальные септальные и преоптические области мозга [7,12]. На сегодняшний день роль конечного нерва в восприятии запахов изучена недостаточно, однако предполагается, что он также может выполнять определенные хемосенсорные (феромон-чувствительные) функции [2]. Заметим также, что конечный нерв богат люлиберином и содержит гонадотропин-рилизинг-гормон. С учетом того, что нейроны конечного нерва образуют многочисленные синаптические контакты с различными отделами ЦНС, не исключается особая нейромодуляторная роль конечного нерва (что может иметь последствия и при формировании поведения, особенно репродуктивного).

У человека и животных ВО посредством дополнительного (вспомогательного) обонятельного пути сообщается с медиальными зонами гипоталамуса и миндалины, причем проекции ВО пространственно не пересекаются с прямыми входами от основной обонятельной системы как минимум еще на уровне миндалины! Области гипоталамуса, имеющие входы от ВО, участвуют в регуляции репродуктивного, защитного, пищевого поведения, а также регулируют нейрогуморальную секрецию (в первую очередь, гонадотропных гормонов).

На сегодняшний день не обнаружено неокортикальных проекций ВО, что позволяет говорить о том, что вомераназальная обонятельная чувствительность может быть не связана с когнитивными функциями мозга, реализуя свои поведенческие эффекты на более примитивном, подсознательном уровне. Об этом, кстати, свидетельствует и тот факт, что большинство феромонов при воздействии на ОА не вызывают каких-либо осознаваемых запаховых ощущений [7]. Вероятно, именно благодаря подобному механизму становятся возможны феномены вроде "любви в первого взгляда", неосознанные иррациональные сексуальные влечения и т.д. Электроэнцефалографические исследования на волонтерах показали, что при действии беззапаховых феромонов активируются не кортикальные, а передние таламические структуры [11]. С точки зрения психиатрии, вероятно, имеет смысл обратить внимание на одно обстоятельство. Очень часто сексуальные агрессоры объясняют свое влечение к жертве неосознаваемыми порывами, которые на самом деле могут иметь феромональную природу. Это особенно важно, если учесть тот факт, что при стрессе (который, например, испытывают жертвы) интенсивность выделения феромонов усиливается. На наш взгляд, манипуляции с ВО (например, путем интраназального введения в вомероназальные трубки химических веществ-детергентов) и связанными с ним центральными проекциями могут иметь определенный терапевтический потенциал в качестве своеобразной "вомероназальной кастрации" - как средство купирования сексуальной (и, возможно, некоторых других форм) агрессии человека. Интересно также, что запах мочи самцов-доминант угнетающе воздействует на половое созревание неполовозрелых самцов грызунов [1] и уровень тестостерона и размер семенников взрослых приматов [9]. По-видимому, в этом наблюдении - не простая внешняя аналогия, а глубинный биологический смысл ингибирующей функции феромонов мочи в отношении более "слабых" самцов. Любопытно, что в закрытых мужских сообществах уринирование на субординантного мужчину имеет социальный смысл "опускания", то есть понижения его ранга, что на языке биологии может интерпретироваться как ингибирование его репродуктивного потенциала. Вероятно, в качестве средства для "вомероназальной" терапии преступников, совершивших сексуальные преступления, особенно подростков, а также пациентов со склонностями к сексуальному насилию можно использовать соответствующие мужские феромоны или их синтетические аналоги, которые будут ингибировать сексуальные порывы пациентов. Не исключено также, что филогенетически ВО является также органом так называемого мочевого обоняния, регистрирующего не только феромоны, но и другие запаховые компоненты мочи вообще [1]. Вероятно, этим фактом можно объяснить обилие психических отклонений, связанных с мочой (урофилия, уролалия, уролагния и т.д.). Ингибирование вомероназальной чувствительности может быть одним из направлений терапии данных состояний.

Ранее уже подчеркивалась важная роль ВО в формировании полового поведения. Многолетними исследованиями на животных в середине 80-х гг. было показано, что последствия инактивации вомероназальной системы становятся по-настоящему существенными только в том случае, если исследователи имеют дело с интактными, не имевшими предварительного опыта полового контакта особями. Стоило животным хоть раз вступить в такой контакт, удаление ВО у них не вызывало существенных "ингибирующих" изменений в поведении (см. обзор в [1,2]). По-видимому, вомероназальная ольфактация играет своеобразную "примирующую" "импринтинговую" роль, необходимую для создания комплексного образа, основанного на других, в т.ч. обонятельных, слуховых, зрительных и тактильных сведениях о партнере. Вероятно, подобной ролью ВО можно объяснить тот факт, что люди могут годами помнить запахи своих прошлых партнеров. Разновидности запахового фетишизма, вероятно, представляют пример участия ВО в реализации патологического поведения человека. Возможно, направленные воздействия на чувствительность эпителия ВО могут представлять интерес как дополнительный терапевтический фактор при терапии данный состояний.

Не менее важным является вопрос о роли ВО при идентификации "запах вида - запах особи", поскольку очевидно, что помимо запахов, присущих всем особям данного вида, у последних имеются как индивидуальные, так и групповые запахи, свойственные определенным семьям. Для примера вспомним ритуалы принюхивания у многих народов мира или историю про то, как Кащей чуял "русский дух".

Здесь следует заметить, что моча животных содержит особые белки, входящие в главный комплекс гистосовместимости (МНС), отвечающий за определенные иммунные реакции. У людей, как и у животных, гены главного комплекса гистосовместимости являются фактором, определяющим запаховые свойства мочи. Молекулы МНС найдены не только в моче, но и в слюне, поте и в крови, и поэтому могут определять индивидуальные запахи тела (одортипы). Вероятным источником МНС в организме можно считать гемопоэтическую систему. Тот факт, что в некоторой мере сохраняются запаховые свойства и у нелетучего осадка мочи [8] может свидетельствовать о том, что определенное количество молекул одоранта находится в ассоциированной "нелетучей" форме, но может впоследствии диссоциировать и участвовать в хемосигнализации. На роль таких молекул у человека [8] претендуют летучие кетонные компоненты мочи - терпеновое соединение карвон и 4-гептанон (дипропилкетон). Они присутствуют в моче всех исследуемых мужчин, а также обнаруживаются в растворенной фракции и в осадке мочи.

Вероятно, выбор МНС в процессе эволюции для механизмов одортипии неслучаен, поскольку эти гены, пожалуй, самые гипервариабельные в организме. Трудно сказать, однако, какая из функций МНС - иммунная или одортипическая - возникла первой, однако сейчас обе эти функции для организма представляют взаимосвязанный и эффективно действующий комплекс. Вариабельность системы МНС одинаково удобна (и активно используется! организмом) как для борьбы (распознавания) с патогенами, так и при одортипии.

Биологическая роль последней огромна, ведь при помощи запаховых сигналов в моче животное становится способно осуществлять:

1) родительское поведение (узнавание "родственных" одортипов важно для родительского поведения),

2) подбор полового партнера (при помощи одортипии удается избегать близких родственников, от которых родилось бы слабое потомство),

3) МНС-зависимые аборты при беременности (искусственная дегомозиготизация, так как поддерживается на высоком уровне диверсификация вариабельность МНС),

4) узнавание особей одной семьи или семьи. О точности подобного распознавания может свидетельствовать тот факт, что даже некоторые люди способны распознавать МНС-зависимые различия в запахах мочи, вызванные вариацией одного гена МНС!

Показано, что МНС-медиируемое ольфакторное узнавание мочи является пол-независимым, и вероятно, служит для оценки степени родства двух особей в группе, необходимого для снижения уровня инбридинга в популяции и вырождения потомства. Существует даже теория, согласно которой происходит своеобразное мочевое импринтингование запахов родителей (обусловленное родительскими одортипами), в ходе которого животные запоминают родительские запахи и стараются в дальнейшем избегать скрещивания с носителями сходных мочевых МНС-обусловленных запахов (своими генетическими близкими родственниками).

У человека аналогом одортипов МНС является лейкоцитарный антиген Human Leucocyte antigen (HLA), гены которого расположены на коротком фрагменте шестой хромосомы. Существует немало интересных работ, в которых люди и животные учились распознавать запах мочи людей с различиями в HLA. Так, например, известно, что женщины стремятся избегать запаха мужчин со сходными (протекция от инцеста?), и обнаруживают аттракцию к мужчинам с HLA, сильно отличающимися от их собственных (см. детали в [1,5]).

Помимо важной роли вомероназального обоняния в регуляции полового и социального поведения, укажем на его роль в механизмах узнавания детенышей и реализации материнского поведения в целом. Как показывают недавние исследования, детеныши млекопитающих способны выделять собственные специфические феромоны, стимулирующие материнское поведение у самок (см. [2]). Удаление ВО у последних приводит к резкому угнетению данной формы поведения, подтверждая гипотезу о том, что именно вомероназальная система вовлечена в реализацию феромон-зависимого материнского поведения животных и человека.

При этом можно допустить, что и другие взаимоотношения в системе "мать-дитя" могут происходить при участии ВО. В частности, половые дисфункции людей можно рассматривать как отдаленный результат пренатальной экспозиции плода половым гормонам матери (например, в ситуации сбоев уровня ее половых гормонов во время беременности - под влиянием различных внешних и внутренних факторов).

О возможной роли ВО в развитии некоторых патологий ЦНС следует указать особо. Речь идет об активно осуждаемой в последнее время концепции [6] о том, что болезнь Альцгеймера, одним из первых симптомов которой является аносмия, может быть функционально связана с обонятельными дисфункциями. По образному выражению, патология "входит в нос через обонятельный анализатор и продвигается внутрь по нему в мозг". В частности, патология нейронов ВО и обычного нейросенсорного эпителия может представлять первое звено в развитии нейродегенеративных процессов ЦНС, и поэтому фармакологическая нейропротекция вомероназального и обонятельного анализатора может быть одним из средств превентивной терапии болезни Альцгеймера.

В настоящее время хорошо известно, что функционирование обонятельного анализатора подвержено различным внешним влияниям (вирусные или бактериальные инфекции, травмы, аллергии, риниты и т.д.), в результате которых возможно нарушение обоняния - аносмии, а также гипосмии (притупленная способность различать запахи), дисосмии (неправильная детекция запахов) или фантосмии (ощущение запахов в их отсутствие) [10]. Мы можем допустить, что аналогичная ситуация (правда, в меньшей степени в силу анатомической изолированности) может происходить и в случае ВО. В этой ситуации для психиатра особый интерес могут представлять вомероназальные "дисосмии" и "фантасмии" пациентов, которые могут привести к определенным нежелательным действиям, в том числе преступлениям на сексуальной почве (см. о связи ВО и полового поведения выше).

В настоящее время известно, что различные запахи тела способны вызывать целый ряд поведенческих и физиологических изменений в организме человека, включая модуляцию материнского поведения, изменения настроения у женщин, воздействуют на отношения между парами, в том числе оказывая вляние на их половую сферу [7]. Определенную практическую ценность некоторые из них вполне могут иметь. В частности, существующие методики эротического массажа (и основанные на человеческих запахах вариации ароматерапии), вероятно, также можно рассматривать с "вомероназальных" позиций, в том числе - как способ влияния на потенцию пациентов путем мягкого стимулирующего воздействия на их ВО феромонами доноров. Способность ВО медиировать синхронизацию эстрального цикла у содержащихся в группе женщин под влиянием запаха их пота [5] можно рекомендовать для разработки терапии на основе препаратов-одорантов, корректирующих расстройства менструального цикла.

Известно, что в природе феромоны самцов обладают ускоряющими половое созревание эффектами в отношении самок (эффект Ванденберга) [1]. У человека также наблюдается нечто подобное. Так, известно, что в довикторианские времена и после эпохи королевы Виктории менструация девочек начиналась гораздо раньше, чем во время царствования Виктории (известной своей набожностью и введением школ с раздельным обучением мальчиков и девочек). Поэтому феромонотерапию на основе данного эффекта можно рекомендовать как возможный терапевтический фактор при терапии расстройств полового развития подростков.

Хорошо изучены также и эффекты феромонов человека на настроение [5] человека, что можно рассматривать как один из способов воздействовать на пациентов с расстройствами настроения (например, в качестве уникальных природных антидепрессантов). В этой связи рекомендации древних врачей - секс, сауна и вино - для борьбы с депрессиями, на наш взгляд, вполне удачно могут иллюстрировать данное предположение.

Резюмируя, следует отметить, что ВО представляет настоящую Terra Incognita для специалистов, имеющих дело с поведением человека - психиатров, сексологов и психологов, а наши знания о богатстве физиологических функций ВО у человека (таблица) могут быть успешно применены при разработке методов терапии психопатологий.

Литература.

1. Калуев А.В., Макарчук Н.Е., Дерягина М.А., Самохвалов В.П. Уринация и поведение. - К.: КСФ, 2000. - 148 с.

2. Макарчук Н.Е., Калуев А.В. Обоняние и поведение. - К.: КСФ, 2000. - 134 с.

3. Cavaggioni A., Mucignat C., Tirindelli R. Pheromone signalling in the mouse: role of urinary proteins and vomeronasal organ // Arch. Ital. Biol. - 1999. - 137, N 2-3. - Р. 193-200.

4. Doving K.B., Trotier D. Structure and function of the vomeronasal organ // J. Exper. Biol. - 1998. - 201. - Р. 2913-2925.

5. Jacob S., McClintock M.K. Psychological state and mood effects of steroidal chemosignals in women and men // Horm. Behav. - 2000. - 37. - P. 1-23.

6. Hawkes C.H., Shepard B.C., Daniel S.E. Is Parkinson's desease a primary olfactory disorder? // Q. J. Med. - 1999. - 92, N. 8. - Р. 473-480.

7. Monti-Bloch L., Jennings-White C., Berliner D.L. The human vomeronasal system: a rewiew // Olfaction and taste, Ann. NY Acad. Sci. - 1998. - 855. - Р. 373-389.

8. Pause B.M., Habenkorf K., Eggert F., Muller-Ruchholtz W., Bestmann H.J., Ferstl R. Fractionation and bioassay of human odor types // Physiol. Behav. - 1997. - 61. - Р. 957-961.

9. Perret M., Schilling A. Sexual responses to urinary chemosignals depend on photoperiod in a male primate // Physiol Behav. - 1995. - 58, N 4. - Р. 633-639.

10. Rawson N.E. Cell and molecular biology of olfaction // Quintessence Intern. - 1999. - 30, N 5. - Р. 335-340.

11. Sobel N., Prabhakaran V., Hartley C.A. Blind smell: brain activation by an undetected air-borne chemical // Brain. - 1999. - 122, Pt 2. - Р. 209-217.

12. Stensaal L.J., Lavker R.M., Monti-Bloch L., Grosser B.I., Berliner D.L. Ultrastructure of human vomeronasal organ // J. Steroid Biochem. Mol. Biol. - 1991. - 39, N 4B. - Р. 553-560.

13. Trotier D., Eloit C., Wasset M., Talmain G., Bensimon J.L., Doving K.B., Ferrand J. The vomeronasal cavity in adult humans // Chem. Sences. - 2000. - 25. - P. 369-380.

Таблица. Функции ВО человека (по [7])

The Vomeronasal Cavity in Adult Humans

D. Trotier, C. Eloit1, M. Wassef2, G. Talmain3, J.L. Bensimon1, K.B. Døving4 and J. Ferrand2

Neurobiologie Sensorielle, Ecole Pratique des Hautes Etudes, 1 Avenue des Olympiades, F-91305 Massy and Physiologie Oro-Faciale, JE 359, Université Paris 7, 2 place Jussieu, F-75251 Paris, 1 Département O.R.L., Hôpital Lariboisière, 2 Rue Ambroise Paré, F-75010 Paris, 2 Département Anatomo-Pathologie, Hôpital Lariboisière, 2 Rue Ambroise Paré, F-75010 Paris, France, 3 Department of Economics and Related Studies, University of York, York YO10 5DD, UK and 4 Department of Biology, University of Oslo, Box 1051, N-0316, Norway

Correspondence to be sent to: Correspondence to be sent to: Didier Trotier, Neurobiologie Sensorielle, 1 avenue des Olympiades, F-91300 Massy, France. e-mail: trotier@ccr.jussieu.fr

   Abstract

 
We observed the surface of the anterior part of the nasal septum of living subjects using an endoscope. In ~13% of 1842 patients without pathology of the septum, the vomeronasal pit was clearly observed on each side of the septum, and in 26% it was observed only on one side. The remaining observations indicated either the presence of putative pits or no visible evidence of a pit. However, repetitive observations on 764 subjects depicted changes over time, from nothing visible to well-defined pits and vice versa. Based on 130 subjects observed at least four times, we estimate that ~73% of the population exhibits at least one clearly defined pit on some days. By computer tomography, the vomeronasal cavities were located at the base of the most anterior part of the nasal septum. Histological studies indicated that the vomeronasal cavities consisted of a pit generally connected to a duct extending in a posterior direction under the nasal mucosa. Many glands were present around the duct, which contained mucus. There was no sign of the pumping elements found in other mammalian species. Most cells in the vomeronasal epithelium expressed keratin, a protein not expressed by olfactory neurons. Vomeronasal epithelial cells were not stained by an antibody against the olfactory marker protein, a protein expressed in vomeronasal receptor neurons of other mammals. Moreover, an antibody against protein S100, expressed in Schwann cells, failed to reveal the existence of vomeronasal nerve bundles that would indicate a neural connection with the brain. Positive staining was obtained with the same antibodies on specimens of human olfactory epithelium. The lack of neurons and vomeronasal nerve bundles, together with the results of other studies, suggests that the vomeronasal epithelium, unlike in other mammals, is not a sensory organ in adult humans.


   Introduction

 
Frederic Ruysch discovered the vomeronasal cavities in humans in 1703 (
Figure 1A). He described a ‘canalibus nasalibus’ on each side of the anterior part of the nasal septum of a young cadaver (Figure 1A) (Ruysch, 1703Go; Hollnagel-Jensen and Andreasen, 1948Go)]. Von Sömmering (Von Sömmering, 1809Go) confirmed these observations on adult cadavers and Kölliker (Kölliker, 1877Go) (Figure 1B) made a detailed study of the position of the vomeronasal cavities in the nasal septum of dead foetuses, children and adults. In 18 adults he found these cavities 8.5 mm (range 6–13 mm) above the floor of the nasal cavity and 24 mm (range 21–29 mm) from the nostril. The opening of the cavity, visible as a pit at the surface of the septum, had a diameter of 1.1 mm (range 1–1.6 mm) and the length of the internal duct was 3.6 mm (range 2–7 mm). Potiquet (Potiquet, 1891Go) extended these observations to living adults. By inserting a fine stylet into visible pits (Figure 1C), he estimated the length of the cavity to be 3–4 mm. He observed both sides of the nasal septum of 200 living subjects and found only 100 pits, i.e. they were present in only 25% of the observed nasal cavities. Ludvig Jacobson described in great detail the vomeronasal organ in a number of mammalian species [Jacobson, 1813 in (Trotier and Døving, 1998Go)]. He also noted the lack of development of the vomeronasal structure in humans and said that the vomeronasal organ could be ‘a sensory organ which is a sense about which human beings have no conception’. More recently, Johnson et al. observed 100 living adults and found a vomeronasal pit either on both sides (nine subjects) of the nasal septum or only one side (30 subjects) (Johnson et al., 1985Go). In histological sections from cadavers they identified at least one vomeronasal cavity in ~70% of nasal septa. Gaafar et al. observed vomeronasal pits in ~76% of subjects (Gaafar et al., 1998Go). Other studies (Garcia-Velasco and Mondragon, 1991Go; Moran et al., 1991Go; Stensaas et al., 1991Go) claim that most adults have visible bilateral vomeronasal pits, but do not give many details about the criteria used for identification. In a previous study (Trotier et al., 1996Go), we observed the vomeronasal pits in a few subjects. One aim of the present study was to obtain a better estimate of the prevalence of vomeronasal pits using a larger population.





 

Figure 1 Localization of the vomeronasal cavities (indicated by arrows) in humans, as they were illustrated in the last centuries. (A) Frederic Ruysch, in 1703 (Ruysch, 1703Go; Hollnagel-Jensen and Andreasen, 1948Go), was the first to indicate, with two bristles (*), the existence of these ‘canalibus nasalibus’. He wrote, in Latin: ‘On both sides of the anterior and inferior part of the nasal septum appears the opening of a duct. I have not read about the existence and utility of that in authors: I consider it serves for the secretion of mucus’ (translation by courtesy of Annick Le Guerer). (B) Anton Kölliker, in 1877, gave the exact position of these cavities in the nasal septum of adult cadavers. (C) Potiquet, in 1891, was the first to study the position and length of these cavities in living adult subjects. He inserted a stylet (*) to estimate the length of the vomeronasal cavity that extended towards the back.

 
A central question concerning the vomeronasal structure in adult humans is its functionality. If the vomeronasal cavity were to act, like in other mammals, as a sensory organ bringing information to the brain it must contain receptor neurons. However, to our knowledge, the evidence for functional vomeronasal receptor neurons connected to the brain is very inconclusive in adult humans. Attempts to demonstrate the existence of neurons, in adult vomeronasal epithelia, were negative (Jordan, 1973
Go; Johnson et al., 1985Go; Moran et al., 1991Go; Johnson, 1998Go; Smith et al., 1998Go), except in one study (Takami et al., 1993Go) where a few epithelial cells, having a bipolar shape, were stained with an antibody against neuron-specific enolase. However, the density of these putative sensory neurons did not exceed a few immunoreactive cells per 200 µm of vomeronasal luminal surface. Electron microscopy studies of adult vomeronasal ducts (Stensaas et al., 1991Go; Gaafar et al., 1998Go; Jahnke and Merker, 1998Go) also suggest that some epithelial cells could be considered as putative neurons, but arguments are indirect and not conclusive. It seems essential that more information must be obtained before drawing a definite conclusion about the sensory function of the vomeronasal epithelium in adult humans.


   Materials and methods

 
Observations with the endoscope

We observed both sides of the nasal septum of 1154 women and 877 men. All age groups (Table 1) were represented for both genders (15–94 years; mean age = 46 ± 17 years for men and 49 ± 16 years for women). The endoscope used was a Storz Foreward Endoscope 0°, 4 mm external diameter, supplied with a cold light. We estimated the optic resolution to be ~0.2 mm. The tip of the endoscope was gently introduced through the nostril to observe the surface of the nasal septum. When necessary, we carefully removed the mucus with a cotton pad. In some cases we applied a nasal spray of vasoconstrictor (Aturgyl, oxymetazoline, Synthélabo, France) to reduce the turgescence of the nasal mucosa and facilitate the observation of a larger surface of the septum. After reaching an agreement on the criteria of decision (presence of a well-defined pit, presence of a putative pit, nothing visible), one of us (C.E.) systematically made all the observations. Photographs of the anterior part of the nasal septum and videotape recordings were routinely taken, particularly when no pit could be seen, for further evaluation by others observers. In a few attempts we applied around the pit a spray of carbon particles, which does not involve irritation of the tissue, to visualize the mucus flow.

Table 1 Age structure of the population of 2031 subjects observed by endoscopy

Age (years)

Women

Men


 

15–24

79

103

25–34

182

154

35–44

186

151

45–54

268

170

55–64

238

164

64–74

156

99

>74

45

36

Total

1154

877

 

 
For each subject the diagnostic of a possible pathology of the nasal mucosa was established using appropriate clinical methods. Subjects were gathered into the following four etiological groups: (i) no pathology (n = 773); (ii) presence of nasal polyps (n = 402); (iii) inflammation of the mucosa due to allergy or rhinitis (n = 667); and (iv) altered nasal septum due to perforation or surgical modification of the anterior part of the nasal septum (n = 189). Subjects from groups 1, 2 and 3 did not have an altered nasal septum (n = 1842). Statistical analysis was performed using the
{chi}2 test. Means are given ± 1 SD.

Computer tomography

The nasal cavities of seven patients (five males and two females; mean age 48 years, range 15–63 years) were examined using computer tomography after filling of the vomeronasal cavity with Iopamiron 370® (a tri-iodine water-soluble contrast substance commonly used in radiology; Sherring-Plough, UK). For these subjects nasal computer tomography was prescribed for medical reasons not related to the pathology of the nasal septum. All subjects were informed and gave their consent to this observation. The contrast substance was injected using a sterile catheter (Venflon, 100 µm in diameter, 32 mm in length) positioned under endoscopy at the entrance of either one pit or both pits when present.

Consecutive 1 mm CT scans were acquired by a tomodensitometer with helicoidal acquisition (CT High Speed Scanner, General Electric Medical System, France; 120 kV, 80 mA/slice). The irradiation was limited to the inferior part of the nasal cavity, from the palate bone to the inferior edge of the middle turbinate.

Histology

Specimens were collected from four fresh cadavers of subjects who have consented to post-mortem scientific studies and from 11 patients undergoing a surgical procedure that required a large ablation of the tissues at the anterior part of the nasal septum. The ablation, performed by a surgeon on patients under general anaesthesia, was necessary for medical reasons not related to the present study. According to the recommendations from the Declaration of Helsinki, subjects were informed about the procedure and gave their consent. Specimens of nasal epithelium were fixed in buffered 3% formaldehyde or Bouin’s fixative for 2 days, dehydrated and embedded in paraffin. Serial sections (4 µm thick) were made and stained with haematoxylin–eosin and saffron. Of the 15 specimens, nine contained a vomeronasal structure. Seven of these were subsequently processed using various antibodies.

Immunohistochemistry

Antibodies specific for keratin (Immunotech KL1, Marseille, France, dilution 1/50), neuron-specific enolase (Dako H14, Glostrup, Denmark, dilution 1/100), olfactory marker protein (OMP; a gift of Prof. Frank L. Margolis, University of Maryland, Baltimore, MD; dilution 1/600), S-100 protein (Dako Z311, polyclonal; dilution 1/500), chromogranin A (Dako DakA3; dilution 1/100), synaptophysin (Dako SY 38; dilution 1/20; after microwave pre-treatment of sections), tau protein (Dako A024, polyclonal; dilution 1/200), neurofilaments (Immunotech 1065; no dilution) and vimentin (Immunotech V9; dilution 1/50) were used. After incubation, the fixation of the antibody was revealed using an avidin–biotin complex peroxidase method (Vectastain ABC kit, Vector Lab, Burlingam, CA). Several slides at different levels of each vomeronasal structure were incubated with each antibody. All the slides were counterstained with haematoxylin. For all antibodies, simultaneous processing of serial sections of adult human olfactory mucosa was performed. Omission of the primary antibody was used as a negative control in each case.


   Results

 
Endoscopy

Well-defined pits
In some cases the vomeronasal pit was found almost immediately when looking at the antero-inferior one-third of the nasal septum with the endoscope. It appeared as an obvious depression into the nasal mucosa (
Figure 2A–D). The size of these pits ranged from ~1 mm to ~2.5 mm. In most of these cases, the posterior edge (p in Figure 2) of the pit dropped much more rapidly into the nasal mucosa than the anterior edge (a in Figure 2) and made a well-defined ridge, with a crescent or rounded shape. For over half of these observations the opening of the internal duct (see below) was clearly seen. Carbon particles, when applied around the pit, moved over the pit, transported by the flow of mucus that moved in an antero-posterior direction. Suggestively, the mucus did not specifically converge towards the pit.





 

Figure 2 Vomeronasal pits (indicated by arrows) observed by endoscopy of the nasal septum of adult humans. Micrographs were taken from videotape recordings. (A–D) Large pits. Scale: ~1 mm. The anterior edge (a) and posterior edge (p) of the pits are indicated. (E) The pit was visible as a marked depression of small size. Scale: ~0.7 mm. (F) Example of a putative pit, nearly flat with the surface of the nasal mucosa. Scale: ~1 mm.

 
In other cases (
Figure 2E) the pit was also well defined but smaller, down to ~0.3 mm. Most of the time, these small pits became apparent only after clearing the mucus layer with a cotton pad.

Putative pits
Sometimes, well-defined pits were not found but the presence of putative pits (
Figure 2F) was suspected in the expected region of the septum. These putative pits, of ~1–2 mm in diameter, appeared as being nearly flush with the surface. No clear depression into the nasal mucosa could be seen and the posterior edge was not visible.

Absence of visible pit
In many cases nothing similar to a pit or a putative pit could be seen at the surface of one or both sides of the nasal septum, despite a thorough cleaning of the mucus and a careful observation of the said region of the septum. In these cases the area of observation was extended to all the observable surface of the septum.

Left side

Right side

Group 1 (no pathology)

Group 2 (polyposis)

Group 3 (allergy/rhinitis)

Total (groups 1–3)

Group 4 (altered septum)


 

1

1

104 (13.5%)

64 (15.9%)

76 (11.4%)

244 (13.2%)

3 (1.6%)

1

0

69 (8.9%)

31 (7.7%)

37 (5.5%)

137 (7.4%)

3 (1.6%)

1

?

43 (5.6%)

27 (6.7%)

40 (6.0%)

110 (6.0%)

2 (1.1%)

0

1

59 (7.6%)

39 (9.7%)

44 (6.6%)

142 (7.7%)

7 (3.7%)

?

1

33 (4.3%)

22 (5.5%)

32 (4.8%)

87 (4.7%)

7 (3.7%)

0

0

320 (41.4%)

163 (40.5%)

307 (46.0%)

790 (42.9%)

149 (78.8%)

0

?

54 (7.0%)

27 (6.7%)

46 (6.9%)

127 (6.9%)

6 (3.2%)

?

0

56 (7.2%)

20 (5.0%)

57 (8.5%)

133 (7.2%)

10 (5.3%)

?

?

35 (4.5%)

9 (2.2%)

28 (4.2%)

72 (3.9%)

2 (1.0%)

Total

 

773

402

667

1842

189


 

Prevalence of pits and putative pits
For each subject we noted, for each side of the nasal septum, ‘1’ when a pit was present, ‘?’ when a putative pit was present and ‘0’ when no vomeronasal pit could be observed. Considering the left and the right sides of the septum and the three possibilities (presence of a pit, presence of a putative pit or nothing visible), nine classes of subjects were observed.
Table 2 indicates the number of subjects in each of these classes for 773 subjects without nasal pathology, 402 subjects having nasal polyps and 667 subjects showing an inflammation of the nasal mucosa due to allergy or rhinitis. Analysis of the results described in Table 2 also indicates that these two pathological groups and the reference group are homogeneous ({chi}2 = 0.15). Therefore we pooled these three groups to give an
Table 2 Aspects of the vomeronasal pits at the first observation of the left and right sides of the nasal septum of 2031 subjects

estimation of the prevalence of the pits in 1842 subjects. It is evident from Table 2 that less than half of the subjects (42.9%) had no visible pit on either side of the septum at a single observation.

In the first step of analysis, we considered only the prevalence of clearly defined pits (such as in Figure 2A–E). Putative pits were not considered. In that case, one can observe that 244 subjects (13.2%) had a pit on each side of the septum, 247 subjects (13.4%) had a pit only on the left and 229 subjects (12.4%) had a pit only on the right. About 39% of our sample showed at least one well-defined vomeronasal pit.

In the second step, we included putative pits. In that case, 513 subjects (27.9%) had bilateral pits, 270 subjects (14.7%) had a pit only on the left and 269 subjects (14.6%) a pit only on the right. About half of the population (57%) had at least one well-defined pit or one putative pit. No statistical difference (2 test) was observed when we considered the sex of the subjects. Analysis made after repartitioning the subjects into classes of 10 years age range revealed that there were no changes in frequency of the vomeronasal pit with age.

The probability of observing a pit, or a putative pit, in 189 patients with an altered septum due to either nasal perforation or surgery of the nasal septum was significantly lower ({chi}2 < 0.01) than for the group of 1842 reference subjects (Table 2). Most of them (73.4%) had no visible vomeronasal pit on either side of the septum, 6.9% had bilateral pits and the remaining (19.7%) had only one pit either on the left or on the right side.

Repetition of the observations
We had the opportunity to repeat the observation of the nasal septum on 764 subjects without any pathology of the nasal mucosa. The time between the observations ranged from a few days to a few months. No statistical difference (
{chi}2 = 0.30) was observed between the frequencies observed in the nine classes of Table 2 in the first and the second series, indicating a global stability of the observations at the level of the whole population of subjects. However, there was a variability of the observations for some subjects. Two features were noted. A vomeronasal pit observed on the first inspection could not be observed on the second inspection. Conversely, a vomeronasal pit could be observed on the second inspection where nothing could be seen on the first inspection. More precisely, only 65.3% of the observations remained constant between the two observations. Of 414 well-defined pits visible in the first series, 52 (12.6%) became putative pits and 54 (13.0%) were no longer visible in the second series. One hundred and sixty pits appeared in the second series from 255 putative pits and from no detectable pit (n = 859) in the first series. Of the 255 putative pits seen in the first series, 194 were no longer visible and 69 became well-defined pits. Ninety-one pits appeared from no detectable pit in the first inspection. Following these observations, it is clear that the appearance of the vomeronasal pit could change over time for a given subject. In 130 subjects seen four times or more, at least one vomeronasal pit could be observed in 95 subjects (73.1%) and at least a putative pit could be observed on at least one side in an additional 24 subjects (18.5%). No pit or putative pit could be detected on either side of the septum in only 11 subjects (8.5%).

Computer tomography

To get more detailed information about the position of the vomeronasal cavities in the nasal septum, we injected a water-soluble contrast substance into clearly visible pits of seven subjects. Computer tomography scans were performed ~15 min after the injection, and coronal, sagittal and axial sections of the nasal cavities were reconstructed (Figure 3). The location of the opaque spot indicated the position of the vomeronasal cavity. Its length ranged from 2 to 5.7 mm (mean 3.5 ± 1.2 mm) (Figure 3A) in different subjects. The vertical position of the stained region was 9.1 ± 1.3 mm (range 6.2–10.7 mm) above the crest of the palatine bone. Its antero-posterior position was 3.3 ± 4 mm (range 4.3– 10 mm) anterior to the ascendant branches of the maxillary bone. In all cases the opaque spot was located in the enlargement seen at the base of the nasal septum (Figure 3B). In three subjects the vomeronasal cavities were injected with the contrast substance on both sides of the septum (not shown). Opaque spots were found at the same vertical position on each side of the nasal septum, the antero-posterior positions differing by <0.7 mm except in one subject. The lengths of the stained cavities differed by <0.2 mm.





 

Figure 3 Computer tomograms of the nasal cavity of a subject, after injection of a contrast substance into the vomeronasal pit. (A) Sagittal section. The vomeronasal cavity (arrow) is located approximately at the apex of the nasal spine. The nostril is at left and the palatine bone (pb) is indicated. (B) Coronal section. The vomeronasal cavity (arrow) is located in the basal enlargement of the nasal septum (s). Scale: 1 cm.

 
Connection of the pit with the vomeronasal duct

One of the longest vomeronasal ducts that we observed is presented in Figure 4. In this preparation the sections were made along a plane parallel to the long axis of the duct and perpendicular to the surface of the nasal mucosa. Therefore, both the medial side and the lateral side of the duct were observed simultaneously. In other mammals, the epithelium of the medial side contains vomeronasal neurons and the lateral side is lined with ciliated epithelium on a structure containing erectile tissue and blood vessels, which are involved in the active pumping of the stimuli into the lumen.




 

Figure 4 Histological section through the pit and the vomeronasal duct in a specimen collected from of an adult man (45 years) during nose surgery. As in Figure 2, a and p denote the anterior and posterior edges of the pit. The duct starts at the back of the pit and extends over ~2 mm under the nasal mucosa. Sub-epithelial glands are indicated by arrows. g indicates a gland that communicates with the lumen of the vomeronasal duct. This section was stained for keratin by immunohistochemistry and counterstained with haematoxylin. Scale: 1 mm.

 
In
Figure 4, the vomeronasal pit, in direct contact with the nasal cavity, appeared as a funnel. The diameter and the depth of the pit was ~600 µm. The posterior edge (p in Figure 4) of the pit deepened rapidly into the nasal mucosa. The vomeronasal duct started at the base of this posterior edge. Adjacent serial sections indicated that the duct was closed, at its posterior end, after a length of ~2 mm. The lumen of the duct had a diameter of ~100 µm and contained mucus. Many glands (arrows in Figure 4) were present on both sides of the duct, below the epithelium lining the lateral and medial sides of the lumen. The duct of some of these glands clearly reached the surface of the epithelium (g in Figure 4).

In contrast to other mammals (see Døving and Trotier, 1998Go), there was no sign of any erectile tissue, large blood vessels or encapsulating cartilage around the duct.

Five other specimens contained a similar vomeronasal structure although the length of the duct was sometimes smaller than in Figure 4. In three additional specimens the pit was present but the duct was very short or absent. In six other specimens nothing similar to a vomeronasal structure could be found.

Immunohistochemistry

Anti-keratin
In the olfactory epithelium (
Figure 5, O) keratin was found in supporting cells, located in the upper part of the epithelium, and in cells located near the basal lamina. Bipolar olfactory receptor neurons were not reactive and therefore their cell bodies made a distinctive unstained layer in the lower half of the epithelium. No such clear layer could be observed in sections of vomeronasal ducts (Figure 5, V). The majority of cells were stained with no obvious difference between the epithelium covering the lateral side of the lumen and the epithelium covering the medial side. Some epithelial cells were not stained, but they did not form a clear layer in the epithelium. Among them, very rare cells had a morphology that could evoke the typical bipolar shape of vomeronasal neurons observed in all other species. It should be emphasized that the density of these ‘bipolar cells’ was extremely low. For example, only one cell, indicated by the arrow in Figure 5 (V) and shown in negative at higher magnification in the picture on the right, was found in this section of the epithelium covering the medial side of the lumen.




 

Figure 5 Staining of human olfactory epithelium and adult vomeronasal epithelium with an antibody for keratin. (O) In the olfactory epithelium receptor neurons (n) do not express keratin and make a clear layer below the stained layer of supporting cells. Scale: 50 µm. (V) In the vomeronasal cavity, most cells in the epithelium on the medial and on the lateral side of the lumen were stained. Same specimen as in Figure 4. Scale: 50 µm. (Z) An example of an unstained cell observed in (V), shown at a higher magnification after inversion of colours. This cell presents a bipolar shape reminiscent of the morphology of vomeronasal receptor cells in other species. Scale: 30 µm.

 
The same observations were made from five out of the six other specimens of vomeronasal structures; the last one was not tested.

Anti-OMP
The antibody against the olfactory marker protein stained the cytoplasm of olfactory receptor neurons in the olfactory epithelium (
Figure 6, O). These cells had a typical bipolar shape with a long dendrite reaching the surface of the epithelium. The same antibody applied in the same conditions failed to stain any cell in the vomeronasal epithelium, either in the medial epithelium or in the lateral epithelium (Figure 6, V).




 

Figure 6 Staining with antibody for olfactory marker protein. (O) In the olfactory epithelium, cell bodies (small black arrows) and dendrites (small white arrows) of mature olfactory neurons are stained. Olfactory axons (large black arrow) below the epithelium are also stained. (V) No staining is found in the lateral and medial epithelium of the vomeronasal duct. Same specimen as in Figure 4. Scales: 40 µm.

 
We tested this antibody on the six other vomeronasal specimens. In none of them could we reveal the presence of OMP-expressing cells in the epithelia. In two specimens, glands below the epithelium were stained.

Anti-protein S-100
The S-100 protein is a marker expressed in glial and Schwann cells wrapping axon fascicles. Myoepithelial cells and some duct cells of normal seromucous glands also express S-
100. In the olfactory epithelium (Figure 7, O), the antibody stained Schwann cells enwrapping olfactory axons and revealed olfactory nerve bundles leaving the olfactory epithelium in the direction of the olfactory bulb. These olfactory nerve bundles are indicated by arrows in Figure 7 (O). No such nerve bundles could be observed around the vomeronasal duct, below the epithelium lining the medial side of the lumen (Figure 7, V) or the lateral side (not shown). S-100 expression was observed in glands (such as in the lower left corner of Figure 7, V) and some background activity was found in the mucus filling the lumen.




 

Figure 7 Staining with antibody for S-100 protein. (O) Schwann cells in olfactory nerve bundles (arrows) are stained in the olfactory epithelium. (V) No staining is observed in the vomeronasal epithelium, except in the gland located in the lower left corner. Same specimen as in Figure 4. Scales: 70 µm.

 
This antibody was tested on five out of the six other vomeronasal specimens (one specimen was not tested). In none of them could staining of nerve bundles be observed.

Anti-neuron-specific enolase
This antibody stained a number of receptor neurons in the olfactory epithelium (not shown). In four out of the seven vomeronasal structures no staining was observed. In the remaining three specimens, a very few epithelial cells were reactive to the antibody (not shown).

Other antibodies
Other antibodies, against vimentin, neurofilaments, glial fibrillary acidic protein, synaptophysin, chromogranin A and tau-protein, were not reactive either in olfactory epithelium or in the seven vomeronasal structures.


   Discussion

 
Anatomy of the vomeronasal pits

In the present study, we confirm that the opening of the vomeronasal structure can be observed in many subjects. In some cases it made a clearly defined depression in the nasal mucosa. The injection of a contrast substance, followed by computer tomography, indicated that the vomeronasal cavity was located in the enlargement seen at the base of the nasal septum. This is exactly the position of the vomeronasal organ in human embryos (Kjær and Fischer Hansen, 1996a). This observation is significant because Johnson et al. showed that many small pits observed by endoscopy to be distributed across large areas of the septum were, in fact, the openings of glands (Johnson et al., 1985).

We found that the antero-posterior position of the vomeronasal duct, in computer tomographies, corresponds well with previous observations (Figure 1) and more recent findings (Jordan, 1973; Johnson et al., 1985), ~2 cm from the nostril.

Originally discovered by Ludvig Jacobson (Trotier and Døving, 1998), a cartilaginous capsule separates, in all other mammals, the vomeronasal organ from the nasal cavity. We did not observe such cartilage around the duct in adult humans, which agrees with previous observations (Potiquet, 1891; Johnson et al., 1985). In addition, other mammals use a special device, consisting of a turgescent tissue irrigated by large and small blood vessels, to pump in and out the stimulus present in the nasal cavity (Døving and Trotier, 1998). These elements were not discernible in our histological material. This lack of pumping elements has already been emphasized (Johnson et al., 1985; Jordan, 1973). We agree with Jacobson (Trotier and Døving, 1998), who considered that the vomeronasal structure is rudimentary or regressive in adult humans. In a few attempts we observed, during a few minutes, that the flow of nasal mucus was not obviously directed towards or from the pit. Therefore one should consider that substances in the nasal mucus might reach the vomeronasal duct only by passive diffusion.

Inspection of the nasal septum of a given individual led to three possible observations concerning the vomeronasal pit: the presence of a well-defined pit, the presence of a putative pit or no pit visible. An intriguing outcome of the present study is that the appearance of the pit may change for a given individual depending on the time of observation. In some cases, repetition of the observation indicated that well-defined pits appeared where only putative pits or even no visible pits were observed in the first inspection. Therefore one cannot conclude the absence of a pit when nothing is visible from a single observation; repeated observations at different times are required. If we consider the 130 subjects observed at least four times, we can conclude that ~73% of them presented a well-defined pit on one day or another. This percentage increases to ~91% if we consider putative pits.

A well-defined pit may also change into a ‘putative’ pit or ‘no visible’ pit during successive inspections. These observations suggest the existence of an unknown mechanism that may change the appearance of the pit and therefore reduces the possibility of seeing it by endoscopy. In this context it is of interest that Pearlman says: ‘Seeing the facility with which the opening of the organ can be found in the cadaver, it is astonishing how difficult it is to find it in the living subjects’ (Pearlman, 1934Go). Johnson et al. made similar observations: in living subjects they observed that 39 nasal septa out of 100 presented at least one visible pit, whereas histological observation from cadavers indicated that ~70% of nasal septa presented at least one vomeronasal pit (Johnson et al., 1985Go).

The probability of finding a pit or a putative pit does not depend on obvious pathology of the nasal mucosa, such as polyposis, rhinitis or allergy. It is only when the anterior part of the septum was altered by perforation or surgical septoplasty that the probability of finding pits was significantly lower. No significant effect of age or sex was observed.

Histology of the vomeronasal epithelium

There have been few electrophysiological studies aimed at revealing nervous activity of the vomeronasal cavity in humans. A negative shift of the surface potential of the pit was recorded following application of putative human pheromones (Monti-Bloch and Gosser, 1991Go; Monti-Bloch et al., 1994Go). By analogy with the slow voltage change evoked by odorants at the surface of the olfactory epithelium, this electrical signal has been considered by the authors as the receptor potential induced by activation of vomeronasal receptor neurons. According to this interpretation, the activation of the vomeronasal pit may trigger autonomic responses and modifications of the blood level of some hormones (Berliner et al., 1996Go; Monti-Bloch et al., 1998aGo,bGo). However, to our knowledge, the existence of functional vomeronasal receptor neurons that connect to the brain is doubtful in adult humans (Jordan, 1973Go; Johnson et al., 1985Go; Moran et al., 1991Go; Johnson, 1998Go; Smith et al., 1998Go). The immunohistochemistry shown here demonstrates the absence both of OMP and of glial elements essential for the wrapping of the unmyelinated vomeronasal axons.

It has been demonstrated that OMP is a protein that is found in mature neurons in the olfactory epithelium (Buiakova et al., 1994Go; Krishna et al., 1995Go; Walters et al., 1996Go) and in the vomeronasal organ of other species (Johnson et al., 1993Go; Berghard et al., 1996Go; Liman and Corey, 1996Go). Therefore if mature vomeronasal neurons exist in adult humans it should be possible to demonstrate OMP. However, in the present study no staining was found in the vomeronasal epithelia using an antibody against OMP. In other species, new vomeronasal receptor neurons grow out from progenitor cells (Barber and Raisman, 1978Go; Wang and Halpern, 1988Go). If this renewal process exists in adult humans, some new immature receptor neurons may appear from time to time. That could explain why some intraepithelial cells, having a typical bipolar shape, can be observed when histological sections are stained with an antibody against neuron-specific enolase (Takami et al., 1993Go) or remain unstained with anti-keratin antibody (Figure 5, V). However, these putative immature neurons are present at a very low density that seems quite problematic for eliciting any surface potential change during chemical stimulations.

The presence of a few neuron-like cells in the adult vomeronasal epithelium does not imply that a message is sent to the brain. For doing so, vomeronasal neurons must be connected to the accessory olfactory bulb. Ensheathing glial cells expressing S-100 are present around vomeronasal nerve fibres in other species (Astic et al., 1998Go). In the present study we did not find vomeronasal nerve bundles using a specific antibody against S-100 protein whereas olfactory nerve bundles were stained. In this context, it is difficult to assign a sensory function to the vomeronasal epithelium of human adults.

From embryos to adults

The vomeronasal ducts develop in human embryos (Bossy, 1980Go; Kreutzer and Jafek, 1980Go). According to Boehm and Gasser (Boehm and Gasser, 1993Go), at 12 and 23 weeks of gestation the vomeronasal epithelium contains clusters of neuron-specific enolase-positive cells looking like olfactory receptors; at 36 weeks the organ is lined by a respiratory epithelium and does not show any receptor-like cells. Ortmann (Ortmann, 1989Go) found receptor cells in four out of seven foetal vomeronasal organs (11–18 weeks). Luteinizing hormone-releasing hormone (LHRH)-immunoreactive cells are detected in the bilateral vomeronasal organs at 8–12 gestational weeks (Kjær and Fischer Hansen, 1996aGo) and in the nerve fascicles arising from the organ to the olfactory bulb (Boehm et al., 1994Go; Kjær and Fischer Hansen, 1996bGo). As in other mammals, LHRH-secreting neurons migrate from the olfactory placode to the brain during the early stages of foetal life, following vomeronasal and terminal nerve fibres (Schwanzel-Fukuda et al., 1996Go). In some foetuses (10–12 weeks) the vomeronasal organ is clearly dissolving; in 17- to 19-week-old foetuses the vomeronasal organ may not be found (Kjær and Fischer Hansen, 1996aGo). The development of the vomeronasal structures seems to be limited to the embryonic stage, when they play a role for the migration of LHRH-secreting cells towards the brain.

In all other species, vomeronasal receptor axons make synaptic contact with secondary neurons in the accessory olfactory bulb. In human foetuses, the accessory olfactory bulb is present at 8 weeks (Bossy, 1980Go), 18 weeks (Humphrey, 1940Go; Meisami and Bathnagar, 1998Go) and 26 weeks (Humphrey, 1940Go). However, in older foetuses the accessory olfactory bulb regresses and, indeed, is not found in the adult human [for a review see (Meisami and Bathnagar, 1998Go)].


   Conclusion

 
The present study has given anatomical, histological and immunohistochemical data that all indicate that in adult humans the vomeronasal structure is a remnant of the vomeronasal organ found in mammals. This statement is in accordance with findings and opinions of previous authors as discussed above. In our opinion, a viable function of receptor neurons has never been convincingly demonstrated. We consider that the vomeronasal structure does not function as a sensory organ in adult humans. In conclusion, the vomeronasal structure might have a function only during human foetal life in contributing, together with the terminal nerve and other structures, to the migration of neurosecretory cells containing LHRH to their proper sites in the brain.

http://chemse.oxfordjournals.org/cgi/content/full/25/4/369

 

 

Abstract

 
The human vomeronasal organ (VNO) has been the subject of some interest in the scientific literature and of considerable speculation in the popular science literature. A function for the human VNO has been both dismissed with ridicule and averred with conviction. This question of VNO function has been needlessly tied to the separate question of whether there is any place for pheromone communication among humans, a topic that is itself bogged down in conflicting definitions. This review is an attempt to weigh the evidence for and against human VNO function, to deconvolve that question from the question of pheromone communication and finally to provide a working definition of ‘pheromone’. Further experimental work is required to resolve the conflicting evidence for and against human VNO function but chemical communication does appear to occur among humans. However, several examples reported in the literature do not meet the proposed definition for communication by pheromones: ‘chemical substances released by one member of a species as communication with another member, to their mutual benefit’.


   Introduction

 
The vomeronasal organ (VNO) is the peripheral sensory organ of the accessory olfactory system. The paired organs are located at the base of the nasal septum or in the roof of the mouth in most amphibia, reptiles and mammals. There are numerous examples of vomeronasal involvement in chemical communication, although pheromone communication is not the exclusive province of the vomeronasal system. The increase in serum luteinizing hormone and testosterone when male mice and hamsters are exposed to chemosensory stimuli from females appears to be absolutely dependent on vomeronasal integrity (Coquelin et al., 1984
Go; Pfeiffer and Johnston, 1994Go). Induction of uterine growth and estrus in female prairie voles normally resulting from exposure to males is also dependent on an intact VNO (Tubbiola and Wysocki, 1997Go). There are numerous other behaviors and physiological responses where both vomeronasal and olfactory inputs contribute (Wysocki and Meredith, 1987Go; Johnston, 1998Go) and some where the main olfactory system seems to be critical (see below). In some non-mammalian species, for example in snakes, vomeronasal chemoreception may be used for tracking prey (Halpern, 1987Go), which is unlikely to be a pheromone function. Whether the vomeronasal systems in mammals have any similar non-social communication functions has not been thoroughly investigated. In humans there has been a long-standing dispute over whether there is a VNO at all in adults. Recent endoscopic and microscopic observations suggest that there is an organ on at least one side in most adults. This review enquires into its function.


   Description: anatomical, developmental and genetic evidence

 
Structure

The existence of a VNO in the human embryo similar to the VNOs of other species is undisputed (Boehm and Gasser, 1993Go). It contains bipolar cells similar to the developing vomeronasal sensory neurons of other species and also generates luteinizing hormone releasing hormone (LHRH)-producing cells as in other species (Boehm et al., 1994Go; Kajer and Fischer Hansen, 1996Go). These authors showed the structure becoming more simplified later in development. The latter were unable to find any VNO structure at later stages (19 weeks), although others have shown a simplified but clear VNO continuing to increase in size up to at least 30 weeks (Bohm and Gasser, 1993Go; Smith et al., 1997Go). Numerous reports of a structure identified as the VNO in the nasal septum in adult humans agree that it is a blind ending diverticulum in the septal mucosa opening via a depression (the VNO pit) into the nasal cavity ~2 cm in from the nostril. The location of this structure is consistent with the location of the VNO in embryos (Trotier et al., 2000Go) and it has a similar simplified form, with no large blood vessels, cavernous sinuses or supporting cartilage. The structure is reported at least unilaterally in 90% or more of subjects in some reports or in 50% or fewer in other reports. Trotier et al. recently demonstrated that the endoscopic appearance of the VNO pit can vary, unequivocal on one inspection and invisible on a later inspection, or vice versa (Trotier et al., 2000Go). The real percentage of individuals with at least one VNO pit may thus be underestimated in many studies. Trotier et al. estimate ~92% with some evidence of at least one VNO pit in subjects with no septal surgery examined multiple times, but a substantially lower number after septal surgery (Trotier et al., 2000Go). Standard septal surgery may remove the VNOs and there are anecdotal reports of adverse effects of vomeronasal removal, but no systematic study. In histological studies in cadavers or in septal tissue removed during nasal surgery, several authors (Moran et al., 1991Go; Johnson et al., 1994Go; Trotier et al., 2000Go) describe a blind ending tube lined on all sides by a pseudo-stratified epithelium and with associated submucosal glands. It seems highly likely that this structure is the adult human remnant of the vomeronasal organ. Use of the word organ in this context does not presuppose function.

Best case: The vast majority of human adults have a VNO.

Worst case: There is a diverticulum of the nasal epithelium which happens to be remarkably consistently located at the expected position of the VNO.

Opinion: There is an adult human VNO.

Microanatomy

The epithelium lining the human VNO is unlike that of VNOs in other species and unlike that of olfactory or respiratory epithelium in humans (Moran et al., 1991Go; Stensaas et al., 1991Go). There are many elongated cells presenting a microvillar surface to the lumen of the organ but most are not similar to microvillar vomeronasal sensory organs (VSNs) of other species. They have not been shown to have axons leaving the epithelium nor to make synaptic contact with axons in the epithelium, so if they are chemosensitive they have no obvious way of communication with the brain.

Two studies of the adult human vomeronasal epithelium have reported the presence of bipolar cells resembling the VSNs found in other species and in early human embryos. These cells contain marker substances characteristic of neural cells. Takami et al. and Trotier et al. found neuron-specific enolase (NSE) staining in these cells (Takami et al., 1993Go; Trotier et al., 2000Go). It is clear from both reports that the number of such cells is small: ~4 per 100 µm epithelial surface (Takami et al., 1993Go) or less (Trotier et al., 2000Go). Neither found the olfactory marker protein (OMP) staining characteristic of VSNs of all other species studied. No one has been able to show that these VSN-like cells in the adult human VNO taper down to form axons at their basal ends. Axons are observed in the epithelium (Stensaas et al., 1991Go), but not in continuity or in synaptic contact with epithelial cells. Axon bundles are reported in the submucosa (Stensaas et al., 1991Go), but do not appear to arise from axon bundles penetrating the lamina propria in the same way as in vomeronasal epithelia of other species. Moreover, the fact that a few human VNO cells show a morphological resemblance to VSNs does not preclude chemosensitivity in other cell types. The human vomeronasal epithelium differs in appearance from both the sensory and non-sensory epithelia in the VNOs of other species and from nasal ‘respiratory’ epithelium (Moran et al., 1991Go; Stensaas et al., 1991Go). The function of the cells is not immediately obvious from their morphology. However, the absence of OMP and any reports of putative vomeronasal receptor genes (see below) means that any such cells are quite different from known VSNs in other species.

Best case: The human VNO contains cells resembling sensory neurons even though these do not show many of the other characteristics of VSNs in other species and no axons have been identified. (Speculative) Other cells might conceivably be chemosensitive, even though there is no evidence for this in the morphology or characteristic staining patterns of any other cell type.

Worst case: The human VNO is devoid of neurons showing the characteristics of VSNs in other species and devoid of other cells with clear axons leaving the vomeronasal epithelium.

Opinion: There are no obvious sensory neurons.

Putative receptor gene expression

Recent evidence (Dulac and Axel, 1995Go; Herrada and Dulac, 1997Go; Matsunami and Buck, 1997Go; Ryba and Tirrindelli, 1997Go) suggests that mammalian species with functional VNOs express two families of genes (V1R and V2R) that appear to code for ‘seven transmembrane domain’ membrane proteins thought to be the chemoreceptor molecules themselves. These genes are expressed in VSNs and are similar in apparent transmembrane organization to olfactory receptor genes (Buck and Axel, 1991Go), but differ in much of their DNA sequence. These genes were labeled ‘putative pheromone receptor genes’, although at the time of their discovery the evidence that they might code for pheromone receptor molecules was tenuous. Their expression in the vomeronasal epithelium is no guarantee: some pheromones are clearly detected by the main olfactory system (see below) and possible non-pheromone functions of the vomeronasal system (as in snakes) have not been investigated. Recently, Leinders-Zufall et al. showed physiological responses in mouse VSNs to substances reported to be pheromones in that species (Leinders-Zufall et al., 2000Go). The responsive neurons were in the apical zone of the vomeronasal epithelium where most neurons appear to express members of the V1R class of putative vomeronasal receptor genes. This is the best evidence yet that some members of this gene family might be pheromone receptors. The neurons were extremely sensitive and highly selective, characteristics we have come to expect for pheromone receptor neurons in insects. Electrical responses to urine of VSNs (Holy et al., 2000Go) provide some supporting evidence, but this report does not address the questions of which sensory neuron types respond nor which components of urine are stimulatory.

Genes similar to the vomeronasal receptor genes are also present in the human genome. Those found in initial searches through the genome are clearly pseudogenes (Dulac and Axel, 1995Go; Herrada and Dulac, 1997Go), i.e. they have defects in their sequence that would prevent transcription and translation of the expected transmembrane protein. Not all human sequences related to vomeronasal receptor genes have been investigated in detail, so this negative evidence should be viewed with some caution. Some 70% of known olfactory receptor genes have also been reported to be pseudogenes in humans (Rouquier et al., 1998Go), although a lower percentage is reported in more recent reports (Lane et al., 2000Go), and humans still have a useful and important sense of smell. In a recent paper Rodriguez et al. reported the discovery of a previously undetected human gene closely related to the V1R family in rodents (Rodriguez et al., 2000Go). Whether it is expressed in human vomeronasal epithelium was not reported, but it is expressed in the main olfactory epithelium. From the argument above it should be clear that the location of its expression does not preclude a pheromone detector function. However, its relationship to animal vomeronasal genes is not good evidence for such a function and throws no light on the question of human vomeronasal function. If expression of one of these genes is detected in human vomeronasal epithelium it will be interesting to know whether it is expressed in cells resembling axonless VSNs or in one of the other types of cell. In either case, a renewed effort to determine whether there is any connection with the brain would be critical to any hypothesis about function.

Best case: The expression in human olfactory epithelium of a gene related to those expressed in VSNs in animals raises the possibility that other new genes may be discovered which are expressed in human vomeronasal cells. There is also a possibility that neurons located in the main olfactory epithelium in humans may have taken over functions assigned to VSNs in rodents.

Worst case: The receptor coded for by the expressed gene of the vomeronasal gene family could bind a regular odor in humans or a substance that is a pheromone in other species but not in humans. There is no evidence that the protein product of the gene, if any, is expressed on the apical surface membrane in a location accessible to external stimuli.

Opinion: The newly discovered gene tells us nothing about human vomeronasal function. Calling these genes putative pheromone receptor genes is speculative.

Connectivity

In rodents and other species with well-developed VNOs the axons of VSNs pass in bundles to an accessory olfactory bulb (AOB) of characteristic structure. There is no trace of this structure in adult humans (Humphrey 1940Go; Meisami and Bhatnagar, 1998Go), although it is present in the fetus (Chuah and Zeng, 1987Go), and it is generally reported missing in rhesus monkeys and other old world primates (Wysocki, 1979Go; Stephan et al., 1982Go). It is possible for an accessory bulb to go undetected or be misidentified. The AOB of the mustelid carnivores (ferret and polecat) has been described as absent (Jawlowski, 1956Go) or large (Dennis and Kerr, 1969Go), but recent work in ferrets shows a small AOB, somewhat differently placed than in rodents (Kelliher et al., 1997Go) (K.R. Kelliher et al., unpublished results). The stretching out that occurs during development in the olfactory bulbs and peduncles of higher primates might distort any small AOB that did exist, although a normal AOB is present in new world primates and prosimians (Evans and Schilling, 1995Go). An explicit search for such a structure in humans has not found it (Meisami and Bhatnagar, 1998Go).

The best candidates for VSNs, those expressing NSE, have not been traced in connectivity with axons and neither have any other cells of the human VNO. One characteristic marker of axon bundles, the S100 protein, expressed in glial cells surrounding axons, was not observed in or near the human VNO epithelium by Trotier et al. (Trotier et al., 2000Go). It is not clear whether a few isolated axons might go unnoticed with this method. There are axons within the human VNO and Schwann cell-wrapped bundles of axons underlying it (Stensaas et al., 1991Go; Jahnke and Merker, 2000Go), so it is somewhat surprising that Trotier et al. did not find S100 expression close to the VNO (Trotier et al., 2000Go). Many of the axons in this region belong to other well-recognized systems of the nasal cavity, the trigeminal, autonomic and nervus terminalis systems. The trigeminal system includes somatosensory and general chemosensory nerves, most or all of which may be nociceptive (Thurauf et al., 1993Go). Nerve bundles of the autonomic nervous system control blood vessels and glands. The nervus terminalis (Brookover, 1914Go; Pearson, 1941Go) characteristically connects the VNO and the brain in the fetus and clearly persists in human adults (Brookover, 1914Go). The nerve appears to be the pathway for migration of LHRH (GnRH) neurons into the brain from the olfactory/vomeronasal epithelium early in development, in humans as in other species (Schwanzel-Fukuda and Pfaff, 1989Go; Ronkliev and Resko, 1990Go; Boehm et al., 1994Go). Its persistence in adults suggests some continuing function, as does its internal structure in species where it is most prominent (White and Meredith, 1995Go). There is no evidence that this nerve is chemosensory or that the human terminalis nerve carries the axons of VSNs (although the two do run together in most mammals), but it may innervate the vomeronasal epithelium (Witkin and Silverman, 1983Go; Wirsig and Leonard, 1986Go).

Best case: (Speculative) If there are VSNs in the human VNO their axons could make their way to the brain singly or in small bundles expressing undetectable levels of S100 protein. The equivalent of the AOB might be present if distorted during normal development so as to be unrecognizable as a separate structure.

Worst case: There is no evidence for nerve–axon connections between any possibly sensory cells in the VNO and the brain and no evidence for an AOB.

Opinion: This is one of the big obstacles to the hypothesis of human VNO function.


   Positive evidence?

 
None of the speculations about vomeronasal chemosensory neurons would be worth much consideration if there were not some positive evidence for a non-olfactory, non-trigeminal chemosensory function located in the region of the human VNO. This evidence comes almost exclusively from the work of Monti-Bloch and colleagues. They report an electrophysiological response to application of small amounts of steroid chemicals confined to the VNO region. Because these studies are supported in part by corporations with a commercial interest in exploiting the findings, the results are widely discounted by the academic community. However, they should be evaluated on their merits. There is no serious error in methodology that is obvious from the published papers, so they have to be taken seriously. There is also evidence in these reports for a systemic physiological response to this stimulation and although anecdotal evidence suggests no conscious response in awake human subjects, there is evidence for an alteration of mood. The physiological evidence is critically evaluated in the next section; the behavioral evidence is considered later.

Physiology

If physiological responses are to be attributed to chemical stimulation of the VNO there must be confidence that the stimuli were indeed confined to the VNO. Since there is no independent criterion for chemicals that stimulate VSNs, the nature of the stimulus is not a guarantor of VNO stimulation. The only published attempts to record responses to stimuli applied selectively to the human VNO come from Monti-Bloch and colleagues. Three types of responses have been reported, local electrical responses, responses from isolated cells and systemic responses. The first type of response is a local negative electrical potential, termed the ‘electrovomeronasogram’ (EVG) (Monti-Bloch and Grosser, 1991Go), recorded from the VNO pit region in awake human subjects. It is named by analogy with the electro-olfactogram (EOG) which can be recorded from the surface of the olfactory epithelium in response to odor stimulation (Ottoson, 1956Go; Getchell and Getchell, 1987Go). Stimuli tested for an EVG response included steroids claimed to be similar to chemicals extracted from human skin, including androstadienones and estratetraenyl compounds, as well as conventional odors. The steroids elicited clear EVG responses; the conventional odors did not. In both cases stimuli were delivered directly to the VNO pit through the inner of a pair of concentric tubes, the outer of which was used to scavenge excess stimulus to prevent spread to other areas of the nose. In control experiments the same stimulator was directed at sites successively further from the pit resulting in a decline of EVG amplitude to undetectable levels a short distance away (Monti-Bloch and Grosser, 1991Go). These results are interpreted as showing that chemosensitivity is restricted to the pit and that the stimulus is restricted to a small region near the tip of the stimulator. The same stimulator directed at the olfactory epithelium allowed conventional odors to elicit an EOG. Several steroids effective in generating an EVG from the VNO failed to produce an EOG response from the olfactory epithelium. The subjects generally reported no sensation from direct chemical stimulation of the VNO, even when an EVG was recorded, but they reported an odor sensation when an EOG was elicited. The authors concluded that the EVG was the summed receptor potential of many VSNs responding to the stimulus. There are problems with this interpretation (see below), but there does appear to be some process located in or near the VNO pit that produces, selectively, an electrical response to small quantities of some chemicals. ‘Vomeropherin’ has been suggested as a name for chemicals that elicit this response and as a general term for substances that stimulate the VNO in any species (Berliner et al., 1996Go). So far, there are no other distinguishing features for such chemicals.

As a second type of response, Monti Bloch et al. have also reported preliminary evidence that bipolar cells aspirated from the human VNO pit show an electrical responses to some ‘vomeropherins’ (Monti-Bloch et al., 1998bGo). These are the EVG-eliciting steroids related to skin chemicals this group has proposed to be human pheromones. These experiments have not been published in a fully refereed report. In view of the extreme sparseness of NSE-expressing human vomeronasal bipolar cells, it seems unlikely that these are the cells involved. If this initial report is confirmed it may throw light on other cells contributing to EVG responses. However, as discussed above, any local VNO response must be communicated to the brain before a sensory communication pathway is established.

Although no anatomical connection has been demonstrated, Monti-Bloch et al. deduce a physiological connection with the brain because stimulus delivery to the VNO pit elicited several systemic responses (Monti-Bloch and Grosser, 1991Go, 1998aGo,bGo). These include changes in blood pressure and heart rate, small but significant changes in hormonal levels (Monti-Bloch et al., 1998aGo) and some changes in mood (Grosser et al., 2000Go). It is important to note that these systemic responses were obtained with the same stimulator used for EVG recordings, which confines the stimulus to the VNO pit. Other studies (Berliner et al., 1996Go) used a different type of stimulator which was not described in detail and for which there were no control experiments to determine stimulus spread. Thus, it is not clear in these experiments that stimuli were confined to the VNO region. Furthermore, repeated stimulus delivery over a prolonged period would make low level stimulation of other nasal sensory systems or systemic uptake of stimulus chemicals more likely. The hormonal changes elicited by steroid chemicals in these studies are not evidence for a physiological connection between the VNO region and the brain and provide no evidence for VNO function.

Physiological mechanisms

Sources of the EVG
The slow negative potential recorded from the VNO pit is claimed to be the summed potentials generated by many sensory neurons responding to chemical stimulation. For the EOG, a similar negative potential recorded from the olfactory epithelium, this is a reasonable explanation. There are hundreds to thousands of olfactory sensory neurons close to the electrode, each contributing a minute amount of current. If the current generators in the human vomeronasal system are the NSE-positive bipolar cells (their lack of demonstrable axons does not disqualify them as local current generators) it is difficult to explain the size of the recorded EVG.

Comparison with the EOG
In olfactory sensory neurons transduction channels open in response to odors producing an inward flow of positive charge into the apical ends of the cells. There is an equal flow of charge out of these cells in the depths of the epithelium. The electrical circuit is completed by current flowing extracellularly from the depths to the surface. The voltage drop along this current path through the extracellular resistance produces a potential difference, recordable extracellularly, between the surface (negative) and the depths (positive). Each responding cell produces a minute current and therefore a minute potential difference, but many cells all oriented in the same direction and activated together sum their currents and generate a correspondingly higher potential difference between the depths and surface. A conventional EOG surface electrode records part of this potential difference due to the small current flowing on a long pathway through the conductive tissues of the head and past the reference electrode of the recording circuit. However, most of the current passes directly through the thickness of the epithelium, through extracellular space and inactive cells. In the fluid-filled VNO current can easily pass from a region of active cells to an inactive region. Where there are very few active cells, especially if they are widely spaced, there are many transepithelial pathways for the current. Resistance is low and little potential is developed. In the case of the human VNO as few as one putative sensory neuron per section has been reported (Trotier et al., 2000
Go), although they apparently did not examine every section. The precise location of the recording electrode in EVG recording experiments is not well described, but its effective recording volume is likely to be biased towards the regions close to the opening (VNO pit). Unless there were a previously unobserved dense accumulation of the bipolar cells close to the opening of the organ, the probability of recording a detectable ‘EVG’ from these cells is very small.

Potential artifacts
Alternative explanations for a chemically selective EVG electrical response include physicochemical artifacts, non-neural biological potentials, such as secretory or vasomotor responses, and, finally, other nerve cells or nerve fibers.

Physicochemical artifacts. These can easily be generated in a system where a bare metal electrode is used to record mucosal surface potentials. A steady DC junction potential due to polarization develops at a bare metal electrode in contact with the mucus surface of the epithelium. Any relative movement, for example by pressure transients during stimulation with a chemical vapor, will change the resistance between electrode and mucus, causing a greater or lesser proportion of the junction potential to be seen by the recording system. This change would appear as a stimulus-dependent electrical signal. However, the reported EVG recordings used a ‘non-polarizable’ silver/silver chloride electrode (Monti-Bloch and Grosser, 1991Go; Monti-Bloch et al., 1998bGo), which should generate almost no junction potential. Artifacts resulting from changes in electrode– mucus coupling could be produced if DC potentials were to arise elsewhere in the recording circuit. However, these kinds of mechanical artifact would not generally depend on the chemical species of the stimulus, whereas the amplitude and time course of the EVG recordings are dependent on the chemical used as stimulus (Monti-Bloch and Grosser, 1991Go). Different potentials could be recorded for different stimuli if the coupling between electrode and mucosa were to change between stimuli, for example when the experimenter adjusted the electrode position or if there were drying of the mucosa with the passage of time. However, it is difficult to imagine that these kinds of changes could produce consistent differences between chemicals by chance, especially if stimuli were repeated in random order, as they should be for such an experiment. The published reports do not give enough detail to judge whether this was done. Chemical species-dependent electrical artifacts can also occur in two other circumstances: if the stimulus chemicals adsorb on the metal electrodes creating transient surface potentials or if the conductive properties of some stimuli change the electrical resistance of the surrounding tissue. In EOG recordings a non-metallic agar/saline bridge can be used to avoid the former problem, but its larger size may have precluded its use for EVG recordings. In any case, the very small amounts of the chemicals used in the published EVG experiments would not be expected to have large effects of these kinds. Thus, in general, physicochemical artifacts seem unlikely as an explanation for the published EVG recordings.

Biological non-neural potentials. These have several possible sources. Secretory potentials are generated when gland cells secrete their contents. This may occur in response to local irritation, to a neural response, that then activates the gland, or, conceivably, through receptor molecules expressed on the surface of the gland cells themselves. There are many glands around the human VNO and many of those empty into the VNO lumen (Trotier et al., 2000Go). Secretory potentials can contribute to the EOG recorded from the olfactory mucosa (Okano and Takagi, 1974Go) and may contribute to the EVG. Blood vessel dilation may also generate a potential from smooth muscle action or may modulate a pre-existing potential due to changes in tissue resistance. Some chemicals entering the nose elicit an immune response from mast cells and other cells in the mucosa (Suzuki et al., 1999Go). Other substances may trigger metabolic breakdown processes (Gu et al., 1999Go). Either of these processes could elicit mucus secretion or dilation of local blood vessels, due to the release of cytokines (short-range extracellular messenger molecules) from the activated cells. Stimulus chemicals that activate nociceptive nerve endings also set off a series of local reactions due to the release of substance P and other cytokines from the nerve endings (Suzuki et al., 1999Go). The effects include secretion and blood vessel dilation. Nasal mucosa tends to be rich in all these mechanisms.

The EVG is reported (again without experimental details) not to be eliminated by topical lidocaine, a local anesthetic, or atropine, an autonomic cholinergic antagonist (Monti-Bloch et al., 1998bGo). None of the processes described above necessarily involves nerve action potentials, so would not be eliminated by blocking nerve transmission with local anesthetics. Atropine would be expected to block some reflex secretory responses and some vasodilation but many autonomic functions, including vasodilation in the VNO (hamster) (Meredith and O’Connell, 1979Go), are not sensitive to atropine. Any potentials generated by any of these mechanisms would have to be fairly rapid to be responsible for the observed EVGs. This (and the EVG insensitivity to local anesthetics) would probably rule out a reflex secretion or vasomotor response that depended on transmission to the CNS and back. Reflex blood flow changes in response to nasal irritants are clearly too slow (see below). Reflex changes due to cytokine release are still a possibility.

Neural responses. Irritating chemicals that stimulate the chemoreceptor nerve endings of the nasal trigeminal system produce a neurogram potential, detectable over wide areas of the nasal septum, that correlates with pain sensations (Kobal, 1985Go; Hummel et al., 1996Go). The potential is strongly reduced by local anesthetics, suggesting the involvement of voltage-gated sodium channels, and (in rats) by capsaicin, suggesting the involvement of small, probably nociceptive, nerve endings. The potential clearly precedes changes in blood flow (Thurauf et al., 1993Go). Whether this potential is generated by propagation of action potentials, by depolarization of the nerve endings, or is the consequence of rapid local cytokine action is not clear. Whether a similar potential contributes to the EVG is not known, although any contribution from action potential generation (or other voltage-gated sodium channel function) seems ruled out by the insensitivity of the EVG to local anesthetics. The other neural system in this region of the nose that is a candidate for the source of the EVG is the nervus terminalis. The terminalis system is concentrated in the VNO region and has been suggested to be chemosensory, but has not been demonstrated to be so (Meredith and White, 1987Go; Fujita et al., 1991Go). There is a reasonably high density of unmyelinated axons in the mucosa below and near the human VNO (Stensaas et al., 1991Go; Jahnke and Merker, 2000Go), some of which could be the unmyelinated terminal branches of trigeminal nerve fibers or terminalis fibers, which are also generally unmyelinated. Depolarization of nerve fibers, especially very fine fibers, generates little extracellular potential. If fibers were in high density and all oriented in the same direction they might be capable of producing a potential detectable at the surface of the mucosa. Bundles containing up to 200 nerve fibers have been reported in the nasal mucosa, but these are not limited to the region of the VNO (Cauna et al., 1969Go) and are most likely trigeminal endings. More than one such bundle might be necessary to generate a detectable potential, especially if the fibers did not all respond together. The overall density of these bundles per unit area of the mucosa was not reported by Cauna et al. and their chemical sensitivity, if any, is completely unknown. In general, nerve fiber endings seem unlikely as generators of a potential like the EVG. However, the trigeminal response to irritants shows that a system whose only peripheral components appear to be free nerve endings can generate a surface potential, although not necessarily by summation of individual nerve potentials alone. Peripheral nociceptive nerve endings that are sensitive to capsaicin, as the trigeminal potential is, are known to release substance P, prostaglandins and possibly other cytokines (Devor, 1991Go). The actions of these substances on surrounding tissues might contribute to the observed response. If the EVG were found to be generated by some of the nerve endings visible in the mucosa a process of that sort would also have to be considered for the EVG potential.

Summary: electrical responses
It is clear that chemical species-dependent potentials could be generated in the neighborhood of the VNO by non-vomeronasal mechanisms. Some of these are ruled out by the nature of the EVG response or by the controls in the published experiments, although some important controls are not described in detail. Trigeminal nerve endings and the components of the immune system are distributed throughout the nose, so responses from these systems should not be limited to the region of the VNO. Glands are localized in the nose, including in the VNO (Stensaas et al., 1991
Go; Trotier et al., 2000Go). Electroneurogram potentials similar to those from the trigeminal system could also appear more localized if there were a concentration of nerve endings in or near the VNO. Contributions from the trigeminal potential itself seem unlikely because it has a different susceptibility to local anesthetics and because the trigeminal system certainly responds to irritating chemicals over a wider area. Nervus terminalis endings are localized to the VNO, but their chemosensitivity is questionable. The report that local anesthetics fail to block the EVG indicates that nerve transmission is not involved, which rules out CNS reflexes. A local response mediated by cytokines is not ruled out. The other possibility is a direct response from cells expressing receptors for the effective chemicals, whether VNO sensory neurons, trigeminal or terminalis nerve endings, non-neural secretory cells or others. Any cellular components capable of generating a detectable potential would have to be clustered and have a common orientation for their individual potentials to sum. VNO sensory neurons, if these are limited to the NSE-expressing bipolar cells, are unlikely candidates because of their sparseness, even if one believes that these cells are VSNs.

Importance of the EVG response
Whatever the source, the reported selectivity of the EVG response is startling. It represents information that, if conveyed to the CNS, could serve a communication function. If the EVG is generated by primary sensory neurons or afferent nerve terminals, the connection pathway to the CNS is obvious and a contribution to chemical communication is likely. If the EVG is generated by secretory cells or other purely peripheral cells the CNS connection is not clear and a contribution to chemical communication more dubious. In either case, EVGs are probably not generated directly by the bipolar cells that express NSE. Perhaps other cells in the human VNO are VSNs with the appropriate sensitivity and geometry, but, if so, they are yet unrecognized.

Best case: The local electrical response is from VNO region chemosensory cells, but these are unlikely to be the too-sparse bipolar cells. Systemic responses to stimulation restricted to the VNO pit constitute physiological evidence for a chemosensory function in this region

Worst case: (Speculative) The local response is an artifact, albeit surprisingly dependent on the nature of the stimulus, perhaps because of electrode movement between stimulations. Alternatively, the response could be from non-chemosensory cells with no connections to the brain. Systemic responses could be due to leakage of stimuli to the olfactory area.

Opinion: The EVG is the best evidence for a selective chemosensory process in the VNO region. Systemic responses to restricted VNO region stimulation are an important stumbling block for the hypothesis that there is no special chemosensitivity in this region.


   Function: evidence from chemical communication?

 
There is fairly clear evidence for chemical communication among humans. The most notable example is a trend towards synchronization of menstrual cycles in women who live together (McClintock, 1971
Go). Stern and McClintock have recently deduced the presence of two substances that can mediate this response when extracts of skin secretions are placed on the upper lip (Stern and McClintock, 1998Go). Thus, the signals are most likely to be airborne chemicals. The trend towards synchronization arises from either shortening or lengthening of the cycle by secretions produced at different phases of the donor’s cycle [but see the comment by Whitten (Whitten, 1999Go)]. The substances involved are unknown and although the effect does appear to be chemosensory, there is no evidence that it is due to vomeronasal sensory input. Jacob and McClintock have also recently reported a human behavioral response to odor; changes in mood elicited by androstadienone and 1,3,5(10)16 estratetraen-3-ol (Jacob and McClintock, 2000Go). These are substances that elicit sexually dimorphic EVGs and are related to skin chemicals claimed to be human pheromones. Jacob and McClintock report the maintenance of a more positive mood in women in the presence of androstadienone under circumstances where control subjects showed an increasingly negative mood. The response cannot be attributed to the vomeronasal system because the stimuli were placed on the upper lip, not confined to the VNO. Grosser et al. also report significantly less negative mood in subjects exposed to androstadienone than in control subjects (Grosser et al., 2000Go). In their experiments androstadienone was applied directly to the VNO, a much better case for vomeronasal mediation. However, as with the EVG, responses due to stimulation in the region of the VNO are not necessarily mediated by VSNs.

Whether any of these findings are evidence for human pheromones is a different question. None of them meet the test for pheromone communication proposed below, i.e. evidence that the communication is beneficial (in the evolutionary sense) to both sender and receiver. The subjects in these studies had no conscious perception of odor stimulation, which could be a feature of vomeronasal input although not a sine qua non for pheromonal communication. The suggestion that vomeronasal input might be unconscious (Lloyd-Thomas and Keverne, 1982Go) comes in part from observations of vomeronasal system connections in the rodent brain. There are close connections with the amygdala and limbic system (Halpern, 1987Go; Meredith, 1991Go), the seat of emotional, hormonal and autonomic control, but there are only indirect connections with the cerebral cortex, generally considered to be the site of consciousness. The main olfactory system in general has good connections with cerebral cortex, but also has connections to the amygdala. In hamsters pheromonal information from the main olfactory system in sexually experienced animals appears to be transferred to the vomeronasal pathway at the amygdala (Meredith, 1998Go). In this case the olfactory information appears to be a back-up for a primary vomeronasal communication system. However, in the cases where main olfactory input is the only important information on pheromones we still have no idea whether information about main olfactory pheromones has access to the cortex or is routed through the amygdala and basal forebrain. Thus, a chemosensory communication that does not engage consciousness, if it could be proven, is not diagnostic for vomeronasal participation. A chemosensory response in the human brain without any conscious perception of stimulation has been identified by fMRI using another ‘vomeropherin’ steroid, estra-1,3,5(10) tetraen-3-yl acetate, related to substances extracted from human skin (Sobel et al., 1999Go). Vomeronasal involvement in this response is unknown, since the stimulus was not confined to the organ.

Other examples of potential chemosensory communication are discussed by Preti and Wysocki in a comprehensive review (Preti and Wysocki, 1999Go). They conclude that chemical communication does occur and are willing to call the chemical mediators pheromones in some cases. Preti and Wysocki’s conclusions are based on specific examples, but a similar conclusion would not be outrageous on basic principles. Intra-specific chemical communication, some of which is vomeronasal and some olfactory, is a common feature in land mammals. Higher primates have highly developed visual systems and reduced olfactory systems, but still use olfactory information. It would seem surprising if all olfactory/chemosensory communication were lost. The fact that chemical communication does not seem to be a strong determinant of human behavior is not a good logical argument for dismissing vomeronasal function, as seems to be implied by Keverne (Keverne, 1999Go), anymore than it is for dismissing olfactory function. Sensory input of any kind in humans, unless signaling imminent danger, is often subordinate to experiential and cultural factors. Chemical communication does appear to persist despite its apparently minor impact. Stoddart has proposed that there might be evolutionary pressure for loss of human vomeronasal function (Stoddart, 1991Go). He speculates that it was important for males in early hominid groups not to be able to detect the time of ovulation in females. Whatever its anthropological merit, this argument is logically circular in the context of an evaluation of VNO function because it starts with the premise that there is no human VNO. It also assumes that detection of ‘pheromones’ signaling reproductive state would be a vomeronasal function.

Among species where some chemical communication can be assigned to the vomeronasal sensory pathway there are a number of examples where the signals appear to be non-volatile and to be transmitted by direct contact between receiver and stimulus source (Meredith, 1983Go; Clancy et al., 1984Go). However, there is no requirement that vomeronasal chemoreceptors be stimulated only by non-volatile chemicals. Nor would the demonstration of a non-volatile chemical signal be any assurance that the vomeronasal system were involved.

Best/worst cases: There is nothing to be learned about vomeronasal function, whether in humans or other species, from the existence of chemical communication per se or from its features, such as involvement of volatile versus non-volatile chemicals or the access of information to consciousness. There are other sensory systems that could be involved.


   Pheromones

 
What is a pheromone and is it a well-defined, scientifically useful concept? The term pheromone was coined to describe a chemical substance which carries a message about the physiological or behavioral state of an insect to members of its own species, resulting in ‘a specific reaction, for example a definite behaviour or a developmental process’ (Karlson and Luscher, 1959
Go). It is clear in the original description, and in a later more extensive review of examples (Karlson and Butenandt, 1959Go), that this was to be real communication, beneficial to the sender and, by implication, to the receiver. Karlson and Luscher state: ‘the organism . . . creates for itself a means of communication . . .’ (Karlson and Luscher, 1959Go). We can be sure that the authors did not mean that the individual organism created this capacity, but that it was established and maintained by natural selection. This would require that the communication contributed to evolutionary ‘fitness’ for both sender and receiver. If this mutual benefit requirement is included as an explicit part of the definition (Rutowski, 1981Go; Meredith, 1983Go), the application of the term becomes more restricted but more scientifically useful. Many examples of ‘a specific reaction’ to biological chemicals are then excluded from the category of ‘pheromone communications’. Among these non-pheromone responses are intra-specific predation and chemical defense, where there is clear benefit either only to the receiver or only to the sender. Inter-specific communication could be mutually beneficial, for example where chemosensory information about defense chemicals benefits the receiver by allowing avoidance. Nevertheless, there seems to be some advantage to our communication in arbitrarily limiting the term pheromone to intra-specific communication.

Following Karlson and Luscher’s suggestion that responses could be behavioral or developmental, later authors have classified pheromone communications into two types: priming pheromones and releasing or signaling pheromones.

Priming pheromones produce a change of state in the receiver, usually a change in hormonal secretion that primes the animal for a later response. Examples include the acceleration of puberty in immature female mice that brings them into reproductive condition in the presence of chemical signals from mature males (Vandenberg, 1983Go). In this case the mutual benefit is clear, and a good case can be made for many other priming pheromonal communications in mice. The mutual suppression of estrus in group housed females (the ‘Lee–Boot Effect’) (van der Lee and Boot, 1955Go) conserves the energy normally put into cycling when there is no possibility of pregnancy. A suppression of estrus also occurs in fasting females where energy conservation is essential (Wade and Schneider, 1992Go). In the presence of male stimuli, group housed females return to estrus cycling (the ‘Whitten Effect’) (Whitten, 1959Go), clearly a mutually beneficial response. Reproductive suppression in subordinate females, as may occur in some primate species (Barrett et al., 1993Go), may also involve a conservation of metabolic effort until more favorable circumstances arise. In cases where the subordinate and dominant females are genetically related there might be some increase in inclusive fitness (inclusive fitness takes into account an individual’s contribution to the reproductive success of related individuals that carry some of the same genes).

The other class of pheromones, releasing pheromones, were originally considered to release a stereotyped behavioral pattern that required no further information for its completion. This concept seemed inappropriate for mammals, where responses are often modified by experience or other contingencies, and behavioral responses are now said to be elicited by ‘signaling’ pheromones (Bronson, 1971Go, 1976Go; Albone, 1984Go).

Preti and Wysocki examined reports of human pheromone communication. They concluded that there is evidence for priming pheromones in humans, including the data on menstrual cycle shifts (although the latter do not clearly meet the mutual benefit criterion proposed here) (Preti and Wysocki, 1999Go). They did not find solid evidence for signaling pheromones but they point out that mammalian, and especially human, behavior is influenced by many factors. An immediate unvarying response to any stimulus should not be expected. Thus, signaling pheromones might communicate information that alters an individual’s probability of responding without necessarily evoking an immediate observable response. Perhaps we don’t need to distinguish categorically between priming and signaling communications: both are essentially informational. Furthermore, if we concentrate on pheromone communication rather than pheromone chemicals, we avoid definitional problems associated with chemicals that have different meanings in different contexts or to different individuals, for example mature versus immature or male versus female. The fact that the same chemicals may be used by different species, whether or not in different combinations or different circumstances, is also not a problem.

It can be argued (Beauchamp et al., 1976Go) that there is no need for a special term for mutually beneficial chemical communication, but, as emphasized by Karlson and Luscher (Karlson and Luscher, 1959Go), some distinction between communication and a casual use of chemosensory information does seem a useful distinction. The term pheromone is not going to disappear so long as it holds the public fascination. Its use for a class of chemicals that communicate information seems reasonable, but the definition is important if the term is to be useful in scientific discourse. Too rigid a definition can make its applicability to real situations so limited that it is useless. We know that even archetypal insect pheromones are not unique chemicals used by single species, as supposed in some definitions [see discussions in Beauchamp et al. and Albone (Beauchamp et al., 1976Go; Albone, 1984Go)]. Similarly, too broad a definition devalues the term and also makes it useless.

The essence of the concept is that a particular chemical or complex of chemicals communicates meaning and, thus, must be identified. Non-specialist functions of mammalian olfactory systems may involve a simple association between a complex of chemicals and an external situation, permitting later recognition of similar situations. Particular chemicals may be associated with particular objects, but there may be no necessity for the chemicals to be identified, and the associations can be reassigned. This mechanism is less suitable for communication where the messages have special meanings. Preprogrammed meaning may be assigned to odors in other contexts, especially in invertebrates, where individuals may be adapted to finding and consuming host plants using specialized receptors (Rostelien et al., 2000Go). These are not pheromone communications because they are not mutually beneficial and not intra-specific. Odor communication between flowers and pollinating insects is mutually beneficial, but I would not label it pheromonal because it occurs across species, even though its evolutionary mechanisms may be similar to those maintaining intra-specific mutually beneficial communication.

The mutual benefit criterion for pheromone communication does not exclude learned responses, especially the imprinting type, where meaning is assigned in some special circumstance. It does imply that meaning is not infinitely reassignable; that it is not just an association even though there are instances where arbitrary odors can be substituted for preprogrammed stimuli. For example, newborn rabbits exposed to a commercial perfume in association with their first feeding can use the odor as information to elicit the nipple search behavior normally elicited by the mother’s nipple pheromone (Hudson, 1985Go). In this case the chemical is not a pheromone although a response normally elicited by pheromonal communication has been linked to it by conditioning. The response to the natural pheromone does not require conditioning. The plasticity of the mammalian nervous system in the assignment of input/output routing extends to normally stereotyped relationships such as these responses or the eye blink, which is normally elicited by an air puff but can be conditioned to a tone.

The mutual benefit criterion for pheromones also does not exclude emotional (mood) changes as a valid response, even if these do not immediately affect overt behavior. We know that in humans mood can affect future behavior (a sign of information transfer) and reliable biases in behavior could have evolutionary consequences. On the other hand, a change of mood on exposure to a human-derived chemical (Grosser et al., 2000Go; Jacob and McClintock, 2000Go) does not adequately define a pheromone. There are many biological chemicals that can be expected to evoke behavioral and mood changes. Some of these responses, such as avoidance and disgust with fecal and body odors, may be culturally determined. Some benefit to the receiver in avoiding parasite transmission may be associated with avoidance of fecal odors, but a similar benefit with respect to general body odors is less likely, and a benefit to the sender in either case seems doubtful if no definite message is transmitted.

Identifying mutual benefit in a given case is not always easy, but the criterion provides a conceptual framework for understanding the establishment of a chemical communication. If there is no communication there seems no reason to use a special term. Where a mutual advantage does not seem reasonable, communication is suspect.

Whatever the definition of pheromone, there is no evidence that pheromones are necessarily detected by the VNO. Several recent examples in animals with well-developed VNOs make this clear. The response of newborn rabbits to the mother’s nipple (Hudson and Distel, 1986Go), referred to above, and the standing response of a receptive female pig to the male’s pheromone (Dorries et al., 1997Go) both depend on the main olfactory system. The recognition of newborn lambs by ewes also appears to depend on the main olfactory system (Levy et al., 1995Go), although a vomeronasal contribution has also been reported (Booth and Katz, 2000Go). Thus, even if an authentic pheromone response were to be documented in humans, that would not be evidence for a functional VNO.

Furthermore, one of the prime examples of main olfactory pheromones, nipple search behavior in rabbits, appears not to be learned, although the same response pattern can be conditioned to arbitrary odors. A ewe’s recognition of her lamb is learned during the first few hours after parturition. The recognition of a mate’s pheromone signature in the pregnancy block or ‘Bruce effect’ in mice also appears to be learned, but this is a vomeronasal process. It may well be in both of these cases that the learning involved is imprinting of a particular combination from a limited set of signals. Nevertheless, we cannot use the preprogrammed unlearned nature of a response to a chemical signal as diagnostic of vomeronasal involvement.

Best case: The existence of a functional VNO in humans would not be ruled out either by the presence or the absence of pheromone communication in humans nor, if present, by any of its features, such as learned versus unlearned responses.

Worst case: Vomeronasal function is not necessary to explain any aspect of chemical communication in humans, nor is it necessary for pheromonal communication.

Opinion: The term ‘pheromone’ is useful if defined in the context of mutually beneficial pheromonal communication. Chemical communication occurs in humans. Whether it is pheromonal in this sense remains to be established. The presence or absence of pheromones and pheromonal communication is independent of the existence and/or functionality of a human VNO.


   Summary: evidence for human vomeronasal function

 
Best case: VNO is a minor but not insignificant contributor to human communication. More work by independent groups is needed to confirm the reported electrical and hormonal responses. The expression of a vomeronasal-type receptor gene in humans raises the possibility that such genes may underlie chemosensitivity in the vomeronasal region.

Worst case: The VNO is absent or if present is not chemosensitive nor necessarily functional in communication. The evidence for chemosensitivity is poorly documented and has not all been subject to effective peer review. The evidence for a communication function could be artifactual.

Opinion: The EVG constitutes evidence for a selective and sensitive response to human-derived chemicals located in the region of the VNO. Systemic autonomic responses and emotional changes elicited by stimulation in this region suggest some chemosensitivity, even though the anatomical substrate is difficult to demonstrate and seems unlikely to be conventional VSNs. If we didn’t have the positive evidence from EVG, autonomic and psychological responses, reasonable scientific judgment would assign the role of detecting human-derived chemicals that might be involved in chemical communication to the main olfactory system. However, ignoring the evidence for vomeronasal function because most of it comes with commercial baggage is not a rational scientific response in the absence of evidence for error, bias or fraud. An independent investigation is required to test the findings and assumptions of the original reports, with the appropriate controls and a full description of experimental details. This cannot be done within the pages of this or any journal. It requires laboratory time.

 


 

Rambler's Top100