Refinería Xinjiang China Xiaodong Qiu / Moment / Getty Images Para ayudar a combatir la contaminación que ha resultado del auge industrial moderno de China, una estación de monitoreo ambiental en la provincia de Guangdong del país está recurriendo a un método antiguo de detección:el humano sentido del olfato . Doce profesionales capacitados han pasado su tiempo en laboratorios, expuestos a una variedad de gases nocivos que plagan la ciudad de Panyu, debido a sus abundantes fábricas y vertederos de basura, en un esfuerzo por detectar perfiles de olor.
En este articulo, aprenderemos cómo la nariz y el cerebro humano detectan y diferencian los olores, construye perfiles o recuerdos olfativos, y cómo los científicos están utilizando dispositivos electrónicos y robots con olfato artificial.Galería Calentamiento Global
Cortesía de Dan Eckstein / Picture China
Debido a su gran población y al auge industrial actual,
China está preparada para convertirse en uno de los mayores contaminadores del mundo.
Hasta la próxima
Liu Jingcai, el líder del equipo olfativo y el subdirector de la estación de monitoreo, dijo al periódico China Daily que el entrenamiento no les ha dado exactamente a los miembros del equipo la oportunidad de usar sus habilidades olfativas para detenerse y oler las rosas. "El trabajo es bastante desagradable, ", dijo Liu." Tenemos que permanecer en un laboratorio oliendo esos horribles gases repetidamente [Fuente:China Daily].
Los miembros del equipo han sido capacitados para distinguir entre los olores de contaminantes ambientales dañinos y simplemente objetables, pero inofensivo, hedor. Tienen a su disposición equipos electrónicos sensibles (más sobre este próximo) que pueden detectar la densidad de gases nocivos en el aire. Pero los rastreadores chinos tienen una clara ventaja sobre las máquinas:los humanos no solo pueden detectar gases nocivos, también podemos mostrarles reacciones físicas, haciendo que la presencia de los gases en la atmósfera sea mucho más evidente.
Dado que nuestro sentido del olfato se reduce en sensibilidad a medida que envejecemos, El equipo de olfateo profesional se someterá a una recertificación cada tres años para asegurarse de que sus miembros aún posean las habilidades olfativas óptimas.
Pero mientras caminan por Panyu en busca de contaminantes, ¿Cómo será exactamente el equipo capaz de distinguir los olores que encuentren? En la siguiente sección, Descubriremos cómo el cerebro humano detecta las diferencias.
Contenido
Podemos dar por sentado nuestro sentido del olfato, pero exactamente cómo olemos es un tema de gran debate e investigación entre neurólogos y fisiólogos. La ciencia tiene un buen manejo de exactamente cómo se lleva a cabo el proceso del olfato una vez que el olor pasa por los receptores olfativos; es el principio y el final del proceso lo que ha dejado perplejos a los investigadores.
Durante muchos años, Los científicos han sabido que los diferentes nervios que componen el paquete olfativo son especializados. Cada uno de ellos responde solo a los tipos de moléculas con las que están diseñados para interactuar. Imagine un banco de buzones de correo frente a una oficina de correos:uno es para correo medido, uno es para correo local, y uno es para correo de fuera de la ciudad. Cada uno sigue siendo un buzón y cada uno acepta correo, pero sus propósitos individuales son enrutar un tipo específico de correo a una ubicación específica, al igual que los nervios en los haces olfatorios que se encaminan a un receptor de molécula específica.
Cortesía de A Review of the Universe
Un diagrama de los componentes del proceso olfativo.
Cualquier molécula, mientras sea volátil (lo que significa que se evaporará aproximadamente a temperatura ambiente), tiene el potencial de ser un olor, o una molécula que podemos sentir a través del olfato. Una vez que un odorizante se une a los receptores de la nariz, el potencial de la molécula como odorizante se hace realidad. La teoría más aceptada ha sido que cada uno de nuestros aproximadamente 350 receptores olfativos tiene ciertas estructuras que pueden ser activadas solo por ciertos tipos de moléculas. basado en la forma de la molécula. Pero esta teoría del candado y la llave [Fuente:Neurophilosophy] tiene un problema logístico importante:hay moléculas con la misma forma y estructura que tienen olores totalmente diferentes.
Investigaciones más recientes sugieren que la interacción entre los olores y sus receptores olfativos se basa en un proceso físico mucho más sublime. Enraizada en física cuántica , esta teoría reciente dice que la interacción se basa en la reacción provocada en los receptores por las vibraciones de la estructura atómica de una molécula olorosa. El receptor reacciona a las vibraciones de la molécula, y esta respuesta desencadena la transmisión de información olfativa a lo largo del sistema olfativo. ¡Presto! El rastreador chino puede erradicar una sustancia química dañina.
Pero esto solo explica cómo interactuamos químicamente con las moléculas de olor. La mayoría de los olores que conocemos están formados por combinaciones de moléculas de olor. Entonces, ¿cómo creamos nuestra percepción de los olores, ya sean olores "buenos" o "malos", y por último, ¿Cómo puede un olfateador distinguir entre un olor y otro?
Cada vez es más claro para los investigadores que los procesos de detección de olores y percepción de olores en nuestro cerebro pueden diferir. Un estudio de la Universidad Northwestern ha concluido que la estructura de una molécula de olor no necesariamente afecta la codificación olorosa que tiene lugar en el cerebro. La codificación de olores es el término que describe cómo nuestros cerebros clasifican los olores en diferentes categorías. Los investigadores descubrieron que puede ser una combinación de diferentes procesos que trabajan en conjunto lo que permite que tenga lugar esta codificación odorífera.
Estos mismos investigadores también han determinado que nuestro recuerdos olfativos codificados , o perfiles de olor creados a partir de la exposición, puede cambiar cuando encontramos información nueva o adicional sobre un olor [Fuente:Northwestern University]. Por ejemplo, oler una flor de gardenia una vez puede crear un recuerdo olfativo que se puede activar cuando vemos una planta de gardenia desde lejos, pero las sucesivas inhalaciones de una gardenia pueden aclarar y agregar complejidad a nuestra impresión original del aroma de la flor.
En la siguiente sección veremos los efectos de la contaminación que huele a los humanos.
A la mayoría de nosotros no nos pagan por detectar contaminantes con la nariz. Por lo general, aprendemos sobre los olores de nuestro entorno a través de la exposición casual a lo largo del tiempo. Pero el enfoque del gobierno chino para entrenar a sus rastreadores es más agresivo y enfocado. Al exponer a los miembros del equipo a los olores en un laboratorio durante largos períodos de tiempo, las ideas de los olfateadores sobre un olor se refinan más rápidamente, similar a un conocedor de vinos que detecta las notas, o perfiles de olor, de una copa de Chardonnay.
Cortesía de Chris Harvey / Dreamstime.com
El sistema olfativo humano
es muy sensible a los productos químicos
y contaminación.
Pero inhalar azufre y otros productos químicos nocivos puede ser extremadamente dañino para la salud de los seres humanos. Entonces, mientras que los chinos emplean humanos para encontrar contaminación, Los científicos de otras partes del mundo buscan tecnología en forma de instrumentos electrónicos.
HowStuffWorks desea agradecer al Dr. Ricardo Araneda de
El elefante en la habitación sobre los rastreadores de contaminación chinos es que esos rastreadores son humanos. Esto significa que su trabajo encontrará dos problemas. La primera es que su sentido del olfato se deteriorará con el tiempo. La segunda es que inhalan sustancias químicas nocivas para ganarse la vida. El primer problema se puede solucionar contratando rastreadores de reemplazo, pero el segundo problema podría provocar problemas de salud e incluso la muerte de los olfateadores.
En la siguiente sección, veremos cómo se utilizan los robots y los dispositivos electrónicos en el olfato artificial.
Vimos anteriormente que los rastreadores humanos de China tienen una ventaja sobre los instrumentos electrónicos sensibles:como humanos, tenemos reacciones físicas que corroboran la existencia de contaminantes. Pero el uso de instrumentos electrónicos elimina la necesidad de exponer a los humanos a contaminantes dañinos. Para tal fin, la ciencia busca nuevas formas de utilizar la tecnología para encontrar la contaminación y determinar su concentración.
Cortesía de NASA / JPL-Caltech
La NASA ha desarrollado su dispositivo Electronic Nose (ENose) de tercera generación. El Jet Propulsion Lab (JPL) de la agencia espacial creó el dispositivo para ayudar a detectar fugas de amoníaco a bordo del transbordador espacial. La NASA usa amoníaco como conductor de calor en las tuberías de los transbordadores. El amoníaco puede ser fatal si uno se expone a él en estado gaseoso, y si gotea, significaría la perdición para los astronautas. Para defenderse de un desastre como este el ENose se está desarrollando para su uso en el espacio para detectar fugas como esta desde el principio, antes de que la concentración del gas alcance un nivel mortal.
La ENose se basa en la estructura del sistema olfativo humano. El dispositivo utiliza películas de polímero para detectar y reaccionar a moléculas, muy parecido a los diminutos, receptores similares a pelos en los extremos de nuestros nervios olfativos. Luego, estas reacciones son interpretadas por la máquina.
Un artículo sobre ENose que aparece en el sitio web de la NASA informa que el dispositivo es tan sensible que puede oler un fuego eléctrico antes de que estalle y puede diferenciar entre Coca-Cola y Pepsi [Fuente:NASA]. Incluso los rastreadores chinos tendrían problemas haciendo eso.
Cortesía de Natalie Jeremijenko,
Jeffrey Warren y Mike Kai
Los perros robóticos están encontrando un nuevo propósito
como detectores de contaminantes. Los perros'
los microchips están siendo adaptados para
detectar compuestos volátiles en el aire.
La creación de Natalie Jeremijenko, un profesor de la Universidad Estatal de San Diego, El proyecto comenzó como una forma no solo de olfatear contaminantes de manera segura, sino también para concienciar sobre los peligros ambientales que plantean estos contaminantes. El proyecto ha despegado, con laboratorios de modernización que están surgiendo en todo el país en Idaho, Nueva York y Florida.
Pero los sensores utilizados en el Proyecto Feral Dog tienen un largo camino por recorrer antes de alcanzar el ENose. Mientras que los sensores de los perros robóticos pueden captar compuestos en 100 partes por millón, Los sensores ENose son capaces de detectar tan solo una parte, que es solo una molécula, por millón.
Para obtener más información sobre el Proyecto Perros Salvajes y un video con la liberación de un perro robot, consulte los enlaces en la página siguiente.
Siempre ha habido un aspecto de los detectores de contaminación en la provincia de Guangdong al que nunca he podido llegar al fondo:¿por qué utilizar a los humanos? Me pregunté sobre eso cuando escribí el artículo, así como cuando creé un episodio de podcast "Cosas que debes saber" en él, y todavía me pregunto sobre eso. Todo el daño concomitante que conlleva exponer deliberadamente a los humanos a la contaminación del aire, y no solo eso, pero hacer que respiren profundamente como su trabajo, parece al menos peligroso, si no totalmente innecesario. En la cuarta sección, Hice una crónica de una serie de sensores mecánicos que podrían funcionar tan bien y en realidad mucho mejor que los detectores de contaminación humana. Entonces, ¿Por qué usar a la gente?
Este fue mi primer artículo para HowStuffWorks.com. Fue un artículo de prueba, actualmente, el que me contrató, así que tengo una afinidad real por este. La investigación también proporcionó mi primera introducción al hecho fascinante de que la ciencia no sabe cómo experimentamos la sensación del olfato. Conocer las teorías del olfato de las que hablo en este artículo también me expuso a lo mucho que nos queda por aprender.
Fuentes
Cosas que necesita saber
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