3.4.2017

Tuoksuja voisi lähettää kuten puhetta puhelimessa

Tampereen yliopiston laboratoriossa pienestä putkesta tuoksuu jasmiini. Tämä tuoksu on tehty synteettisesti, alkuperäistä tuoksua kopioiden.

Vuorovaikutteisen teknologian professori Veikko Surakalla on iso visio. Tuoksuja pitäisi voida lähettää paikasta toiseen kuten puhetta puhelimessa. Tällöin alkuperäisellä paikalla tietokoneeseen yhdistetty keinonenä muodostaisi leijuvasta tuoksusta sähköisen jäljen, jälki kulkisi digitaalisena koodina verkon kautta vastaanottajalle ja vastaanottajan paikalla tuoksukone tuottaisi vastaavan tuoksun uudestaan saamansa koodin mukaisesti. Digitoitua tuoksua voisi myös toisintaa myöhemmin muualla aina kun olisi tarve.

Tuoksut ovat esimerkiksi ilmassa leijuvia kemikaaleja, joihin reagoidaan etupäässä nenäontelon katossa sijaitsevissa hajusoluissa. Kun kemikaalin hajumolekyyli koskettaa hajusolua ja kiinnittyy solun reseptoriin, lähtee hajusta hermoimpulssi aivoihin. Reseptoreita on erilaisia ja ne tunnistavat eri kemikaaleja. Siksi pystymme tunnistamaan ainakin 10 000 hajua, erottelemaan ehkä jopa miljardi tuoksua.

Tuoksut ovat monimutkaisia kemikaaliyhdistelmiä

Kun tuoksuja lähetettäisiin etäisyyksien yli, keinonenän avulla kerätään ensin tieto hajun tuottavista aineista, jotka ovat ilman seassa kaasumaisena tai pieniin vesipisaroihin liuenneina. Tieto kemikaaleista kulkisi tietoverkkojen yli vastaanottavaan päähän, jossa tuoksugeneraattori höyrystää vastaavat kemikaalinesteet kaasuksi, sekoittaa keskenään ja puhaltaa ilman seassa vastaanottajan haistettavaksi.

Tampereen yliopiston professori Veikko Surakka näyttää, mistä tunnistettava ilmanäyte menee keinonenään. Musta keinonenä eli eNose tunnistaa sisään menevästä ilmasta, mitä tuoksumolekyylejä ilmassa on. Tunnistuksen jälkeen ilma siirtyy sinikorkkiseen pulloon aktiivihiilen puhdistettavaksi.

Tuotettua tuoksua pitää ensihuurujen tuottamisen jälkeen yleensä edelleen säätää. Tuotettua kaasua päästetään ihmisen nenän lisäksi uudestaan myös paikalliseen keinonenään. Ihmisen ja keinonenän palautteen avulla tekoäly säätää tuotettua hajua vastaamaan tarkemmin alkuperäistä tuoksua.

Tuoksugeneraattori ottaa vastaan digitaalisen tiedon tuoksun koostumuksesta ja tuottaa sen perusteella tuoksua uudestaan. Tuoksukemikaalinesteet höyrystetään ja kaasut sekoitetaan yhteen ilmaan haisteltavaksi saadun tuoksureseptin mukaan.

Surakka on kuitenkin erittäin hyvin tietoinen tavoitteen vaikeudesta. Pehmeän aamukahvin tuoksu virkistää meitä vähintään 600 kemikaalin muodostamana kaasuna. Jasmiini on tutkijoiden suosikkituoksu laboratoriossa, koska se on vain 11 kemikaalin cocktail. Näistäkään kemiallisista aineista ei tarvitse käyttää kuin kolmea, jotta saadaan aikaan jo suurin piirtein jasmiinilta tuntuva tuoksu.

Laboratoriossa Surakka kumartuu tuoksuputken päälle kokeilemaan nyt tuotettua hajua.

-          Kyllä se nyt ihan jasmiinilta tuoksuu, hän sanoo hymyillen.

Mutta kemikaalien tunnistaminen ja uudelleen tuottaminen on vasta osa työtä. Suuri ratkaistava mysteeri on aina kemikaalien keskinäinen sekoitussuhde. Reseptin sekoitussuhteet ratkaisevat, tuleeko uudesta tuoksusta alkuperäisen kaltainen vai jotain aivan muuta. Hieman väärä sekoitussuhde voi olla yksi syy siihen, että vaikka keinonenä tunnistaisi tuotetun tuoksun alkuperäisen kaltaiseksi, ihminen ei silti välttämättä koe tuoksua samaksi.

Tampereen yliopiston professori Veikko Surakka tarkastaa, muistuttaako tuoksugeneraattorin tuottama haju tarpeeksi jasmiinin tuoksua.

Tuoksut ohjaavat meitä

Hajuaisti on vähiten tutkittu aistimme eikä tuoksujen merkitystä ole vielä kunnolla ymmärretty. Haistamme kuitenkin paljon paremmin kuin ymmärrämme – emme usein vain osaa kuvata, mitä haistamme.

Kokeissa ihmiset erottavat pelkäävän ihmisen tuoksun rentoutuneen henkilön tuoksusta – osaamatta sanoa, miten tuoksut eroavat toisistaan. Tuoksut ohjaavat meitä rakastumaan, pakenemaan ja hyökkäämään. Ne ohjaavat ruokahaluamme, makujen kokemista ja vireystilaamme. Tulkitsemme ilmeisesti hajujen avulla jopa kasvonilmeitä, kun ne ovat moniselitteisiä.

Hajuaisti on vanhin aistimme ja parempi erottelemaan kuin näkö- tai kuuloaisti. Vaikka esimerkiksi koiralla on hajusoluja noin sata kertaa enemmän kuin ihmisellä, myös ihmisen hajuaisti on yllättävän hyvä.

Hajut voivat myös antaa meille yllättävän tarkkaa tietoa. Moni asia muuttaa ilmaan haihtuvia yhdisteitä, joita keinonenä pystyy jo mittaamaan. Esimerkiksi eturauhassyöpää on pystytty jo tunnistamaan virtsasta haihtuvista yhdisteistä.

Ikä voi heikentää hajuaistia

Elämistä yllättävästi ohjaava hajuaisti voi heikentyä useista syistä. Runsas tupakointi tekee tuhoa hajusoluissa. Allerginen nuha, nenän limakalvojen ja nenäonteloiden tulehdukset heikentävät kykyämme tuntea maailmaa tuoksujen perusteella.

Hajuaistiamme voi heikentää myös ikä. Kun vuodet vierivät, hajusolujen määrä vähenee eivätkä solut uusiudu yhtä vauhdikkaasti kuin nuorena. Yksilöiden kesken erot tässä ovat kuitenkin suuria.

Koska hajuaistimus – kuten muutkin aistimukset – käsitellään aivoissa, heikentävät hajuaistiamme myös monet aivoissa vaikuttavat sairaudet. Alzheimerin tauti, Parkinsonin tauti, aivovamma ja aivokasvain saattavat kaikki saada meidät haistamaan huonommin.

Teksti, video ja kuvat: Visa Noronen

Viimeksi muokattu 2.6.2017

Tietysti.fi on Suomen Akatemian sivusto, joka kertoo yleistajuisesti Akatemian rahoittamasta tutkimuksesta sekä tieteestä ja tutkimuksesta yleensä. Sivuille kootaan muun muassa tutkijahaastatteluita, tieteen yleisötapahtumia, tiedeuutisia ja tutkimuksesta kertovia taustajuttuja.

Seuraa meitä:

Ota yhteyttä

Suomen Akatemian viestintä
terhi.loukiainen@aka.fi

Lisätietoja Suomen Akatemiasta www.aka.fi