Der unterschätzte Sinn

Der Mensch ist eben doch ein Nasentier. Riechen, das bedeutet Genießen und Ekeln, Lieben und Hassen, Erinnern und Vergessen. Vielleicht könnte man es so sagen: Gerüche geben der Welt Farbe.

Freilich: Die Nase ist ein Stiefkind unter den Sinnen. Viele sprechen von der Bedeutung des Sehens. Kaum jemand redet vom Riechen. „Die Nase ist ein unterschätzter Sinn“, urteilt der Geruchsforscher Thomas Hummel von der HNO-Universitätsklinik in Dresden. „Vielleicht liegt das daran, dass Gerüche nicht im Vordergrund des Lebens stehen und oft nur unterschwellig wirken.“

Unwichtig seien die Düfte deshalb mitnichten, fügt Hummel hinzu. Mit der Nase spüren wir Menschen, Städte, Jahreszeiten. Mit der Nase erkennen wir Brandgeruch und verdorbene Wurst. Zwar sind einfache Geschmacksempfindungen wie süß und sauer, salzig und bitter auch ohne den Riechsinn möglich, denn sie werden über eigene Nerven von der Zunge vermittelt. Doch der eigentliche Essensgenuss – das Aroma der Speisen – entsteht in der Nase.

Man stelle sich vor: der zarte Duft von dunkler Schokolade. Oder: die schneidende Schärfe von reifem Schimmelkäse. Thomas Hummel will die These nicht gelten lassen, der Mensch sei ein bedauernswerter Mikrosmat – ein Nasen-Zwerg.

Tatsächlich scheint sich der Blick der Wissenschaftler auf den Geruchssinn zu wandeln. Lange Zeit hätten Mediziner das Riechen im Grunde nicht ernst genommen, kommentierte einmal die amerikanische Psychiaterin und Geruchsforscherin Susan Schiffman – weil es als „niederer“ Sinn gegolten habe, der mit dem emotionalen Erleben zu tun habe, aber nicht mit den geistigen Fähigkeiten. Doch inzwischen fasziniert die Nase die Neuroforscher.

So ist seit kurzem bekannt, wie Gerüche von den Nervenzellen der Nasenschleimhaut in Signalmustern codiert werden – und warum die Düfte so eng mit Gedächtnis und Gefühlen verquickt sind.

Das molekulare Prinzip des Riechens reicht bis an die Wurzeln des Lebens zurück. Der Riechforscher Heinz Breer von der Universität Hohenheim in Stuttgart ist überzeugt, dass das Vermögen, auf winzigste Spuren chemischer Stoffe zu reagieren, wahrscheinlich mehrfach während der Evolution entstanden ist.

Bereits bei Fadenwürmern finden sich einige Hundert Gene mit den Informationen für besondere Eiweiße: die olfaktorischen Rezeptoren. Wie Signalantennen sitzen sie auf speziellen Nervenzellen in der Riechschleimhaut und dienen dazu, unterschiedliche Duftmoleküle zu orten. Fliegen, Moskitos und Motten verfügen genauso wie Fische oder Amphibien über ein breites und jeweils unterschiedliches Repertoire solcher Sensoren.

Unschlagbar indes scheinen die Nasen der Säuger zu sein. Bei ihnen finden sich gleich mehr als 1000 Gene, die jeweils die Information für einen Riechrezeptor in sich tragen – das sind weit mehr Erbguteinheiten als für jede andere Körperfunktion. Erst im Jahr 1991 hatten die New Yorker Forscher Linda Buck und Richard Axel die Superfamilie der Riech-Gene bei Säugetieren entdeckt – nach Meinung vieler Experten ein Meilenstein der molekularen Geruchsforschung.

Freilich gibt es auch Forscher, die den menschlichen Riechsinn als Verlierer der Sinnes-Evolution porträtiert haben: Der Mensch sei im Vergleich mit Nagetieren nicht auf seine Nase angewiesen und habe sich zum reinen Augentier gewandelt. Auf den ersten Blick scheinen Genom-Analysen, die Yoav Gilad und Svante Pääbo vom Leipziger Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie im vergangenen Jahr veröffentlicht haben, diese Version zu bestätigen. Dieser Untersuchung zufolge schlichen sich im Laufe der Stammesgeschichte zahlreiche Fehler in den Riech-Genen ein. So sind bei Mäusen etwa 20 Prozent der ursprünglichen Gene durch genetische Mutationen funktionslos geworden. Bei Affen beträgt der Anteil der so genannten Pseudogene 30, beim Menschen sogar 60 Prozent. Das heißt: Von den anfänglich rund 1000 olfaktorischen Genen sind bei Homo sapiens nur noch etwa 350 intakt.

allerdings ist das nur die halbe Geschichte: Zwar konnte der Mensch ganz offensichtlich auf einen Teil seiner Riech-Gene verzichten. Doch weisen die Ergebnisse von Gilad und Pääbo gleichzeitig darauf hin, dass sich unter den intakten Erbguteinheiten auch solche Gen-Varianten befinden, die überhaupt erst während der menschlichen Stammesgeschichte aufgetaucht sind – und die für den Menschen besonders wichtig sein dürften. Zumindest in Teilen scheint die Evolution des menschlichen Riechsinns kein Abbau, sondern ein Umbau gewesen zu sein.

Dieselbe Schlussfolgerung zogen der US-Genetiker Andy Clark und seine Kollegen aus einem aktuellen Erbgutvergleich zwischen Schimpansen und Menschen. Der legt ebenfalls nahe, dass in unseren Nasen eine Reihe neuer Gene aktiv sind. Möglicherweise besteht der Grund darin, dass sich der Speisezettel des Menschen im Vergleich zum Schimpansen gewandelt hat – beispielsweise hin zu einer fleischreicheren Ernährung –, und Duftsignale bei der sexuellen Partnerwahl eine veränderte Rolle spielen, spekuliert Clark.

Indes lässt sich die Leistung der menschlichen Nase ohnehin nicht allein an der Zahl intakter oder defekter Gene ablesen. Genauso bedeutsam ist die Signalverarbeitung durch Nervenzellen. Sie beginnt bereits in der Nase und scheint erstaunlich komplex zu sein.

So finden sich in einem besonderen, im Dach der Nase gelegenen Teil der Nasenschleimhaut – dem so genannten Riech-epithel – viele Millionen spezialisierte Nervenzellen. In jeder ist nur ein einziges Gen der rund 350 Riech-Gene aktiv. Sie tragen darum nur einen einzigen Geruchsantennen-Typ auf ihrer Oberfläche. Trotzdem kann unser Riechsystem viele Tausend Düfte analysieren. Denn es benutzt die 350 Rezeptor-Typen wie die Buchstaben eines Alphabets, mit denen sich in der richtigen Kombination die ganze Welt der Düfte für das Gehirn beschreiben lässt.

Dieses Alphabet arbeitet mit zwei Tricks: Jeder Antennen-Typ kann mehrere Geruchsstoffe erkennen, und jeder Geruchsstoff erregt mehrere verschiedene Antennen-Typen. So löst jeder Duftstoff ein anderes Erregungsmuster im Gehirn aus.

Was die Sache noch komplexer macht: Das Signalmuster variiert offenbar nicht allein bei verschiedenen Duftstoffen, sondern sogar bei ein und derselben Substanz – je nachdem, ob die Duftmoleküle „von vorne“ durch die Nasenlöcher oder „von hinten“ über den Rachen in die Nasenhöhle hinein gewirbelt werden.

„Wahrscheinlich kann deshalb derselbe Käse fürchterlich riechen, aber köstlich schmecken“, vermutet Thomas Hummel. Schmecken ist nur eine Form des Riechens, denn das komplexe Geschmacksmuster unseres Essens erkennt nur die Nase, nicht die Zunge. Sie kann nur die Grundgeschmäcker wie salzig oder süß unterscheiden. Derzeit arbeitet das Dresdener Team gemeinsam mit Chicagoer Neuropsychologen an einem Forschungsprojekt, das klären soll, welchen Einfluss das „Von-vorne-Riechen“ und das „ Von-hinten-Riechen“ für die subjektive Wahrnehmung besitzen. Möglicherweise sei dabei der entscheidende Unterschied, in welcher zeitlichen Abfolge die Rezeptoren aktiviert werden, sagt Hummel.

Tatsächlich zeige sich bei Testpersonen, denen definierte Duftstoffe einmal über die Nasenlöcher, ein anderes Mal über den Rachen durch feine Plastikschläuche zugeleitet werden, dass nicht nur die Riechzellen der Nasenschleimhaut, sondern auch bestimmte Hirnregionen auf die jeweilige Richtung des Geruchs unterschiedlich reagieren. So genannte Belohnungszentren im Gehirn sprechen vor allem dann an, wenn ein Duft vom Rachen her kommt. „Vielleicht spielt hier die Erfahrung eine Rolle, dass es etwas Positives ist, Dinge im Mund zu haben, während das Schnuppern mit den Nasenlöchern eher dem Selbstschutz und der Orientierung in der Umwelt dient“, meint Hummel.

Klar ist jedenfalls, dass die Welt der Gerüche erst dann entsteht, wenn das Gehirn die Rezeptorsignale interpretiert. Von der Riechschleimhaut im Dach der Nase gelangen die Signale über feine Nervenfäden direkt ins Schädelinnere und erreichen im „ Bulbus olfactorius“ die erste Station des Großhirns. Dann pflanzen sich die Erregungsimpulse einerseits zur Großhirnrinde fort, wo Gerüche Eingang in die bewusste Wahrnehmung finden. Andererseits fließen sie weiter zum so genannten Limbischen System, das Düfte mit Gefühlen verbindet. Gerade das fasziniert viele Forscher.

Prinzipiell bekannt ist der Einfluss der Gerüche aufs Gemüt schon Tausende von Jahren. So setzten Ägypter und Griechen den Duft von Majoran und Zypressen ein, um Kummer und Traurigkeit zu vertreiben. Und im zwölften Jahrhundert schrieb der arabische Arzt Al-Samarkandi, dass der Rauch von Rose und Sandelholz „die Hitze des Gehirns beruhigt“. Heute sollen sich sogar manche Immobilienmakler der Magie der Düfte bedienen und ätherische Öle auf Glühbirnen träufeln, um die Verkaufschancen ihrer Objekte zu verbessern.

Besonderes Aufsehen hat die Hypothese erregt, dass Duftstoffe auch sexuelle Vorlieben und sogar hormonelle Körperprozesse steuern können. Amors Liebespfeile, so lassen manche Wissenschaftler glauben, seien im Grunde nichts anderes als olfaktorische Signale von Mensch zu Mensch. Doch geht die Liebe durch die Nase?

Die Debatte dreht sich um die so genannten Pheromone. Die Erste dieser Substanzen – das „Bombykol“ – wurde in den fünfziger Jahren bei weiblichen Motten entdeckt, die mit dem Lockstoff ihre Männchen unwiderstehlich anziehen. Später zeigte sich, dass auch bei Säugetieren die Fortpflanzungsbereitschaft auf vergleichbare Weise beeinflusst wird (siehe „Erotische Luftblase“).

So beschleunigt sich die Pubertät bei Mäuseweibchen, wenn sie Duftsignale von geschlechtsreifen Männchen erhalten. Völlig absurd erschien freilich, dass Ähnliches für den Menschen gelten könnte. Entsprechend groß war das Erstaunen, als die Chicagoer Biopsychologin Martha McClintock und ihre Kollegen zeigten, dass sich bei Frauen, die eng zusammenleben – wie College-Studentinnen im selben Campus-Zimmer –, der Menstruationszyklus synchronisiert. Offenbar wird der Effekt durch unbewusst wirkende Signalsubstanzen aus dem je nach Zyklusphase unterschiedlich zusammengesetzten Schweiß der Frauen verursacht.

Auf der Basis weiterer Versuche hat McClintock inzwischen die These aufgestellt, dass es der menschlichen Nase sogar möglich ist, aus der Zusammensetzung des Schweißes feine Unterschiede der Immun-Ausstattung einer fremden Person herauszuschnüffeln. Diese chemischen Botschaften könnten durchaus bei der Partnerwahl eine Rolle spielen und dazu dienen, dem eigenen Kind ein möglichst optimal angepasstes Immunsystem zu sichern, meint McClintock.

Der Haken an der theorie: Niemand kann bisher sagen, welche Substanzen im Einzelnen derartige Signaleffekte beim Menschen auslösen und über welchen genauen Mechanismus sie wirken. Nicht wenige Experten bezweifeln sogar, dass es Pheromone – in ihrer ursprünglichen bei Motten entdeckten Bedeutung als eindeutige sexuelle Signale – beim Menschen überhaupt gibt, da das menschliche Verhalten durch zahlreiche andere physiologische, psychische und soziale Einflüsse bestimmt werde.

Zwar konnte ein Team um die Stockholmer Hirnforscherin Ivanka Savic vor einigen Jahren zwei mögliche Pheromon-Kandidaten ausmachen. So wird bei Frauen, die Androstadienon, eine im männlichen Schweiß enthaltene und mit dem Geschlechtshormon Testosteron verwandte Substanz, zu Schnuppern bekommen, die Durchblutung bestimmter Hirnregionen im Hypothalamus angekurbelt. Von diesen Gehirnabschnitten weiß man aus Tierversuchen, dass sie bei der Kopulation im Spiel sind. Ähnliche Gehirnareale scheinen auch bei Männern angeregt zu werden, wenn sie Östratetraenol, einen östrogenartigen Stoff in die Nase kriegen. Doch auch in der Studie von Savic und Kollegen blieb unklar, ob die beobachteten Durchblutungseffekte das Sexualverhalten tatsächlich in irgendeiner Hinsicht beeinflussen.

Hinzu kommt eine weitere grundsätzliche Schwierigkeit der Pheromon-Hypothese. Bei Säugetieren werden viele, wenn auch keineswegs alle Pheromon-Wirkungen über das so genannte Vomeronasale Organ vermittelt, eine kleine, vom normalen Riech-Epithel getrennte Schleimhautstruktur an der Nasenscheidewand. Beim Menschen ist das Organ möglicherweise nur noch ein rudimentärer Rest und daher auch nicht mehr funktionsfähig.

Weit frappierender als die Macht der Gerüche über unsere sexuellen Gelüste scheint ohnehin die Macht der Gerüche über unser Gedächtnis zu sein. „Von der Nase zum Hippocampus, wo Gedächtnisinhalte verarbeitet werden, ist es ja nur zwei Synapsen weit“, verdeutlicht Thomas Hummel die enge Beziehung zwischen Gerüchen und Erinnerungen. Der britische Psychologe John Downes meint sogar, dass Geruchsempfindungen mehr als alle anderen Sinnesreize Lebenserinnerungen hervorrufen können. („Das ist doch der Duft, den ich damals in dieser Bar in Paris gerochen habe.“) Downes nennt diese Tatsache das Proust-Phänomen. Denn der französische Schriftsteller Marcel Proust hat in seinem Roman „ Auf der Suche nach der verlorenen Zeit“ beschrieben, wie ihn ein in Tee getauchtes Stückchen Kuchen – eine Petite Madeleine – in seine Kindheit in der französischen Provinz zurückversetzte: „ Alle Blumen unseres Gartens und die aus dem Park von Swann und die Seerosen auf der Vivonne und all die Leute aus dem Dorf und ihre kleinen Häuser und die Kirche und ganz Combray und seine Umgebung, all das was nun Form und Festigkeit annahm, Stadt und Gärten, stieg auf aus meiner Tasse Tee.“

Dass Gerüche auch traumatische Lebensszenen wachrufen können, haben unlängst die US-Psychiater Eric Vermetten und Douglas Bremner gezeigt. Sie schilderten das Schicksal eines Vietnam-Veteranen, zu dessen Aufgaben es während des Krieges gehörte, die Leichen anderer Soldaten zu verbrennen. Dabei wurde Dieseltreibstoff verwendet. Seit dieser Zeit versuchte der Patient immer, den Geruch von Diesel – beispielsweise auf Tankstellen – zu meiden. Denn jedes Mal, wenn er ihn roch, wurden plötzlich die Kriegserlebnisse in ihm lebendig, er fühlte sich äußerst unwohl und ihm wurde übel, er empfand Schuldgefühle oder konnte in der folgenden Nacht nicht schlafen.

Die seelische Gewalt der Gerüche sei aus neurobiologischer Sicht keineswegs überraschend, argumentieren Vermetten und Bremner. Denn olfaktorische Reize stimulierten neben dem für das Gedächtnis wichtigen Hippocampus einen weiteren, uralten und zentralen Teil des Limbischen Systems: den bei der Verarbeitung von Angst und Aggression beteiligten so genannten Mandelkern.

Möglicherweise war der auch bei einer 53-jährigen Patientin der Auslöser, die sich immer wieder ängstlich und desorientiert im Schrank ihres Zimmers verbarrikadiert und mit einem Messer in die Arme geschnitten hatte. Die exzessiven Episoden, so schildern Vermetten und Bremner, seien von Geruchshalluzinationen begleitet worden, bei denen die Frau ein Gemisch aus Leder, Aftershave und Alkohol zu riechen vermeinte. In späteren Interviews stellte sich dann heraus, dass sie genau so etwas gerochen hatte, als sie im Alter von 16 Jahren von einer Bande brutal auf einem Friedhof vergewaltigt worden war. Flüchten konnte sie damals nur, weil sie einen der Vergewaltiger mit einem Messer in den Leib stach – ohne dass sie danach je sicher war, ihn nicht getötet zu haben.

Das Erstaunlichste aber war: Gab man der Patientin frisch gemahlenen Kaffee und Vanille zu riechen, beruhigte sich ihre Aufregung, die Ängste milderten sich und ihre geistige Verwirrtheit verschwand. Die einen Gerüche hatten die Macht, die Frau in die Krankheit zu stürzen, die anderen dagegen vermochten ihr herauszuhelfen. Der Mensch ist eben doch ein Nasentier.

KOMPAKT

• Der Mensch besitzt mehr Gene für das Riechen als für die meisten anderen Körperfunktionen. • Düfte wirken direkt auf die Gehirnzentren, die Erfolgsgefühl, Angst und Lust auslösen.

Dr. Martin Lindner