Das olfaktorische System, auch als Geruchssinn bekannt, ist ein komplexes sensorisches System, das für die Wahrnehmung von Gerüchen verantwortlich ist. Es ermöglicht Organismen, chemische Substanzen in der Luft oder im Wasser zu detektieren und zu interpretieren, was für grundlegende Überlebensfunktionen wie Nahrungssuche, Gefahrenerkennung und soziale Interaktion von entscheidender Bedeutung ist. Beim Menschen beginnt dieser Prozess in der Nasenhöhle, genauer gesagt im Riechepithel, einer spezialisierten Schleimhaut, die sich im oberen Bereich der Nasenscheidewand befindet.

Das Riechepithel beherbergt Millionen von olfaktorischen Rezeptorneuronen, die die primären Sinneszellen des Geruchssinns darstellen. Jedes dieser Neuronen besitzt winzige Härchen, sogenannte Zilien, die in eine dünne Schleimschicht ragen. In dieser Schleimschicht lösen sich die Geruchsmoleküle, sogenannte Odoranten, auf. Auf den Zilien befinden sich spezifische Geruchsrezeptorproteine, die zu einer großen Familie von G-Protein-gekoppelten Rezeptoren gehören. Wenn ein Odorant an einen passenden Rezeptor bindet, wird eine Signalkaskade ausgelöst, die zur Depolarisation des Neurons und zur Generierung eines Aktionspotenzials führt. Die Axone dieser Riechzellen projizieren direkt durch kleine Öffnungen im Siebbein (Lamina cribrosa) in den Bulbus olfactorius, den Riechkolben, der sich direkt unter dem Frontallappen des Gehirns befindet.

Im Bulbus olfactorius organisieren sich die Axone der Riechzellen in spezifischen kugelförmigen Strukturen, den Glomeruli. Jeder Glomerulus empfängt Input von Tausenden von Riechzellen, die alle den gleichen Typ von Geruchsrezeptor exprimieren. Dies bedeutet, dass bestimmte Gerüche oder Geruchsmerkmale in spezifischen Glomeruli repräsentiert werden. Innerhalb der Glomeruli findet die erste Verschaltung statt, wo die Riechzellaxone Synapsen mit den Dendriten von Mitralzellen und Büschelzellen bilden. Diese Zellen sind die Hauptausgangsneuronen des Riechkolbens. Interneurone wie periglomeruläre Zellen und Körnerzellen modulieren die Aktivität innerhalb des Bulbus olfactorius und tragen zur Geruchsdifferenzierung und -filterung bei.

Die Axone der Mitral- und Büschelzellen bilden den Riechstrang (Tractus olfactorius), der direkt zu verschiedenen Regionen des Gehirns projiziert, ohne eine obligatorische Umschaltung im Thalamus – ein Merkmal, das das olfaktorische System von allen anderen sensorischen Systemen unterscheidet. Zu den primären Zielgebieten gehören die piriforme Rinde, die Amygdala, der entorhinale Kortex und der Hippocampus. Diese direkten Verbindungen zum limbischen System erklären die starke Verknüpfung von Gerüchen mit Emotionen, Erinnerungen und Stimmungen. Von diesen primären Riechregionen aus werden die Informationen dann an höhere kortikale Bereiche, wie den orbitofrontalen Kortex, weitergeleitet, wo eine bewusste Geruchserkennung, -bewertung und -diskriminierung stattfindet.

Das olfaktorische System spielt eine entscheidende Rolle im täglichen Leben. Es warnt uns vor Gefahren wie Rauch, Gaslecks oder verdorbenen Lebensmitteln. Es beeinflusst maßgeblich unsere Nahrungspräferenzen und den Genuss von Speisen, da der Geruchssinn eng mit dem Geschmackssinn verknüpft ist und oft als "Geschmackssinn" im weiteren Sinne wahrgenommen wird. Darüber hinaus ist es an der sozialen Kommunikation beteiligt, beispielsweise durch die Wahrnehmung von Pheromonen bei Tieren, die Verhaltensweisen wie Partnerwahl und Reviermarkierung steuern können. Auch beim Menschen gibt es Hinweise auf subtile olfaktorische Signale, die soziale Interaktionen beeinflussen. Störungen des olfaktorischen Systems, wie Anosmie (vollständiger Geruchsverlust) oder Hyposmie (reduzierter Geruchssinn), können die Lebensqualität erheblich beeinträchtigen und sind oft auch Frühindikatoren für neurodegenerative Erkrankungen.

Die Forschung am olfaktorischen System hat in den letzten Jahrzehnten enorme Fortschritte gemacht, insbesondere seit der Entdeckung der Geruchsrezeptor-Gene durch Linda Buck und Richard Axel, wofür sie 2004 den Nobelpreis erhielten. Diese Erkenntnisse haben unser Verständnis darüber vertieft, wie das Gehirn die immense Vielfalt an Gerüchen kodiert und verarbeitet. Trotzdem bleiben viele Aspekte der Geruchswahrnehmung, insbesondere die komplexen Mechanismen der Geruchserkennung und -gedächtnisbildung, weiterhin Gegenstand intensiver wissenschaftlicher Untersuchungen. Die Fähigkeit, Gerüche wahrzunehmen, ist nicht nur ein überlebenswichtiger Sinn, sondern auch ein reicher Quell von Erfahrungen und Erinnerungen, der tief in unsere Psyche und unser Verhalten eingreift.