Ein Wörterbuch der Düfte

Wie die Farbe Blau aussieht oder wie sich die Form einer Kugel anfühlt, darüber sind sich Menschen überall auf der Welt weitestgehend einig. Doch wenn es darum geht, Gerüche zu beschreiben, gehen die Meinungen oft auseinander. Denn anders als bei der Verarbeitung von Wellenlängen des Lichts im Gehirn, die die Bestimmung von Farben relativ eindeutig ermöglicht, lässt sich bis heute aus der chemischen Zusammensetzung von Stoffen in unserer Umgebung nicht ohne Weiteres auf deren Geruch schließen. Um zur Lösung dieses sogenannten Stimulus-Perzept-Problems beizutragen, haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Friedrich-Schiller-Universität Jena nun Datensätze vorgelegt, in denen sie zusammentragen, wie Tausende Testpersonen Gerüche wahrnehmen, beschreiben und klassifizieren.

„Die chemische Struktur von allem, was sich in unserer Umgebung befindet und was wir riechen können, ist in der Regel sehr komplex. Welchen Geruch die einzelnen chemischen Bestandteile aussenden, können wir meist nicht genau sagen, da je nach Zusammensetzung die einzelnen Stoffe an unterschiedlichen Rezeptoren in der Nase andocken. Wie beispielsweise eine bestimmte Menge Kohlenstoffatome riecht, wissen wir nicht“, sagt Antonie Bierling vom Institut für Psychologie der Universität Jena. Um also anhand von molekularen Eigenschaften allgemeine Vorhersagen treffen zu können, wie ein Geruch auf Menschen wirkt, braucht es sehr viele Informationen darüber, wie Menschen chemische Grundbausteine wahrnehmen. 

Auf dem Weg zur elektronischen Nase

Deshalb haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universität Jena im Rahmen des Projekts „Olfactorial PerceptronicsExterner Link“ gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen der TU Dresden eine fundamentale Geruchsdatenbank aufgebaut. Das von der Volkswagen Stiftung unterstützte Projekt bringt dabei verschiedene Forschungsdisziplinen zusammen: Psychologie, Physik, Chemie, Materialwissenschaften und Medizin. Für die Datenbank haben sie über 1.200 Probandinnen und Probanden an 74 monomolekularen – also chemisch sehr einfach strukturierten – Geruchsproben schnuppern lassen. Die Versuchspersonen haben dann das, was sie mit der Nase wahrnahmen, mit eigenen Worten beschrieben und zudem anhand einer Ratingskala unter anderem bewertet, wie angenehm oder wie intensiv ihnen der jeweilige Geruch erschien. Aus diesen Informationen zur Wahrnehmung lassen sich allgemeine Aussagen über den Geruch bestimmter Substanzen herausdestillieren. Ihre Ergebnisse stellen die Forschenden via AppExterner Link auch der breiten Öffentlichkeit zur Verfügung.

Neben den grundlegenden Erkenntnissen zur Geruchswahrnehmung ebnen solche Datenbanken den Weg für mögliche Anwendungen. „Unser Smartphone beispielsweise kann unser Gesicht oder unsere Stimme erkennen – beim digitalen Riechen allerdings stoßen die Entwicklerinnen und Entwickler noch an grundlegende Grenzen“, erklärt Alexander Croy, Physiker vom Institut für Physikalische Chemie. „Mit Hilfe solcher Forschungsergebnisse kommen wir der elektronischen Nase aber schon näher und können möglicherweise irgendwann sogar den eigenen Körpergeruch identifizieren.“

Käsefüße in 13 Sprachen

Solche Funktionen können beispielsweise für medizinische Anwendungen eine enorme Bedeutung haben. Deshalb haben die Jenaer Forschenden gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen aus Finnland, Israel und Tschechien einen weiteren Datensatz erarbeitet, der Körpergerüche erfasst. Das gemeinsame Projekt „Smart Electronic Olfaction for Body Odor Diagnostics” – kurz: SMELLODIExterner Link– wird von der Europäischen Union gefördert. 

„Wir wissen, dass sich bestimmte Krankheitsbilder auf den Körpergeruch auswirken. Bei der Erkennung und Diagnostik von Krankheiten kann es also sehr hilfreich sein, ihn detailgenau zu erfassen“, sagt Antonie Bierling. „Allerdings lässt sich das nicht gut artikulieren, da das Vokabular für die Beschreibung des Körpergeruchs noch immer stark begrenzt ist.“ Deshalb haben die Forschenden über 2.600 Probandinnen und Probanden in 17 Ländern online befragt, wie sie den Geruch einzelner Körperpartien beschreiben würden und wie er sich, wenn eine Person krank ist oder Sport getrieben hat, unterscheidet. 

Dabei entstand ein Beschreibungskatalog für verschiedene Gerüche in 13 Sprachen, der deutliche Überschneidungen hervorbringt und somit allgemeine Aussagen darüber zulässt, wie bestimmte Bereiche des Körpers riechen. Achselgeruch nehmen die Testpersonen übergreifend als schweißig, sauer und stinkend wahr, Mundgeruch bezeichnen sie wahlweise als frisch oder stinkend und Fußgeruch als käsig. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, die in dem Bereich forschen, können dank dieser breiten Datenbasis nun auf ein einheitlicheres Sprachsystem zur Beschreibung von Geruchswahrnehmungen zurückgreifen. Auch diese Datenbank ist durch eine AppExterner Link einsehbar.