Der Mensch erkennt Gerüche mit Hilfe von spezialisierten Zellen, die sich im oberen Teil der Nasenhöhle befinden und als Geruchsrezeptor-Neuronen (ORNs) bezeichnet werden. ORNs besitzen haarähnliche Strukturen, die Zilien genannt werden und für Empfindungen aus der eingeatmeten Luft empfänglich sind. Wenn ein Geruchsmolekül an einen bestimmten Rezeptor auf der Zelle der Zilien bindet, führt dies zu einer Reihe von Ereignissen, die letztendlich dazu führen, dass das ORN über die Riechnerven elektrische Signale an den Riechkolben im Gehirn sendet.

Der Riechkolben, der sich im vorderen Teil des Gehirns befindet, ist für die Verarbeitung und das Erkennen von Gerüchen zuständig. Nachdem der Riechkolben die Signale von den ORNs empfangen hat, sendet er Informationen an andere Teile des Gehirns, einschließlich der Amygdala (die mit Emotionen verbunden ist) und des Hippocampus (mit dem Gedächtnis verbunden). Die Integration von Gerüchen mit anderen Sinnen hilft uns, unsere Umwelt besser wahrzunehmen.

Das menschliche Geruchssystem kann Tausende von Gerüchen erkennen, von denen jeder eine einzigartige chemische Struktur hat. Interessanterweise gibt es keine separaten Rezeptoren für jedes Geruchsmolekül. Stattdessen kann jeder Rezeptor mehrere Gerüche erkennen, und das Gehirn interpretiert die Mischung der aktivierten Rezeptoren, um den spezifischen Geruch zu identifizieren. Darüber hinaus wird die Fähigkeit, Gerüche zu erkennen, von persönlichen Erfahrungen und kulturellen Faktoren beeinflusst. Wir können bestimmte Gerüche mit bestimmten Erinnerungen oder Emotionen in Verbindung bringen, was zu einer subjektiven Geruchswahrnehmung führt.

Sobald ein Geruchsmolekül an einen Rezeptor bindet, aktiviert es ein G-Protein, das ein Enzym namens Adenylatcyclase aktiviert. Die Adenylatcyclase produziert ein Molekül namens cyclisches Adenosinmonophosphat (cAMP). Die cAMP-Moleküle binden an Ionenkanäle und öffnen diese, so dass positiv geladene Ionen wie Natrium (Na⁺) und Kalzium (Ca²⁺) in die Zelle fließen können. Der Einstrom positiv geladener Ionen erzeugt ein elektrisches Signal, das sich über die gesamte Länge des sensorischen Neurons ausbreitet und über den Riechnerv an den Riechkolben weitergeleitet wird. Die Signale werden im Riechkolben integriert und verarbeitet, so dass das Gehirn verschiedene Gerüche erkennen und unterscheiden kann. Die olfaktorischen Informationen werden an andere Teile des Gehirns gesendet, einschließlich der Amygdala (die mit Emotionen verbunden ist) und dem Hippocampus (der mit dem Gedächtnis verbunden ist).

Der Geruchsweg beim Menschen besteht darin, Geruchsmoleküle in die Nase einzuatmen und sie an spezialisierte Rezeptorzellen im Riechepithel zu binden. Von dort aus werden Signale an den Riechkolben gesendet, eine Struktur, die sich an der Basis des Vorderhirns befindet. Die Signale werden dann an zwei nahe gelegene Gehirnregionen weitergeleitet: den primären und den sekundären olfaktorischen Kortex. Der primäre olfaktorische Kortex erkennt Gerüche und assoziiert sie mit Erinnerungen oder emotionalen Reaktionen. Im Gegensatz dazu verarbeitet der sekundäre olfaktorische Kortex sensorische Informationen über die Intensität, Richtungsabhängigkeit und Dauer von Gerüchen. Darüber hinaus haben neuere Forschungen gezeigt, dass einige neuronale Bahnen aus dem primären olfaktorischen Kortex sogar direkt mit anderen Teilen des Gehirns verbunden sein können, die an Emotionen und Verhalten beteiligt sind. Dies deutet darauf hin, dass der Geruchssinn eine viel bedeutendere Rolle für Verhalten und Emotionen spielt, als bisher angenommen.

Es wird angenommen, dass der primäre olfaktorische Kortex und Bereiche des Gehirns, die für das Gedächtnis verantwortlich sind, ebenfalls an der Pheromonerkennung beteiligt sind. Pheromone sind chemische Signale, die von Tieren (einschließlich Menschen) ausgeschüttet werden und das Verhalten oder die Physiologie anderer Mitglieder derselben Spezies beeinflussen. Beim Menschen wurden Pheromone mit sexueller Anziehung in Verbindung gebracht, obwohl dieser Zusammenhang noch wenig verstanden wird. Jüngste Studien deuten darauf hin, dass einige Bestandteile des menschlichen Schweißes als Pheromone wirken und zur Kommunikation von Emotionen oder sogar zur Beeinflussung der Stimmung verwendet werden könnten. Weitere Forschungen über die Rolle des olfaktorischen Systems bei Verhalten und Emotionen sind erforderlich, um seine Auswirkungen vollständig zu verstehen.