12 августа 2020, среда, 21:14
Сим сим, Хартия 97!
Рубрики

Как связаны запахи и наш мозг?

5
Как связаны запахи и наш мозг?

Ученые нашли новые подходы к изучению этой тайны.

Способность распознавать запахи — одна из самых неизученных способностей животных. Как химическое строение веществ превращается в мозгу в ощущение запаха — загадка, которую ученые будут разгадывать еще много лет. Однако новые подходы к изучению этой тайны продолжают возникать и достойны упоминания, пишет «Популярная механика».

Обонятельная система — это маленькая химическая лаборатория, «встроенная» в организмы животных. Она помогает им сориентироваться в химическом многообразии веществ вокруг без знания таблицы Менделеева. Сенсорные нейроны в носу обнаруживают молекулы запаха и передают сигналы обонятельной луковице, структуре в обонятельном мозге, где происходит первоначальная обработка. Обонятельная луковица затем отправляет информацию в грушевидную кору, основную структуру обонятельной коры, для более полной обработки.

Даже малые различия в химической структуре молекулы — несколько атомов углерода или кислорода — могут привести к кардинальным различиям в восприятии запаха. Поэтому, в отличие от зрительной и слуховой систем, входящие сигналы которых зависят от вполне понятных характеристик: длины волны света или частоты звука, обонятельная система сложно поддается описанию. Ученые давно пытаются понять, как мозг строит нейронные представления о строении молекул, передающих запахи.

Исследователи из Гарвардской медицинской школы начали разгребать хаос вопросов об обонянии с небольшого кусочка. В работе, опубликованной в журнале Nature, они выясняли, как мозг идентифицирует связанные, но отличные запахи, например, запах лимона и лайма. Для экспериментов команда собрала библиотеку запахов. Всю библиотеку ученые разбили на 3 большие группы: разнообразные, близкие и те запахи, незначительные отличия которых вызваны изменением длины углеродной цепи.

Лабораторным мышам давали «на пробу» различные комбинации запахов и следили за нейронной активностью в грушевидной коре и обонятельной луковице животных, используя многофотонную микроскопию. Эксперимент показал, что в мышином мозге возникали похожие нейрональные представления о запахах веществ с похожим химическим строением. Ученые полагают, что это позволяет мозгу распределять запахи по категориям.

Похожие запахи вызывали коррелированные нейронные паттерны как в грушевидной коре, так и в обонятельной луковице. Паттерны нейронной активности в коре были при этом более сгруппированы, чем в обонятельной луковице. В этом исследователи видят причину того, что разные мыши по своему воспринимали запах лимона, но каждая ощущала сходство между лимоном и лаймом. То есть мозг может по разному интерпретировать ощущения: кому-то запах лимона нравится, а кому-то нет; но каким-то образом наш центральный «компьютер» умеет «считывать» истинную молекулярную структуру веществ, объединяя их в группы.

Результаты этого и подобных ему исследований однажды, подобно мозаике, сложатся в одну целую понятную картину. Ученые поймут механизм интерпретации запахов, и человечество получит устройство, способное добавлять запахи в искусственно воссозданную реальность или даже повседневное общение через мессенджеры.