Всеукраїнський загальнополітичний освітянський тижневик
Персонал Плюс - всеукраїнський тижневик

Розшифровано код сприйняття запахів мозком

Нейробіологи вперше визначили ключові фактори, що впливають на розпізнавання запахів. Для цього вони буквально диригували роботою мозку тварин.

Досягнення описано в науковій статті, опублікованій в журналі Science групою на чолі з Дмитром Рінбергом (Dmitry Rinberg) з Нью-Йоркського університету.

Нюх - можливо, найзагадковіше з людських відчуттів. І цьому є цілий ряд причин.

По-перше, запахи не мають простої шкали для порівняння, подібної довжині хвилі світла або частоті звуку для слуху. По-друге, у живих істот дуже багато типів нюхових рецепторів. У людини їх декілька сотень, а у миші близько 1200. Нарешті, в запаху дуже важко виділити ті ключові компоненти, на які ми орієнтуємося при його розпізнаванні (як, наприклад, при розпізнаванні осіб ми перш за все звертаємо увагу на очі).

Все це робить роботу біологів, які вивчають нюх, дуже складною. Але вчені не пасують перед перешкодами і вже вивідали у природи багато таємниць сприйняття запахів.

Так, давно відомо, що ключову роль в цій активності грає спеціалізований відділ мозку - нюхові цибулини. Саме туди в першу чергу надходить інформація по нюховим  нервам.

У нюхової цибулини є особливі утворення: клубочки. Кожен запах активує ті чи інші клубочки в тій чи іншій послідовності. Таким чином, нейронний відгук на той чи інший запах має індивідуальну структуру в просторі і часі.

Однак до сих пір не було відомо, що в цій структурі важливо, а що другорядне. Якщо замінити в послідовності один нейрон на інший, чи буде мозок як і раніше сприймати той же запах? Чи залежить відповідь від того, який саме нейрон ми замінили? Одним словом, де в цій будівлі несучі стіни, без яких вона впаде, а де ліпнина "для краси"?

Відповідь саме на це питання шукали вчені з США та Італії.

Нове дослідження допоможе відкрити не одну важливу таємницю нюху.

Вони використовували генетично модифікованих мишей, нейрони яких можна порушити, просто посвітивши на них променем світла (цей метод називається оптогенетика). Це дозволяє буквально диригувати нейронами, активуючи ту чи іншу клітку в будь-який час за власним вибором.

Спочатку дослідники вибрали набір з шести клубочків і активували його в певній послідовності. Картина активації була обрана так, щоб вона нагадувала природний відгук нюхової цибулини на деякий запах. Імовірно, штучне відтворення цієї структури теж викликало у миші відчуття якогось запаху, хоча запитати у неї ми, звичайно, не можемо.

Далі експериментатори навчили тварин розпізнавати цей "запах". Відчувши його, гризун повинен був натиснути на важіль. Якщо миша правильно асоціювала запах з важелем, вона отримувала винагороду у вигляді краплі води (зауважимо, що перед досвідом у звірків спеціально викликали спрагу). Якщо ж дослідники створювали зовсім іншу, не схожу картину активації клубочків (інший "запах"), жати на важіль було марно.

Коли гризуни впевнено навчилися дізнаватися саме цей "аромат" і не плутати його з іншими, біологи приступили до найголовнішого. Вони стали міняти в картині активації клубочків одну деталь за одною, спостерігаючи, чи продовжують миші впізнавати "запах", що приносить їм угамування спраги.

З'ясувалося, що дуже важливо, який клубочок з обраних шести вчені активували першим. Заміна першого клубочка приводила мишу до помилки в розпізнаванні "запаху" в 30% випадків. У той же час, помінявши місцями порядок активації останніх клубочків, вчені спостерігали помилку своїх піддослідних лише в 5% випадків.

"Наші результати [дозволяють] вперше ідентифікувати код, за допомогою якого мозок перетворює сенсорну інформацію в сприйняття чого-небудь, в даному випадку запаху", - заявляє Рінберг.

Узагальнивши отримані дані, біологи побудували комп'ютерну модель. Дослідники повідомляють системі, що саме вони змінили в картині нейронного відгуку на запах, а та обчислює, з якою ймовірністю миша розпізнає його після такого втручання.

В майбутньому автори збираються використовувати цю модель, щоб розібратися з ще однією таємницею нюху. Їх цікавить питання при мінімальному наборі рецепторів, необхідному для сприйняття того чи іншого аромату.

"Тепер, коли у нас є модель для визначення часу і порядку активації клубочків, ми можемо дізнатися тип і мінімальну кількість рецепторів, необхідних нюховій цибулині, щоб ідентифікувати конкретний запах", - будує плани Рінберг.

вгору

© «ПЕРСОНАЛ ПЛЮС». Усі права застережено.

Передрук матеріалів тільки за згодою редакції.
При розміщенні матеріалів в Інтернет обов’язкове посилання на сайт видання. Погляди авторів можуть незбігатися з позицією редакції

З усіх питань звертайтеся, будь ласка, gazetapplus@gmail.com