Ученые выяснили, как мозг структурирует информацию о запахах — Naked Science
7 минут
Денис Гордеев

Ученые выяснили, как мозг структурирует информацию о запахах

3.5

Эксперименты на мышах показали, что обонятельная система классифицирует обонятельные стимулы на основе их химических и электрохимических свойств.

Запах изучать не так уж просто
Запах изучать не так уж просто / Uludag Sozluk

Работа ученых из Гарвардской медицинской школы, опубликованная в Nature, проливает свет на то, как наш мозг воспринимает и структурирует обонятельную информацию. Исследователи впервые описали, как взаимосвязь между различными запахами кодируется в обонятельной коре.

Обоняние позволяет животным определить химическую природу окружающего мира. Сенсорные нейроны в носу обнаруживают молекулы пахучего вещества и передают сигналы обонятельной луковице — специальной структуре мозга, где происходит первоначальная обработка запаха. Обонятельная луковица в основном передает информацию в пириформную, или же грушевидную, кору для более полной обработки.

В отличие от восприятия света или звука — стимулов, которые легко контролируются с помощью подстройки отдельных характеристик, таких как частота и длина волны, — восприятие запаха изучать гораздо сложнее. Часто незначительные химические изменения (например, несколько атомов углерода или кислорода) могут привести к значительным различиям в восприятии обонятельного стимула.

Авторы работы попытались проверить, как мозг идентифицирует связанные, но все же различающиеся запахи. Отбирая пахучие субстанции с хорошо изученной молекулярной структурой, ученые давали их понюхать мышам, анализируя при этом нейронную активность грызунов. Субстанции предварительно классифицировали при помощи методов машинного обучения, учитывая тысячи различных характеристик, таких как количество атомов, молекулярная масса, электрохимические свойства.

Расположение элементов обонятельной сенсорной системы у человека / ВУнивере

Перед проведением эксперимента были сформированы три набора пахучих субстанций, различающихся по своему разнообразию. Первый был наиболее многоплановым, второй обладал средней диверсифицированностью, а третий состоял из очень схожих по своей структуре молекул, различавшихся лишь длиной углеродной цепочки. Мышей подвергали воздействию разных наборов пахучих молекул.

Оказалось, нейрональные представления о запахе в обонятельной коре головного мозга отражают химическое сходство между раздражителями. Связанные запахи проходили одни и те же паттерны нервных клеток как в обонятельной луковице, так и в пириформной коре. Это позволяет животным категоризировать запахи и, возможно, связывать их с сенсорным опытом.

Дополнительный анализ выявил, что разнообразные химические особенности, такие как молекулярный вес или определенные электрохимические свойства, были достоверно связаны с характером нейронной активности. Информация, полученная из этих признаков, позволяла надежно предсказать реакции корковых нейронов на запах у одного животного на основе экспериментов с другим грызуном.

Исследователи также обнаружили, что эти нейронные представления о запахах были достаточно пластичными. Мышам неоднократно давали смесь двух запахов, и со временем соответствующие нейронные паттерны этих ароматов в коре мозга начинали коррелировать сильнее. Это происходило даже тогда, когда два запаха имели различную химическую структуру.

Открытие позволяет понять, почему у всех нас есть общая система взглядов на запахи и как так получается, что у разных людей опыт, связанный с обонятельными раздражителями, очень схож. «Все мы думаем, что запах лимона и лайма похожи, и согласны, что они пахнут не так, как пицца, но до сих пор мы не знали, как мозг организует такую ​​информацию», — говорит старший автор исследования, нейробиолог Сандип Роберт Датта.

Ранее мы писали о том, что немецкие ученые объяснили роль запахов во взаимоотношениях матери и ребенка, а их американские коллеги нашли способ избавиться от неприятных последствий выделений скунса.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
28 февраля
75 минут
Редакция

Наверное, еще с того момента, как первые наши прапрапредки обрели сознание, человек боялся смерти и искал пути ее предотвратить или отсрочить. Древний человек жаждал утешения в представлениях о загробном мире, позже алхимики пытались изобрести зелья, которые помогли бы достичь бессмертия. С развитием науки ученые стремились понять, как работает наша смертность на клеточном уровне и еще глубже – и можно ли серьезно изменить отмеренный человеку век. Именно о теломерах часто говорят как о некоем секрете долголетия, том самом волшебном рычаге в ДНК, который может прибавить один-два десятка лет к нашей жизни. Так ли это?

Сегодня, 08:54
8 минут
Мария Азарова

Хотите увидеть ожившего Шекспира или подмигивающую вам госпожу Лизу дель Джокондо? С немного пугающей всех нас технологией deepfake это можно сделать всего за пару минут.

28 февраля
4 минуты
Мария Азарова

Айсберг по своим размерам почти в два раза превышает площадь Нью-Йорка. Хотя рекордсменом его и не назовешь (летом 2017 года от ледника Ларсена откололся действительно гигантский айсберг A68), ученые планируют продолжать наблюдения.

26 февраля
10 минут
Василий Парфенов

Даже при разработке точнейших научных инструментов случаются разные технические сюрпризы — и хорошо, если приятные. К счастью, именно так вышло на этот раз. Ученые получили очередную порцию данных с космического аппарата Parker Solar Probe и здорово удивились. На сделанном в оптическом диапазоне снимке ночной стороны Венеры видны детали поверхности, обычно скрытые плотными облаками. Теперь предстоит решить загадку: либо камера оказалась чувствительна к инфракрасному диапазону излучения, либо случайно обнаружилось «окно» для наблюдений через атмосферу этой планеты.

23 февраля
4 минуты
Виктория Сафронова

Звук — шум от передвижения марсохода — записан одним из его микрофонов.

24 февраля
10 минут
Мария Азарова

Ученые провели анализ по 353 профессиям и оценили, насколько различия в статусе потребления алкоголя можно объяснить родом занятий.

21 февраля
20 минут
Василий Парфенов

Кого и что только ни успели уже обвинить в технологической катастрофе, которая произошла на этой неделе в США. Но эмоции плавно оседают, и начинают появляться первые результаты разбирательства. А они порой вызывают искреннее недоумение, честно говоря.

2 февраля
44 минуты
Александр Березин

В научном журнале The Lancet появились итоги клинических испытаний «Спутника-V», и на первый взгляд эта публикация — триумф. Российская вакцина показала эффективность выше, чем у Pfizer и Moderna. Увы, на этом хорошие новости закончились. Плохих две.

26 февраля
10 минут
Василий Парфенов

Даже при разработке точнейших научных инструментов случаются разные технические сюрпризы — и хорошо, если приятные. К счастью, именно так вышло на этот раз. Ученые получили очередную порцию данных с космического аппарата Parker Solar Probe и здорово удивились. На сделанном в оптическом диапазоне снимке ночной стороны Венеры видны детали поверхности, обычно скрытые плотными облаками. Теперь предстоит решить загадку: либо камера оказалась чувствительна к инфракрасному диапазону излучения, либо случайно обнаружилось «окно» для наблюдений через атмосферу этой планеты.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: