Нейробіологи з'ясували, що співвідношення між схожими запахами - карта запахів - визначаються як у нюшових цибулинах, так і в піриформній корі мишей, причому схожим чином для різних особин. Кора перебудовує карту, що виникла в цибулинах, краще кластеризує запахи і збільшує точність кодування при попередньому знайомстві із запахами. Стаття опублікована в журналі.
Ми можемо відрізнити запахи апельсина і лимона і зрозуміти, що обидва аромати належать до цитрусових. Але як карта запахів формується в нашому мозку, невідомо. Нейрони в нюхливому епітелії мають різні набори рецепторів і реагують на свої запахи, а потім врозкид несуть інформацію в піриформну (первинну нюшну) кору. У відповідь на окремі запахи в піриформній корі активуються просторово не пов'язані нервові клітини. У підсумку незрозуміло, як мозок з уявних випадкових збуджень виділяє зв'язки між запахами, зіставляє їх і ділить на групи.
Вчені з Італії та США під керівництвом Сандіпа Роберта Датта (Sandeep Robert Datta) з Гарвардської медичної школи досліджували реакцію на різні запахи нейронів другого (куди входять проекції) і третього (асоціативного) шарів піриформної кори мишей за допомогою мультифотонної мікроскопії. Нейробіологи скористалися бібліотекою запахів, для якої відомі формули всіх речовин, і вибрали з неї три набори запахів (по 22 в кожному). У першому наборі були запахи різної структури, розподілені в просторі запахів, у другому - згруповані в шість близьких кластерів, в третьому - відрізняються лише довжиною вуглецевого ланцюжка.
Активація і гальмування нейронів третього шару у відповідь на запахи була сильнішою, ніж для другого, і корелювала для різних запахів: для першого набору кореляція була найменшою, для другого відповідала шести кластерам, а в третьому була періодичною - у всіх трьох випадків схожість нейронної активності відповідала хімічній природі запахів. Значить, у піриформній корі якимось чином відображаються співвідношення між запахами і їх групами. Цікаво, що за співвідношенням збудження нейронів на запахи різних груп у однієї миші можна було передбачити, як буде реагувати на ті ж запахи піриформна кора іншої особини.
Щоб зрозуміти, де саме кодуються співвідношення запахів - у корі або нюшній цибулині (зоні первинної обробки інформації від нюшних рецепторів), - дослідники візуалізували активацію синапсів у першому шарі піриформної кори, де аксони нюльових цибулин зв'язуються з дендритами другого і третього шару.
Збудження в синапсах першого шару корелювало для схожих запахів - значить, карта запахів з'являється вже в нюшних цибулинах. Однак нейрони цибулини були здебільшого чутливі до довжини ланцюга молекул, тоді як у піриформній корі були закодовані і співвідношення між різними функціональними групами запахів. Таким чином, нюшлива кора перебудовує карту, що виникла в нюшній цибулині, і краще відображає угруповання схожих запахів. Цікаво, що після попереднього знайомства з сумішшю запахів ті кластеризувалися в піриформній корі ще краще, значить, кора може адаптуватися і змінювати карту запахів залежно від досвіду.
Результати дослідження пояснюють, як мозок визначає схожі запахи (іншими словами, чому аромати лимона і апельсина здаються нам схожими). Але залишається не ясним, яким чином окремі запахи набувають суб'єктивних властивостей - тобто чому лимон пахне лимоном - і чому різні люди (особини) відчувають одні й ті ж запахи схожими, або чому лимон однаково пахне для всіх.
Нещодавно ми писали про інше відкриття, пов'язане з нюхом - вчені виявили, що у людей є стереобоняння. Це означає, що ми відчуваємо, з якого боку пахне сильніше і можемо виявити напрямок джерела запаху. Раніше вважалося, що просторове становище стимулу може розрізняти тільки зір і слух.