Карту запахов нашли в пириформной коре

Нейробиологи выяснили, что соотношения между похожими запахами — карта запахов — определяются как в обонятельных луковицах, так и в пириформной коре мышей, причем схожим образом для разных особей. Кора перестраивает возникшую в луковицах карту, лучше кластеризует запахи и увеличивает точность кодирования при предварительном знакомстве с запахами. Статья опубликована в журнале Nature.

Мы можем отличить запахи апельсина и лимона и понять, что оба аромата относятся к цитрусовым. Но как карта запахов формируется в нашем мозге, неизвестно. Нейроны в обонятельном эпителии имеют различные наборы рецепторов и реагируют на свои запахи, а затем вразброс несут информацию в пириформную (первичную обонятельную) кору. В ответ на отдельные запахи в пириформной коре активируются пространственно не связанные нервные клетки. В итоге непонятно, как мозг из кажущихся случайными возбуждений выделяет связи между запахами, сопоставляет их и делит на группы.

Ученые из Италии и США под руководством Сандипа Роберта Датта (Sandeep Robert Datta) из Гарвардской медицинской школы исследовали реакцию на различные запахи нейронов второго (куда входят проекции) и третьего (ассоциативного) слоев пириформной коры мышей с помощью мультифотонной микроскопии. Нейробиологи воспользовались библиотекой запахов, для которой известны формулы всех веществ, и выбрали из нее три набора запахов (по 22 в каждом). В первом наборе были запахи разной структуры, распределенные в пространстве запахов, во втором — сгруппированные в шесть близких кластеров, в третьем — отличающиеся лишь длиной углеродной цепочки.

Активация и торможение нейронов третьего слоя в ответ на запахи была сильнее, чем для второго, и коррелировала для разных запахов: для первого набора корреляция была наименьшей, для второго соответствовала шести кластерам, а в третьем была периодичной — во всех трех случаев схожесть нейронной активности соответствовала химической природе запахов. Значит, в пириформной коре каким-то образом отражаются соотношения между запахами и их группами. Интересно, что по соотношению возбуждения нейронов на запахи разных групп у одной мыши можно было предсказать, как будет реагировать на те же запахи пириформная кора другой особи.

Чтобы понять, где именно кодируются соотношения запахов — в коре или обонятельной луковице (зоне первичной обработки информации от обонятельных рецепторов), — исследователи визуализировали активацию синапсов в первом слое пириформной коры, где аксоны обонятельных луковиц связываются с дендритами второго и третьего слоя.

Возбуждение в синапсах первого слоя коррелировало для схожих запахов — значит, карта запахов появляется уже в обонятельных луковицах. Однако нейроны луковицы были в основном чувствительны к длине цепи молекул, тогда как в пириформной коре были закодированы и соотношения между различными функциональными группами запахов. Таким образом, обонятельная кора перестраивает возникшую в обонятельной луковице карту и лучше отражает группировку схожих запахов. Интересно, что после предварительного знакомства со смесью запахов те кластеризовались в пириформной коре еще лучше, значит, кора может адаптироваться и изменять карту запахов в зависимости от опыта.

Результаты исследования объясняют, как мозг определяет схожие запахи (иными словами, почему ароматы лимона и апельсина кажутся нам похожими). Но остается не ясным, каким образом отдельные запахи приобретают субъективные свойства — то есть почему лимон пахнет лимоном — и почему разные люди (особи) чувствуют одни и те же запахи схожими, или почему лимон одинаково пахнет для всех.

Недавно мы писали о другом открытии, связанном с обонянием — ученые обнаружили, что у людей есть стереобоняние. Это значит, что мы чувствуем, с какой стороны пахнет сильнее и можем обнаружить направление источника запаха. Раньше считалось, что пространственное положение стимула может различать только зрение и слух.

Алиса Бахарева