Нейроны в первичной обонятельной коре играют определенную роль в кодировании пространственных карт, сообщается в новом исследовании.
Запах обладает способностью переносить нас во времени и пространстве. Это может быть сладкий аромат жасмина или затхлый запах водорослей. Внезапно мы снова, почувствовав запах оказываетесь в доме своего детства или под палящим солнцем далекого берега.
Эта связь между запахами и местами, по-видимому, является глубоко укоренившимся аспектом человеческого познания. Но как они связаны между собой в мозге? Исследование, опубликованное 22 декабря в научном журнале Nature, дает этому потенциальное объяснение.
“Молекулы запаха по своей сути не несут пространственной информации. Однако животные в дикой природе используют запахи для пространственной навигации и памяти, которые позволяют им находить ценные ресурсы, такие как пища”, - сказала Синди Пу, первый автор исследования. ”Мы хотели понять нейронную основу этого поведения, и поэтому мы решили изучить, как мозг сочетает обонятельную и пространственную информацию".
Исследователи сосредоточились на первичной обонятельной коре головного мозга. “Обонятельная система уникальна среди органов чувств”, - сказал старший автор исследования Закари Майнен, главный исследователь Центра неизвестного Шампалимо в Португалии. “Только обоняние имеет прямые обратные связи с системой гиппокампа, которая участвует в памяти и навигации”.
Нейроны гиппокампа известны тем, что функционируют как “клетко-место”. Это происходит потому, что каждая ячейка становится активной в определенном месте в окружающей среде. Вместе эти нейроны кодируют всю область, эффективно создавая нейронную карту пространства. Клетки гиппокампа, открытие которых у крыс привело к присуждению Нобелевской премии по физиологии и медицине в 2014 году, настолько надежны, что ученые могут определить, где находится животное, просто наблюдая за их активностью.
“Мы знаем, что система гиппокампа посылает сигналы в первичную обонятельную кору головного мозга", - сказал Пу. “Поэтому мы заподозрили, что эта область мозга может делать больше, чем просто распознавать различные запахи”.
Чтобы проверить эту идею, неврологи разработали специальную головоломку для крыс, которые очень хорошо разбираются в обонянии. Крысы вдыхали запахи на четырех концах лабиринта в форме плюса. Затем, в зависимости от запаха, они должны были выяснить, где спрятана награда. “В этой задаче крысы должны были выучить и запомнить точные ассоциации запахов и мест", - объяснила Пу.
Пока животные решали головоломку, исследователи следили за активностью нейронов в части первичной обонятельной коры, называемой задней грушевидной корой. “Нейроны общаются друг с другом, испуская электрические импульсы”, - объяснил Майнен.
“Записывая электрические сигналы, испускаемые сотнями отдельных нейронов в этой области мозга, мы смогли расшифровать, что волнует конкретные нейроны. Например, активизировались ли они, когда животное учуяло специфический запах, или когда оно находилось в определенном месте лабиринта”.
“Наши результаты превзошли наши ожидания”, - сказала Пу. “Мы предсказывали, что некоторые нейроны здесь могут в определенной степени заботиться о местоположении. “Однако, тщательно изучив активность нейронов обонятельной коры головного мозга, пока животное двигалось в лабиринте, мы обнаружили, что эти нейроны изучили всю карту окружающей среды”.
Обонятельные нейроны кодируют пространственные карты.
Исследователи обнаружили большую популяцию нейронов, которые, подобно клеткам гиппокампа, активизировались в определенном месте лабиринта. Интересно, что карта не охватывала в равной степени всю окружающую среду. Вместо этого он был в значительной степени ограничен поведенчески значимыми местами в лабиринте: где животные ощущали запахи и получали награды.
“Похоже, что важные места были изучены на основе опыта и закодированы на карте. Было примечательно, что эти клетки обонятельной системы начали реагировать в определенном месте, когда не было никаких запахов, даже когда крыса просто гуляла, не занимаясь своей задачей”, - добавил Майнен.
Так же мы приходим к формированию воспоминаний, которые связывают определенные запахи с конкретными местами? “Мы обнаружили, что некоторые нейроны здесь в разной степени реагируют на запах, другие-на местоположение, а третьи-на оба типа информации. Все эти различные нейроны смешаны вместе и, вероятно, взаимосвязаны. Поэтому можно предположить, что активация ассоциаций запахового пространства может произойти благодаря активности в этой сети”, - предположил Пу.
“Это исследование также открывает новое окно для понимания того, как органы чувств используются для навигации и памяти”, - добавил Майнен. “Люди больше полагаются на визуальные ориентиры, чем на запахи, но вполне вероятно, что принципы того, как мы помним, где мы были, и добираемся туда, куда идем, очень похожи”, - заключил он.
Оригинальное исследование: Закрытый доступ.
“Пространственные карты в грушевидной коре головного мозга во время обонятельной навигации” Синди Пу и др. Природа
