Последовательность включения групп обонятельных нейронов может вызвать запах яблока вместо груши.
Как люди и животные различают запах гниющих морепродуктов или соблазнительное очарование спелого банана?
Исследователи Нью-Йоркского университета Langone Health и коллеги, используя искусственно созданные запахи, изучают сложную сеть, которая позволяет отличить один запах от другого.
Результаты опубликованы в журнале Science.
В глубоких углублениях носа находятся миллионы сенсорных нейронов, которые наряду с нашими глазами и ушами помогают вызывать в воображении окружающий мир. Стимуляцией химическим веществом с запахом они посылают нервные импульсы тысячам нейронов в клубочках, которые составляют обонятельную луковицу, обонятельный центр мозга. Известно, что различные паттерны клубочковой активации вызывают ощущение специфических запахов. Запуск одного набора клубочков, например, запах ананасов; другого - соленых огурцов.
Авторы нового исследования стремились выявить отличительные признаки, участвующие в формировании запахов в головном мозге.
Для этого для активации клубочков они использовали метод, называемый оптогенетикой. Оптогенетика использует свет для стимуляции определенных нейронов в головном мозге. И это может помочь определить функцию определенных областей мозга.
Активируя определенные паттерны активности в клубочках, исследователи создавали "синтетические запахи", которые воспринимались как настоящие. Сначала они научили грызунов распознавать включение шести специфических клубочков, заставляя их воспринимать запах, который был неизвестен исследователям. Мыши получали награду, когда узнавали правильный запах, и не получали ничего при неверном.
Затем авторы исследования изменили время и состав активированных клубочков и наблюдали, как это влияет на поведение мышей. Этот шаг позволил им определить, насколько важен каждый клубочек для точного распознавания запаха. Данный клубочек, в сущности, действует как свой собственный мини-орган чувств внутри обонятельной луковицы.
Было обнаружено: последовательность активации клубочков имеет решающее значение при восприятия запаха. Когда они изменили, какой клубочек активировался первым, мыши продемонстрировали 30-процентное снижение способности чувствовать правильный запах. Когда изменили последний, уменьшилась всего на 5 процентов.
“Мы создали искусственный паттерн активации, или искусственный запах, и обучили мышей распознавать его”, - объясняет старший автор статьи Дмитрий Ринберг, нейробиолог из N. Y. U. Langone. Затем мы модифицировали этот паттерн, чтобы увидеть, какие сигналы наиболее важны для формирования его восприятия. Дело в том, что мы понятия не имеем, что на самом деле нюхают мыши: яблоко или апельсин, пахнет ли это приятно!”
Ринберг сравнивает восприятие запаха с мелодией песни: ноты - в данном случае представляющие собой активированные клубочки - важны. Но без правильного выбора времени песня или перцептивный опыт распадаются. Изменение седьмой ноты мелодии может быть незаметным. А замена первых двух может привести к совершенно новой мелодии. Когда мы вдыхаем запах, речь идет не только о том, какие клубочки активированы, но и о том, в какой временной последовательности они следуют.
Профессор биологии Гарвардского университета Венкатеш Н. Мурти, который специализируется на нейробиологии обоняния и не участвовал в исследовании, указывает, что существует большое количество доказательств, связывающих паттерны активации клубочков с восприятием запаха. Неопределенность заключалась в том, “читают” ли высшие области мозга эти паттерны активации, чтобы идентифицировать запах, а также насколько важен порядок активации. "Ринберг и его коллеги показывают, что время имеет значение, - говорит он, - и, кроме того, что самые ранние активированные нейроны более важны для идентификации запаха, чем те нейроны, которые активируются позже. В песенной аналогии первые несколько нот являются ключом к идентификации произведения (вспомните пятую часть Бетховена!).”
Ринберг надеется провести свои исследования более глубоко в мозге, чтобы увидеть, как другие области органа помогают воспринимать запахи и предметы, когда получают информацию от обонятельной луковицы.
“Мы на один маленький шаг приблизились к фильму ”Матрица", - шутит он. В фильме показан мир, уступленный интеллектуальным компьютерам, которые низводят людей до общей симулированной реальности, созданной в их мозгу - подобно тому, как исследователи изобрели искусственный запах. “В каком-то смысле мы воссоздали фильм с запахом”, - добавляет Ринберг.
Как влияют ароматы и запахи в маркетинге можно узнать из других исследований.