Нейробиологи из Гарвардского университета создали мышей, которые могут «нюхать» свет, предоставив новый инструмент, который может помочь исследователям лучше понять нейронную основу обоняния.
Работа, описанная на этой неделе в журнале Nature Neuroscience, имеет значение для изучения сложных систем восприятия, которые не поддаются традиционным методам исследования.
Приготовьтесь, сегодня будет сжатая, сухая информация, потому что мне захотелось с вами ею поделиться. Если вы дочитаете до конца, смею считать вас героями.
«Имеет интуитивный смысл использовать запахи для изучения запаха», — говорит Венкатеш Н. Мурти, профессор молекулярной и клеточной биологии в Гарварде. «Тем не менее, запахи настолько химически сложны, что чрезвычайно трудно изолировать нейронные цепи, лежащие в основе запаха».
Мурти и его коллеги из Гарварда и лаборатории Колд-Спринг-Харбор вместо этого использовали свет, применяя младенческую область оптогенетики к вопросу о том, как клетки мозга различают запахи.
Оптогенетические методы интегрируют светореактивные белки в системы, которые обычно воспринимают входные сигналы, отличные от света. Мурти и его коллеги интегрировали эти белки, называемые каналродопсинами, в обонятельные системы мышей, создав животных, у которых обонятельные пути активировались не запахами, а светом.
«Чтобы понять, как мозг воспринимает различия в запахах, казалось наиболее разумным взглянуть на паттерны активации в мозге», — говорит Мурти. «Но трудно проследить эти закономерности с помощью обонятельных стимулов, поскольку запахи очень разнообразны и часто довольно тонкие. Поэтому мы спросили: что, если мы заставим нос действовать как сетчатка?»
С помощью оптогенетически модифицированного животного ученые смогли охарактеризовать паттерны активации в обонятельной луковице, области мозга, которая получает информацию непосредственно из носа. Поскольку вход света можно легко контролировать, они смогли разработать серию экспериментов, стимулирующих определенные сенсорные нейроны в носу и изучающих паттерны активации в обонятельной луковице.
«Первый вопрос заключался в том, как организована обработка и как аналогичные входные данные обрабатываются соседними клетками мозга», — говорит Мурти.
Но оказывается, что пространственная организация обонятельной информации в мозге не полностью объясняет нашу способность ощущать запахи.
Временная организация обонятельной информации проливает дополнительный свет на то, как мы воспринимаем запахи. В дополнение к характеристике пространственной организации обонятельной луковицы, новое исследование показывает, что время играет большую роль в восприятии запахов.
Статья имеет значение не только для изучения обонятельной системы, но и в более общем плане для выявления нейронных цепей, лежащих в основе других систем.