Смердюча галюцинація, завантажена в мозок миші, допомогла краще зрозуміти механізм сприйняття запахів.
Рік тому ми писали про те, як у мишачий мозок у прямому сенсі завантажили зорову галюцинацію: нейрони кори мозку стимулювали так, щоб миші здавалося, ніби вона бачить певну картинку з вертикальними смугами. Така картинка означала, що тварина чекає нагорода, і миша відповідним чином поводилася - хоча ніякої смугастої картинки перед нею не було.
У недавній статті в Science дослідники з Нью-Йоркського університету разом з колегами з Італії описують схожий експеримент, тільки тепер замість зорової галюцинації мишам давали відчути галюцинацію нюшну. Ми знаємо, що смердючий імпульс йде від рецепторних клітин у носі в нюшну цибулину, особливу зону мозку, де нюльовий сигнал передається нейронам, що входять у нюшний нерв. Там, де відростки рецепторних нейронів з'єднуються з відростками нейронів нюшного нерва, утворюються складні структури - нюшливі клубочки. У клубочках, крім згаданих двох нейронів, є ще й інші, що виконують допоміжні і посередницькі функції.
Нюх клубочків дуже багато, від 1100 до 2400, залежно від виду тварини. І один-єдиний запах проходить не через якийсь один клубочок, і не через два, а через серію клубочків, які знаходяться в різних місцях і активуються не відразу, а послідовно один за одним. Автори роботи саме хотіли зрозуміти, чи впливає порядок активації нюшливих клубочків на сприйняття запаху. Для цього нейрони нюшної системи у мишей модифікували так, щоб їх можна було штучно стимулювати за допомогою світлових хвиль - тобто тут знову використовували методи оптогенетики, про які ми багато разів розповідали.
Посилаючи нейронам послідовні лазерні спалахи, дослідники змушували клубочки в нюшниковій цибулині мишиного мозку активуватися в певному порядку; причому активували їх у межах 300 мілісекунд після вдиху, як це відбувається зі справжніми запахами. Миша ніби чула якийсь запах, після якого їй давали воду. На що він був схожий, чи були у нього натуральні аналоги, чи був приємний або неприємний, сказати було неможливо. Але, так чи інакше, миша незабаром розуміла зв'язок між конкретним «запахом» і водою, і якщо її нюх клубочки активували в якомусь іншому порядку, вона на інший «запах» не реагувала і за водою не йшла.
Потім дослідники почали трохи змінювати час активації клубочків, трохи міняти їх місцями і т. д. - словом, варіювати клубочковий малюнок, що відповідає запаху. Автори роботи на порталі The Scientist порівнюють це з тим, як якщо б вони взяли якусь мелодію і стали змінювати в ній ноти, змінювати їх тривалості або тривалості пауз, щоб зрозуміти, коли мелодія перестане бути схожою на саму себе. У випадку з нюхом виявилося, що головну роль грають ті кілька нюшливих клубочків, які активуються найпершими - якщо щось змінити в їх активації, то запах стане іншим. Можливо, в ці перші клубочки приходить сигнал від рецепторів, з якими запахові молекули зв'язалися раніше за все.
Втім, не виключено, що і наступні клубочки грають певну роль у сприйнятті запаху - наприклад, допомагають оцінити його інтенсивність, або визначити його джерело, або що-небудь ще. Але щоб глибше зрозуміти сенс складного малюнка клубочкової активації, потрібно заглянути поглибше в мозок, в ті його області, які приймають сигнал від нюшної цибулини з її клубочками.