Gaisā ir milzīgs daudzums dažādu molekulu, un smaržas parasti ir to sarežģītas kombinācijas.
Komanda, ko vada RIKEN Smadzeņu pētījumu centrs Japānā, noskaidroja, kā dzīvnieki atšķir patīkamas un nepatīkamas smaržas – spēja, kas cieši saistīta ar pārtikas garšas uztveri. Zinātnieki atklāja, ka šie sajūtas tiek apstrādātas dažādās smadzeņu neironu ķēdēs un nav vienkārši pretēji signāli. Pētījuma rezultāti publicēti žurnālā Cell.
Olfaktors ir viens no senākajiem maņu orgāniem, kas radies vēl ūdens mugurkaulniekiem un balstās uz ķīmisko receptoru darbību. Zīdītājiem molekulas no gaisa nonāk degunā, kur tās mijiedarbojas ar receptoriem uz olfaktoriem neironiem, kas nosūta signālus uz smadzenēm. Tā kā gaisā ir milzīgs daudzums dažādu molekulu, un smaržas parasti ir to sarežģītas kombinācijas, evolūcija nav devusies pa ceļu "viena smarža – viens receptors". Tā vietā katra aromāta kodēšana notiek, izmantojot daudzus pārklājošos neironu signālus, kas ir izkliedēti pa dažādām smadzeņu daļām, kas ievērojami apgrūtina smaržu atpazīšanas mehānisma izpratni.
Šādos gadījumos zinātnieki bieži izmanto dzīvnieku modeļus, kur nervu sistēmas ir vienkāršākas, bet darbojas līdzīgiem principiem. Komanda izvēlējās pētīt augļu mušu, kuras olfaktora sistēmu var detalizēti izpētīt – līdz pat atsevišķiem neironiem un to savienojumiem. Tomēr pat mušai ir tūkstošiem neironu un simtiem tūkstošu savienojumu, kas padara uzdevumu ārkārtīgi sarežģītu. Lai ar to tiktu galā, pētnieki izstrādāja metodi, kas ļauj reģistrēt visu neironu aktivitāti dažādās mušas smadzeņu jomās, apvienojot divfotonu mikroskopiju ar optogenētisko šūnu marķēšanu. Turklāt viņi izveidoja tīkla modeli, kas atveido šo neironu darbību, pamatojoties uz konektomu – visu savienojumu karti starp tiem. Tas ļāva dziļāk izprast, kā ir veidotas neironu shēmas, kas atbild par smaržu apstrādi.
Zinātnieki noskaidroja, ka neironi smadzeņu rajonā, ko sauc par sānu ragu, ir atbildīgi par iedzimto smaržu uztveri kā patīkamu vai nepatīkamu. Saskaņā ar modeli nepatīkamas smaržas izraisa tiešu šo neironu uzbudinājumu, kamēr patīkamas veidojas, pateicoties papildu lokālai kavēšanai. Negaidīts atklājums bija tas, ka patīkamu un nepatīkamu smaržu novērtēšana notiek dažādās neironu ķēdēs, kuras ne tikai fiziski ir atdalītas, bet arī tām ir atšķirīgi savienojumu tipi. Citiem vārdiem sakot, smadzenēs "patīkams" nav vienkārši pretēja puse "nepatīkamam" – tas ir atsevišķs informācijas apstrādes process.
Zinātnieki izmantoja optogenētiku, lai pārbaudītu sava modeļa prognozes. Šī metode ļauj precīzi aktivizēt vai bloķēt atsevišķus neironus. Tādējādi, kad modelis prognozēja, ka noteiktas lokālās ķēdes kavēšana nov leadīs pie tā, ka mušas pārstās uztvert parasti patīkamu smaržu kā iecienītu, eksperimenta rezultāti apstiprināja šo prognozi.
Atstāt komentāru