Die Geheimnisse des Schnüffelns entwirrten sich

Unser Geruchssinn ist noch relativ mysteriös. In jüngster Zeit haben Forscher jedoch begonnen zu erforschen, wie Schnüffeln hilft, Gerüche zu identifizieren, und auch, wie unsere Nase das Gefühl vermittelt, dass Luft in die Nase und das Aroma eindringt. Es gibt mehr zu schnüffeln, als man sieht. Die

Unser Geruchssinn ist noch relativ mysteriös. In jüngster Zeit haben Forscher jedoch begonnen zu erforschen, wie Schnüffeln hilft, Gerüche zu identifizieren, und auch, wie unsere Nase das Gefühl vermittelt, dass Luft in die Nase und das Aroma eindringt.


Es gibt mehr zu schnüffeln, als man sieht.

Die Welt ist ein komplizierter Ort, weshalb unsere Schädel ein besonders komplexes Gerät beherbergen, um einen Sinn daraus zu machen.

Weil unsere Gehirne solch eine wundervolle Arbeit machen, die Informationen von unseren Sinnen zu entwirren und sie zu einer nahtlosen Erzählung zusammenzufügen, ist es ziemlich leicht zu vergessen, was für ein unglaublicher Job sie tut.

Aus einer Kakophonie von Signalen sind unsere Sinne in der Lage, die wichtigen Informationen zu erkennen und auf sie aufmerksam zu machen.

Von allen Sinnen wird der Geruch oft am wenigsten beachtet. Obwohl wir unser ältester Sinn sind, verlassen wir uns darauf viel weniger als auf Sehen und Hören. Es ist jedoch ein faszinierendes Forschungsgebiet und kann einen Einblick geben, wie unsere Gehirne Informationen im Allgemeinen kodieren und weiterleiten.

Das schnüffelnde Rätsel

Stellen Sie sich vor, Sie gehen in einen Schokoladenladen und schnüffeln in der Luft. Jede aromatische Komponente des schokoladigen Aromas aktiviert bestimmte Neuronen in Ihrer Nase. Diese werden auf Glomeruli konvergieren, die Strukturen auf dem Riechkolben sind. Auf diese Weise erzeugen sie ein spezifisches "Schokoladen" -Muster.

Zur gleichen Zeit, während wir schnüffeln, löst der mechanische Druck, der durch die Luft verursacht wird, die in unsere Nase eintritt, auch Glomeruli aus. Aber die Luft löst sowohl Schokoladen- als auch Nicht-Schokoladen-Rezeptoren aus. Bis vor kurzem war unklar, wie das Gehirn zwischen den beiden Signalen unterscheiden könnte.

Wenn Nerven feuern, senden sie im Wesentlichen jedes Mal eine identische Nachricht aus, die Aktionspotentiale genannt werden. So war es schwierig zu sehen, wie das Gehirn feststellen konnte, ob das Aktionspotential aus dem Luftstrom oder der süßen, süßen Schokolade kam.

Forscher des RIKEN-Zentrums für Entwicklungsbiologie, angeführt von Takeshi Imai, haben diese Frage kürzlich direkt angepackt. Sie fanden heraus, dass die Antwort im Timing liegt.

"Überraschenderweise fanden wir heraus, dass zeitliche Brennmuster von Neuronen zwischen Luftstrom-getriebenen mechanischen Signalen und Gerüchen unterscheiden können. Nicht nur das, wir haben entdeckt, dass die Mechanosensation tatsächlich den Geruchssinn verbessert, indem sie als Schrittmacher für zeitliche Musterung fungiert."

Takeshi Imai

Ihre Ergebnisse wurden kürzlich in der Zeitschrift Neuron veröffentlicht .

Visualisieren neuronaler Antworten auf einen Sniff

Um diese neue Erkenntnis zu gewinnen, haben die Forscher eine Methode entwickelt, um rhythmisches Schnüffeln bei Mäusen zu kontrollieren. Sie fanden heraus, dass, wenn die Mäuse mit desodorierter (aromafreier) Luft versorgt wurden, viele Glomeruli durch den Luftstrom allein aktiviert wurden. Die Aktivität verschwand und floss in Zyklen, die der Schnüffelrate entsprachen.

Sie identifizierten, dass, obwohl die Rate der Aktivität die gleiche war, die Glomeruli alle außer Phase zueinander waren. So könnte man 200 Millisekunden nach jedem Schnüffeln, ein anderer bei 230 Millisekunden und ein anderer bei 400 Millisekunden ausgelöst werden. Die Impulse hatten die gleiche Dauer, aber die Aktivierung war gestaffelt.

Das folgende Video zeigt die Aktivitätsrate von Glomeruli, wenn die Mäuse schnüffelten:

Als die Wissenschaftler die Fluggeschwindigkeit erhöhten, wurde auch die Aktivität der Glomeruli verstärkt. Die sogenannte Phasenkodierung blieb jedoch ähnlich, da die Brennmuster intensiver waren, aber in der gleichen Weise versetzt waren.

Wenn jedoch den Mäusen ein Geruch präsentiert wurde, änderte sich das Timing der Glomerulusaktivität wesentlich innerhalb des Schnüffelzyklus. Und interessanterweise, unabhängig davon, wie stark das Aroma war, wurde die Phase um denselben Betrag verschoben.

Das folgende Video zeigt das glomeruläre Brennmuster mit und ohne Aroma:

Die Bedeutung des Phasencodes

Die nächste Frage war, warum die Rezeptoren in der Nase überhaupt empfindlich für den Luftstrom sind. Um dies zu untersuchen, hielt das Team einen konstanten Luftstrom (keine pulsierende Luft wie beim Schnüffeln) und stellte fest, dass die Präzision des Phasencodes verringert war, insbesondere wenn nur Spuren des Geruchs vorhanden waren. Dies würde es viel schwieriger machen, Gerüche auseinander zu halten.

Die Phasenkodierung ist ein relativ wenig verstandenes Phänomen auf dem Gebiet der neuronalen Codierung - das heißt, wie Neuronen auf Reize reagieren und diese in Signale umwandeln.

"Obwohl es auch im Hippocampus in Bezug auf Gedächtnisbildung gefunden wurde", sagt Imai, "wissen wir immer noch nicht viel darüber.

"Hoffentlich", fährt er fort, "wird unser Befund ein besseres Verständnis darüber ermöglichen, wie Neuronen miteinander kommunizieren und wie sich Bedeutung aus ihren Signalen ableiten lässt."

Es gibt noch viel zu lernen über Phasenkodierung. Als nächstes möchte Imai "verstehen, wie die präzisen zeitlichen Muster im Riechkolben erzeugt werden und warum sie von Gerüchen, aber nicht von mechanischen Signalen beeinflusst werden."

Die Olfaktion birgt immer noch viele Geheimnisse, aber diese Arbeit liefert ein kleines Stück des Puzzles. Es hilft auch, den Deckel zu öffnen, wie Neuronen detaillierte Informationen mit einer solch einfachen Sprache übermitteln.