Биология

Человек распознает запахи так же быстро, как грызуны, хотя дышит в 10 раз медленнее. Ученые выяснили, что людям и мышам достался общий эволюционный механизм принюхивания: во время вдоха мозг запускает особый цикл анализа, переводя нейроны в супербыстрый режим для мгновенного определения запаха.

Нейробиологи из Северо-Западного университета (США) провели два эксперимента, чтобы изучить вопрос обоняния с разных сторон. В рамках первой работы применили роботизированную систему мультивидеофиксации (многокамерная съемка для создания объемной картины движений) за свободно перемещающимися мышами. Выяснилось, что в моменты принюхивания к пище грызуны способны временно отключать свое привычное быстрое обнюхивание и делать один точечный, тщательно синхронизированный с движениями тела вдох.

В процессе животные задействовали передние лапы и поворот головы, выполняя осознанную проверку еды (подобные движения, согласно наблюдению, совершает и человек, когда хочет оценить свежесть продукта). Интересно, что при попытке «отключить» мышам обоняние они продолжали выполнять этот ритуал, а вот блокировка моторной коры, ответственной за произвольные движения, полностью останавливала его.

Второе испытание, проходившее с участием здоровых добровольцев, объяснило обратную сторону этого нейробиологического процесса. С помощью точных датчиков, измеряющих электрические сигналы обонятельного центра мозга, ученые установили: когда человек принюхивается, в его мозге генерируются низкочастотные тета-колебания от двух до восьми герц (медленные ритмы мозга, отвечающие за обработку и упаковывание информации). Эта частота полностью совпала с ритмом поверхностного быстрого дыхания грызунов.

Мозгу человека не потребовалось совершать десятки частых вдохов. Попытка принюхаться лишь запустила внутренний «процессор», который успел разбить, структурировать и обработать поступающую информацию о запахе за доли секунды, подчиняя ей быстрые вспышки нейронной активности (высокочастотные импульсы, с помощью которых мозг считывает детали аромата). Результаты работы опубликовали в научном журнале Science Advances.

Авторы проекта подчеркнули, что этот механизм управлялся моторной корой (зона мозга, отвечающая за осознанные движения) и зависел от сознательного внимания и принятия решений, а не был обычным автоматическим рефлексом. Понимание того, как эта древняя нейронная система функционировала в норме, поможет ученым в будущем раньше диагностировать патологии, при которых нарушается обонятельное восприятие, включая болезни Паркинсона и Альцгеймера, а также расстройства аутистического спектра.