دانشمندان نحوه پردازش بو را توسط سلول‌های منفرد مغز در یک مطالعه انسانی انقلابی نقشه‌برداری کردند

برای اولین بار در تاریخ، پژوهشگران توانستند فعالیت سلول‌های منفرد مغزی را در افراد هوشیار هنگام پردازش بوهای مختلف ثبت کنند و بینش‌های بی‌سابقه‌ای دربارهٔ یکی از پیچیده‌ترین حس‌های ما ارائه دهند. این مطالعه پیشگام که در نشریه Nature منتشر شده است، فاصلهٔ دهه‌ها طولانی بین تحقیقات حیوانی و درک بویایی انسان را پر می‌کند.

تکنیک‌های نوین ضبط؛ کشف رازهای نورونی بویایی

تیم تحقیقاتی به رهبری متخصصان دانشگاه و بیمارستان بُن، با استفاده از روش‌های پیشرفتهٔ ضبط الکتروفیزیولوژی، فعالیت سلول‌های منفرد را در قشر پیرامیدال و قشر تمپورال میانی افراد هوشیار نظارت کردند. در حین انجام وظایف ارزیابی و شناسایی بو، پژوهشگران الگوهای شلیک نورونی زمان واقعی را نه تنها در قشر پیرامیدال، بلکه در آمیگدالا، قشر انتورینال و هیپوکامپ به‌دست آوردند.

آنچه مشاهده شد، یک «ارکستر» نورونی پیچیده بود که در آن هر ناحیه نقش خاصی ایفا می‌کرد. سلول‌های قشر پیرامیدال عمدتاً هویت شیمیایی بوها را رمزگذاری می‌کردند – به‌نوعی «اثر انگشت بویایی» برای مغز. در مقابل، سلول‌های هیپوکامپ پاسخ‌های ذهنی نسبت به بو را نشان می‌دادند و توانایی شرکت‌کنندگان در تشخیص دقیق بوهای خاص را پیش‌بینی می‌کردند.

فراتر از تشخیص سادهٔ بو؛ ادغام چندحسی در مغز

به‌طور شگفت‌انگیزی، پژوهشگران دریافتند که سلول‌های قشر پیرامیدال نه تنها به بوهای واقعی، بلکه به تصاویری که با آن‌ها مرتبط هستند به‌طور قابل اعتمادی واکنش نشان می‌دهند. این نشان می‌دهد که سیستم پردازش چندحسیی وجود دارد که اطلاعات بصری و بویایی را ترکیب می‌کند.

آمیگدالا رفتار جالبی از خود نشان داد: سلول‌های این ناحیه ارزش احساسی بوها – خوشایند یا ناخوشایند بودن – را رمزگذاری می‌کردند. این مکانیزم کدگذاری احساسی می‌تواند توضیح دهد چرا برخی بوها توانایی برانگیختن واکنش‌های عاطفی قوی و خاطرات عمیق را دارند.

پیامدها برای درک ادراک انسانی

مطالعه همچنین نشان داد که مواجهه مکرر با یک بو، سبب کاهش نرخ شلیک سلول‌ها می‌شود؛ این پدیده نشانگر «سرکوب تکراری مرکزی» و سازگاری در سطح سلول‌های منفرد است. این مکانیزم نوروبیولوژیکی می‌تواند توضیح دهد چرا به‌تدریج کمتر به بوهای ثابت مانند بوی قهوه در آشپزخانه یا عطر فردی که همیشه می‌ماند، توجه می‌کنیم.

به‌نظر می‌رسد پژوهشگران سلول‌هایی شناسایی کردند که به ترکیب اطلاعات بویشی و معنایی‑تصویری واکنش نشان می‌دهند – به‌عبارت دیگر «سلول‌های مفهومی» برای بو. این یافته‌ها نشان می‌دهند بویایی انسان نه تنها به‌عنوان یک سامانهٔ شناسایی شیمیایی عمل می‌کند، بلکه بخشی از یک طرح کدگذاری مفهومی پیچیده است که حس‌ها و معانی انتزاعی را در هم می‌پیوندد.

این تحقیق انقلابی مسیرهای جدیدی برای درک اختلالات پردازش حسی، توسعهٔ درمان‌های مرتبط با مشکلات بویایی و پیشرفت دانش بنیادی ما دربارهٔ چگونگی ساختن تجربهٔ غنی حسی جهان توسط مغز انسان باز می‌کند.