Учёные раскрыли, как отдельные клетки мозга обрабатывают запах в прорывном исследовании на людях

Впервые в истории исследователи успешно записали активность отдельных нейронов у бодрствующих людей, когда те воспринимают различные ароматы, предоставив беспрецедентный взгляд на одно из самых загадочных ощущений. Это важное исследование, опубликованное в Nature, заполняет десятилетний разрыв между экспериментами на животных и пониманием человеческого обоняния.

Революционные методы записи раскрыли нейронные тайны запаха

Команда, возглавляемая учёными Университетской больницы в Бонне, использовала передовые методики для мониторинга активности одиночных нейронов в пикоформной коре и медиальной теменной доле сознательных участников. Пока добровольцы выполняли задачи по оценке и идентификации запахов, исследователи фиксировали в реальном времени паттерны импульсов в нескольких областях мозга, включая пикоформную кору, миндалину, энторинальную кору и гиппокамп.

Оказалось, что мозг работает как сложный оркестр: разные регионы играют чётко определённые роли в обработке запаха. Нейроны пикоформной коры в основном кодируют химическую идентичность ароматов — по сути, служат «отпечатком» запаха. Между тем, нейроны гиппокампа отражали субъективное восприятие запахов и предсказывали, насколько точно участники смогут назвать конкретный аромат.

За пределами простого обнаружения: кросс‑модальная интеграция

Самым неожиданным открытием стало то, что обработка запаха в человеческом мозге выходит далеко за рамки чисто обонятельного восприятия. Нейроны пикоформной коры надёжно реагировали не только на реальные запахи, но и на изображения, связанные с ними, демонстрируя многомодальную систему, объединяющую зрительные и обонятельные сигналы.

Миндалинные нейроны проявили особенно интересное поведение: они кодировали субъективную валентность запаха — приятен он или неприятен. Такая эмоциональная кодировка объясняет, почему определённые ароматы способны вызывать мощные эмоциональные реакции и яркие воспоминания.

Последствия для понимания человеческого восприятия

Учёные также обнаружили, что повторный контакт с тем же запахом приводит к снижению частоты импульсов нейронов, что свидетельствует о центральном подавлении повторения и адаптации на уровне отдельных клеток. Эта нейробиологическая основа адаптации к запахам объясняет, почему со временем мы перестаём замечать постоянно присутствующие ароматы — будь то запах свежесваренного кофе или собственный парфюм.

Самым поразительным является выявление нейронов, реагирующих как на запах, так и на семантически согласованную визуальную информацию — своего рода «концептуальные клетки» обоняния. Эти результаты позволяют предположить, что человеческое обоняние функционирует не только как химический датчик, но и как часть сложной концептуальной системы, соединяющей несколько сенсорных модальностей и абстрактные значения.

Этот прорыв открывает новые пути для изучения сенсорных нарушений, разработки методов лечения заболеваний, связанных с обонянием, и углубления базовых знаний о том, как мозг формирует наше богатое сенсорное восприятие мира.