Вчені виявили, як окремі нейрони мозку обробляють запах у революційному дослідженні на людях

Вперше в історії дослідники успішно записали активність окремих нейронів у свідомих людей, які сприймали різні аромати, відкривши безпрецедентний погляд на один із найзагадковіших наших сенсорних процесів. Це знакове дослідження, опубліковане в Nature, заповнює десятиліття розриву між тваринними експериментами та розумінням людської нюхової системи.

Революційні методи запису розкривають нейронні таємниці запаху

Команда під керівництвом вчених з Університетської лікарні Бонна використала передові методи електрофізіологічного запису, щоб спостерігати активність окремих нейронів у піриформній корі та медіальній скроневій ділянці свідомих учасників. Під час виконання завдань із оцінкою та ідентифікацією ароматів дослідники фіксували у реальному часі сплески нейронної активності в кількох ділянках мозку, зокрема в піриформній корі, мигдалині, енторинальній корі та гіпокампі.

Виявилося, що це складний нейронний оркестр, у якому різні області мозку виконують окремі ролі у процесуванні запаху. Нейрони піриформної кори головним чином кодували хімічну ідентичність ароматів — по суті, створювали «виписку» запаху для мозку. Нейрони гіпокампу, навпаки, відображали суб’єктивне сприйняття запаху і передбачали, наскільки добре учасники зможуть розпізнати конкретний аромат.

Поза простим виявленням запаху: кросмодальна інтеграція

Найцікавіше, що дослідники виявили, — обробка запаху в людському мозку виходить далеко за межі простого виявлення ароматів. Нейрони піриформної кори реагували не лише на реальні запахи, а й на зображення, пов’язані з ароматом, що свідчить про мультисенсорну систему, яка інтегрує візуальну та ольфакторну інформацію.

Мигдалина продемонструвала особливу поведінку: її нейрони кодували суб’єктивну валентність запаху — чи сприймали його учасники як приємний або неприємний. Така емоційна система кодування допомагає пояснити, чому певні запахи можуть викликати надзвичайно сильні емоційні реакції та спогади.

Наслідки для розуміння людської перцепції

Дослідження також показало, що повторне піддавання одного і того ж запаху призводить до зниження частоти сплесків нейронної активності, демонструючи центральне пригнічення повторення та процес звикання на рівні окремих клітин. Це нейробіологічна основа адаптації до запаху, яка пояснює, чому з часом ми менш помічаємо постійні аромати — від кави, що вариться на кухні, до власного парфуму.

Найдивовижніше — вчені виявили нейрони, які реагують на семантично узгоджену інформацію про запах і пов’язані з ним зображення. По суті, це «концептуальні клітини» для нюху. Результати припускають, що людська ольфакторна система працює не лише як система хімічного виявлення, а й як частина складної концептуальної схеми кодування, що об’єднує кілька сенсорних модальностей і абстрактні значення.

Таке проривне дослідження відкриває нові шляхи для розуміння розладів сенсорної обробки, розробки лікування захворювань, пов’язаних із запахом, та поглиблює наш фундаментальний досвід про те, як мозок формує багате сенсорне сприйняття світу.