Kokia svarbi mūsų uoslė, dažnai suvokiame tik tada, kai jos nebėra: maistas beveik neskanus arba nebereaguojame į tokius pavojus kaip dūmų kvapas. Bonos universiteto ligoninės (UKB), Bonos universiteto ir Acheno universiteto mokslininkai pirmą kartą ištyrė neuroninius žmogaus kvapo suvokimo mechanizmus.
Atskiros nervų ląstelės smegenyse atpažįsta kvapus ir konkrečiai reaguoja į objekto, pavyzdžiui, banano, kvapą, vaizdą ir užrašytą žodį. Šio tyrimo rezultatai panaikina ilgalaikę žinių atotrūkį tarp gyvūnų ir žmonių kvapų tyrimų ir dabar buvo paskelbti žurnale Gamta.
Vaizdo gavimo metodai, tokie kaip funkcinis magnetinio rezonanso tomografija (fMRI), anksčiau atskleidė, kurie žmogaus smegenų regionai yra susiję su uoslės suvokimu. Tačiau šie metodai neleidžia ištirti uoslės atskirų nervų ląstelių pagrindiniame lygmenyje.
„Todėl mūsų supratimas apie kvapų apdorojimą ląstelių lygmeniu daugiausia grindžiamas tyrimais su gyvūnais, todėl nebuvo aišku, kokiu mastu šie rezultatai gali būti perduodami žmonėms“, – sako bendraautorius profesorius Florianas Mormannas iš Kalifornijos katedros. Epileptologija UKB, kuri taip pat yra Bonos universiteto Transdisciplininės tyrimų srities (TRA) „Gyvenimas ir sveikata“ narys.
Smegenyse esančios nervų ląstelės nustato kvapus
Prof. Mormanno tyrimų grupei dabar pirmą kartą pavyko užfiksuoti atskirų nervinių ląstelių aktyvumą uoslės metu. Tai buvo įmanoma tik todėl, kad mokslininkai dirbo kartu su UKB, vieno didžiausių epilepsijos centrų Europoje, Epileptologijos klinikos pacientais, kuriems diagnostikos tikslais į smegenis buvo implantuoti elektrodai. Jiems buvo pristatomi ir malonūs, ir nemalonūs kvapai, pavyzdžiui, senos žuvies.
„Mes atradome, kad atskiros nervinės ląstelės žmogaus smegenyse reaguoja į kvapus. Remdamiesi jų veikla, galėjome tiksliai nuspėti, koks kvapas buvo užuodžiamas”, – sako pirmasis autorius Marcelis Kehlis, Bonos universiteto doktorantas prof. Mormanno darbo grupė UKB.
Matavimai parodė, kad įvairios smegenų sritys, tokios kaip pirminė uoslės žievė, anatomiškai vadinama piriformine žieve, taip pat tam tikros medialinės smilkininės skilties sritys, ypač migdolinė dalis, hipokampas ir entorhinalinė žievė, yra susijusios su konkrečiomis užduotimis.
Nors nervų ląstelių aktyvumas uoslės žievėje tiksliausiai nuspėjo, kuris kvapas buvo užuodžiamas, neuronų aktyvumas hipokampe galėjo numatyti, ar kvapai buvo teisingai atpažinti. Tik nervų ląstelės migdoliniame kūne, regione, kuriame vyksta emocinis apdorojimas, reagavo skirtingai, priklausomai nuo to, ar kvapas buvo suvokiamas kaip malonus ar nemalonus.
Nervų ląstelės reaguoja į banano kvapą, vaizdą ir pavadinimą
Kitame žingsnyje mokslininkai ištyrė ryšį tarp kvapų ir vaizdų suvokimo. Norėdami tai padaryti, jie Bonos tyrimo dalyviams pateikė kiekvieno kvapo atitinkančius vaizdus, pavyzdžiui, kvapą, o vėliau ir banano nuotrauką bei ištyrė neuronų reakciją. Keista, kad nervinės ląstelės pirminėje uoslės žievėje reagavo ne tik į kvapus, bet ir į vaizdus.
„Tai rodo, kad žmogaus uoslės žievės užduotis yra kur kas daugiau nei grynas kvapų suvokimas“, – sako bendraautorius prof. Marc Spehr iš RWTH Acheno universiteto II biologijos instituto.
Tyrėjai atrado atskiras nervų ląsteles, kurios konkrečiai reagavo į kvapą, vaizdą ir rašytinį žodį, pavyzdžiui, bananą. Šis atradimas rodo, kad semantinė informacija apdorojama žmogaus uoslės apdorojimo pradžioje. Rezultatai ne tik patvirtina dešimtmečius trukusius tyrimus su gyvūnais, bet ir parodo, kaip skirtingi smegenų regionai yra susiję su specifinėmis žmogaus kvapų apdorojimo funkcijomis.
„Tai svarbus indėlis dekoduojant žmogaus uoslės kodą“, – sako prof. Mormannas. „Reikia atlikti tolesnius šios srities tyrimus, kad vieną dieną sukurtume uoslės priemones, kurias galėtume naudoti kasdieniame gyvenime taip pat natūraliai kaip akinius ar klausos aparatus.