В исследовании, которое помогает понять, как обоняние закодировано в головном мозге, нейробиологи из Калифорнийского университета в Медицинской школе Сан-Диего определили тип нейрона, который, по-видимому, помогает настраивать, усиливать и ослаблять реакции нейронов на химиосенсорные сигналы из носовой полости.
Исследование, опубликованное 9 марта в журнале Nature Neuroscience, помогает понять первопричину эпилептических припадков, которые часто сосредоточены в обонятельной коре – той части мозга, которая обрабатывает обоняние.
"Наше обоняние сложное и включает в себя множество перекрывающихся и взаимосвязанных нейронных цепей," сказал ведущий автор Джеймс Стерджилл, доктор философии, научный сотрудник Центра нейронных цепей и поведения отделения неврологии. "Обоняние больше, чем слух или зрение, основано на прошлом опыте и ассоциациях."
"В нашем исследовании рассматривается вопрос о том, как мозг сочетает активность этих других цепей с химиосенсорными сигналами для кодирования обонятельной памяти," он сказал. "Наши результаты показывают, что определенные нейроны в обонятельной коре служат настройщиками и регуляторами громкости для различных нейронных входов."
Клетки, которые, по-видимому, выполняют эту задачу, входят в число 10 процентов нейронов в головном мозге, которые секретируют тормозные нейротрансмиттеры, химические вещества, выделяемые в синапсе, которые повышают порог срабатывания нейронов. Функция этих тормозных нейронов становится все более важной для сенсорного восприятия звука и зрения. Это исследование является одним из первых, демонстрирующих, что тормозящие нейроны также играют важную роль в обработке запахов.
Для исследования нейробиологи использовали технологию, называемую оптогенетикой, для деактивации тормозящих нейронов в обонятельной коре мышей. Затем мышам предъявляли различные запахи и запахи разной интенсивности, включая запахи лимона, сосны и банана, в то время как электрическая активность в обонятельной коре головного мозга регистрировалась.
В отсутствие тормозных нейронов исследователи наблюдали увеличение активности мозга, не связанное с непосредственной обработкой запахов. Уровень фоновой активности мозга не зависел от интенсивности запаха.
Когда этим же нейронам позволяли нормально функционировать, фон "шумный" активность мозга снизилась без искажения нейронной репрезентации самого запаха.
В терминах обработки сигналов тормозящие нейроны, по-видимому, увеличивают отношение сигнал / шум активности мозга. Они также могут улучшить способность различать запахи.
"Если вам интересно, как можно почувствовать запах кожуры банана в мусорном баке, то это из-за этого типа тонкого нейронального контроля, достигаемого посредством торможения," сказал старший автор Джеффри Исааксон, доктор философии, профессор нейробиологии.
Подавление нейронов этими же клетками может также помочь предотвратить чрезмерное возбуждение обонятельной коры, связанное с эпилепсией. "Обонятельная кора – это область мозга, наиболее подверженная эпилептическим припадкам," Исааксон сказал. "Вероятно, что клетки, участвующие в обработке запахов, также предотвращают судороги. Эпилепсию можно интерпретировать как нарушение функции этих тормозных нейронов."