Обонятельная галлюцинация, загруженная в мозг мыши, помогла лучше понять механизм восприятия запахов.

Год назад мы писали о том, как в мышиный мозг в прямом смысле загрузили зрительную галлюцинацию: нейроны коры мозга стимулировали так, чтобы мыши казалось, будто она видит определённую картинку с вертикальными полосами. Такая картинка означала, что животное ждёт награда, и мышь соответствующим образом себя вела – хотя никакой полосатой картинки перед ней не было.

Поперечный разрез через обонятельную луковицу мыши. Синим окрашен слой обонятельных клубочков. (Фото: Matt Valley / Wikipedia) 

В недавней статье в Science исследователи из Нью-Йоркского университета вместе с коллегами из Италии описывают похожий эксперимент, только теперь вместо зрительной галлюцинации мышам давали почуять галлюцинацию обонятельную. Мы знаем, что обонятельный импульс идёт от рецепторных клеток в носу в обонятельную луковицу, особую зону мозга, где обонятельный сигнал передаётся нейронам, входящих в обонятельный нерв. Там, где отростки рецепторных нейронов соединяются с отростками нейронов обонятельного нерва, образуются сложные структуры – обонятельные клубочки. В клубочках, кроме упомянутых двух нейронов, есть ещё и другие, выполняющие вспомогательные и посреднические функции.

Обонятельных клубочков очень много, от 1100 до 2400, в зависимости от вида животного. И один-единственный запах проходит не через какой-то один клубочек, и не через два, а через серию клубочков, которые находятся в разных местах и активируются не сразу, а последовательно друг за другом. Авторы работы как раз хотели понять, влияет ли порядок активации обонятельных клубочков на восприятие запаха. Для этого нейроны обонятельной системы у мышей модифицировали так, чтобы их можно было искусственно стимулировать с помощью световых волн – то есть тут снова использовали методы оптогенетики, о которых мы много раз рассказывали.

Посылая нейронам последовательные лазерные вспышки, исследователи заставляли клубочки в обонятельной луковице мышиного мозга активироваться в определённом порядке; причём активировали их в пределах 300 миллисекунд после вдоха, как это происходит с настоящими запахами. Мышь как будто чуяла некий запах, после которого ей давали воду. На что он был похож, были ли у него натуральные аналоги, был ли приятен или неприятен, сказать было невозможно. Но, так или иначе, мышь вскоре понимала связь между конкретным «запахом» и водой, и если её обонятельные клубочки активировали в каком-то ином порядке, она на другой «запах» не реагировала и за водой не шла.

Затем исследователи стали немного изменять время активации клубочков, немного менять их местами и т. д. – словом, варьировать клубочковый рисунок, соответствующий запаху. Авторы работы на портале The Scientist сравнивают это с тем, как если бы они взяли какую-то мелодию и стали менять в ней ноты, менять их длительности или длительности пауз, чтобы понять, когда мелодия перестанет быть похожей на саму себя. В случае с обонянием оказалось, что главную роль играют те несколько обонятельных клубочков, которые активируются самыми первыми – если что-то изменить в их активации, то запах станет другим. Возможно, в эти первые клубочки приходит сигнал от рецепторов, с которыми запаховые молекулы связались раньше всего.

Впрочем, не исключено, что и следующие клубочки играют определённую роль в восприятии запаха – например, помогают оценить его интенсивность, или определить его источник, или что-нибудь ещё. Но чтобы глубже понять смысл сложного рисунка клубочковой активации, нужно заглянуть поглубже в мозг, в те его области, которые принимают сигнал от обонятельной луковицы с её клубочками.