Нейробиологи выяснили, как мозг человека распознает запахи в ритме грызунов

Нейробиологи из Северо-Западного университета (США) провели два эксперимента, чтобы изучить, как мозг обрабатывает запахи. Вопреки прежним представлениям, скорость распознавания запахов у человека оказалась сопоставима с грызунами, хотя люди дышат примерно в десять раз медленнее.

Мышиный ритуал принюхивания

В первой части работы ученые использовали роботизированную систему мультивидеофиксации, которая позволяла отслеживать движения свободно перемещающихся мышей. Оказалось, что, когда грызуны принюхиваются к пище, они временно отключают привычное быстрое обнюхивание и делают один точечный вдох, тщательно синхронизированный с движениями тела.

В этот момент животные задействуют передние лапы и поворачивают голову, выполняя осознанную проверку еды. Похожие движения совершает и человек, когда оценивает свежесть продукта.

Любопытно, что при отключении обоняния мыши продолжали выполнять этот ритуал, но блокировка моторной коры — зоны мозга, отвечающей за произвольные движения, — полностью останавливала его.

Человеческий мозг и тета-ритмы

Второе испытание проходило с участием здоровых добровольцев. С помощью точных датчиков, измеряющих электрические сигналы обонятельного центра мозга, ученые установили: когда человек принюхивается, в мозге генерируются низкочастотные тета-колебания от двух до восьми герц. Эта частота совпала с ритмом быстрого дыхания грызунов.

Мозгу человека не потребовалось совершать десятки частых вдохов. Попытка принюхаться лишь запускала внутренний «процессор», который за доли секунды разбивал и обрабатывал информацию о запахе, подчиняя ей быстрые вспышки нейронной активности.

Авторы подчеркивают, что этот механизм управлялся моторной корой и зависел от сознательного внимания, а не был обычным автоматическим рефлексом.

Значение для медицины

Понимание того, как работает эта древняя нейронная система, поможет в будущем раньше диагностировать патологии, при которых нарушается обонятельное восприятие. В первую очередь это касается болезней Паркинсона и Альцгеймера, а также расстройств аутистического спектра.

Результаты работы опубликованы в научном журнале Science Advances.