Нейронауки в Science и Nature. Выпуск 219: как устроена обонятельная навигация
Запахи — фундаментальная часть сенсорной среды, которую животные используют для поиска пищи и навигации. Ансамбли грушевидных нейронов в обонятельных областях лобной коры одновременно представляют идентичность запаха, а также пространственное расположение животных, образуя карту запахов. В работе, опубликованной в журнале Nature, ученые из США и Португалии предположили и доказали, что нейроны задней грушевидной коры несут надежное пространственное представление об окружающей среде.
Исследование представляет собой потенциальное объяснение того, как органы чувств используются для навигации и запоминания. Исследователи использовали записи нейронного ансамбля грушевидных нейронов в обонятельной коре, представляющей собой часть лобной коры, у свободно движущихся крыс, которые выполняли задачу пространственного выбора по запаху. Несмотря на то что люди больше полагаются на визуальные ориентиры, чем на запахи, принципы того, как мы запоминаем то, где были, и как добираемся туда, куда направляемся, очень похожи.
Запах обладает способностью переносить нас во времени и пространстве. Это может быть сладкий аромат жасмина или затхлый запах пыльного чердака. Внезапно мысленно вы оказываетесь в доме своего детства или под палящим солнцем далекого берега.
«Молекулы запаха по своей сути не несут пространственной информации. Однако животные в дикой природе используют запахи для пространственной навигации и памяти, которые позволяют им находить ценные ресурсы, такие как пища», — говорят авторы.
Часть нейронов гиппокампа и расположенной рядом энторинальной коры известны тем, что функционируют как «клетки места». Это происходит потому, что каждая клетка становится активной в определенном месте в среде. Вместе эти нейроны кодируют все пространство вокруг, эффективно создавая нейронную сетку координат и фиксируя ваше нахождение в ней. Эта система GPS в мозге была удостоена Нобелевской премии по физиологии или медицине в 2014 году. И она настолько надежна, что только лишь по наблюдению за активностью ее нейронов ученые могут определить, в какой части клетки в данный момент находится животное.
Нейроны же обонятельной коры также участвуют в кодировании пространственных карт. Исследователи обнаружили, что они, подобно клеткам гиппокампа, способны активизироваться в определенном месте лабиринта. Интересно, что эта карта не охватывала всю окружающую среду одинаково. Вместо этого она была в значительной степени ограничена поведенчески значимыми местами в лабиринте: теми, где животные ощущали определенные запахи и получали награды.
«Обонятельная система уникальна среди органов чувств. Только обоняние имеет прямые взаимные связи с системой гиппокампа, которая участвует в памяти и навигации. Следовательно, можно предположить, что активация ассоциаций запахового пространства может происходить посредством активности в этой сети», — отмечает руководитель исследования Захари Майнен (Zachary F. Mainen), главный исследователь Центра неизвестного Шампалимо в Португалии.
Текст: Анастасия Широбокова
Spatial maps in piriform cortex during olfactory navigation by Cindy Poo et al. in Nature. Published December 2021. https://doi.org/10.1038/s41586-021-04242-3