Bilim adamları, memeli beyinlerinin kokuları nasıl algıladığını ve bir kokuyu diğerlerinden nasıl ayırt ettiğini çözdü.
Farelerdeki deneylerde, NYU Grossman Tıp Fakültesi araştırmacıları ilk kez, koku olmasa da beynin koku işleme merkezi olan koku ampulünde bir koku olarak algılanan bir elektriksel imza yarattılar.
Koku simüle eden sinyal insan yapımı olduğundan, araştırmacılar ilgili sinir sinyallemesinin zamanlamasını ve sırasını değiştirebildi ve farelerin sentetik kokuyu doğru bir şekilde belirleme yeteneği için hangi değişikliklerin en önemli olduğunu belirleyebildiler.
MS Edmund Chong”Beynin kokuları nasıl ayırdığını çözmek karmaşıktır, çünkü görme gibi diğer duyulardan farklı olarak, bireysel kokuların en önemli yönlerini henüz bilmiyoruz,” diyor . Chong, “Örneğin yüz tanımada beyin, gözler gibi görsel ipuçlarına dayanarak insanları birinin burnunu ve kulaklarını görmeden tanıyabilir” diyor. “Ancak beyin tarafından kaydedilen bu ayırt edici özellikler, her koku için henüz bulunmadı.”
18 Haziran’da Science dergisinde çevrimiçi olarak yayınlanan güncel çalışma sonuçları, hayvanlarda ve insanlarda burnun arkasında bulunan koku soğanı üzerine odaklanıyor. Geçmişte yapılan araştırmalar, kokulara bağlı havadaki moleküllerin, glomeruli adı verilen ampuldeki sinir ucu demetlerine ve daha sonra beyin hücrelerine (nöronlar) elektrik sinyalleri göndermek için burnu kaplayan reseptör hücrelerini tetiklediğini göstermiştir.
Araştırmacılar, glomeruli aktivasyonunun zamanlaması ve sırasının her koku için benzersiz olduğunu söylüyorlar, sinyaller daha sonra bir hayvanın nasıl algıladığını, tepki verdiğini ve bir kokuyu nasıl hatırladığını kontrol eden beynin korteksine iletiliyor. Ancak kokular zamanla değişebildiği ve diğerleriyle karışabildiği için, bilim adamları şimdiye kadar çeşitli nöron türlerinde tek bir koku imzasını tam olarak takip etmek için mücadele ettiler.
Araştırmacılar, beyin hücrelerinin üzerlerine ışık tutularak etkinleştirilebilmesi için genetik olarak başka bir laboratuar tarafından geliştirilen farelerin varlığına dayalı Optogenetik adı verilen deneyler tasarladı. Daha sonra, fareleri, yalnızca doğru “koku” yu algıladıklarında ve bir kolu ittiklerinde onlara bir su ödülü vererek, altı glomerülün ışıkla etkinleştirilmesiyle üretilen sinyali tanımak için eğittiler.
Fareler, farklı bir glomerül kümesinin aktivasyonundan sonra kolu ittiyse (farklı bir kokunun simülasyonu), su almadılar. Araştırmacılar, bu modeli kullanarak, aktive edilmiş glomerüllerin zamanlamasını ve karışımını değiştirdiler.Her değişikliğin bir farenin bir davranışta algısını nasıl etkilediğini belirttiler.
Spesifik olarak, araştırmacılar, her bir koku tanımlayıcı setteki glomerüllerden hangisinin etkinleştirildiğini değiştirmenin, bir farenin bir koku sinyalini doğru şekilde algılama ve su elde etme yeteneğinde yüzde 30’a varan bir düşüşe yol açtığını buldular. Her setteki son glomerüldeki değişikliklerde, doğru koku algılamada yüzde 5 gibi küçük bir azalma oldu.
Araştırmacılar, glomerül aktivasyonlarının zamanlamasının “melodideki notalar gibi” birlikte çalıştığını ve erken “notaların” aşağılayıcı doğruluğundaki gecikmeler veya kesintilerle birlikte çalıştığını söylüyor. Farelerde ne zaman, kaç tane ve hangi reseptörlerin ve glomerüllerin aktive edildiğine dair modellerinde sıkı kontrol, ekibin birçok değişkeni incelemesini ve hangi koku özelliklerinin öne çıktığını belirlemesini sağladı.
Araştırmada Nörobiyolog Dmitry Rinberg, “Artık glomerül aktivasyonunun zamanlamasını ve sırasını parçalamak için bir modelimiz olduğuna göre, koku soğancığının belirli bir kokuyu tanımlamak için ihtiyaç duyduğu minimum reseptör sayısını ve türünü inceleyebiliriz” diyor .
NYU Langone’un Nörobilim ve Fizyoloji Bölümü’nde doçent olan ve Nörobilim Enstitüsü üyesi olan Dr. Rinberg, insan burnunun 350 kadar farklı koku reseptörüne sahip olduğunun bilindiğini söylerken, koku alma duyusu çok daha özelleşmiş farelerde, 1.200’den fazla olduğunu söylüyor.