哺乳动物的大脑比以前更快地识别气味
小鼠的新实验显示,它只需不到十分之一秒 - 这是之前想到的时间的一小部分 - 嗅觉区分一种气味和另一种气味。
纽约大学医学院的研究人员在11月14日发表在“自然通讯”杂志上的一项研究中发现,气味 - 触发嗅觉的化学颗粒 - 只需要在鼻子内侧的一些信号蛋白上小鼠识别熟悉的香气。同样重要的是,研究人员说,他们还发现,无论气味浓度多大(无论气味浓度如何),动物分辨气味的能力都是相同的。
“我们的研究奠定了关于哺乳动物,包括人类如何闻到的新理论的基础:一种比以前想象的更精简的理论,”资深研究调查员和神经生物学家Dmitry Rinberg博士说。他的团队正在计划进一步的动物实验,以寻找与嗅觉检测和解释相关的脑细胞激活模式,这些模式也适用于人。
“就像人类的大脑只需要一些音符来描述一首特定的歌曲一样,我们的研究结果表明,鼠标的嗅觉只需要一些神经信号来确定它的气味,”林伯格说。纽约大学朗格健康及其神经科学研究所副教授。
Rinberg说,当气味剂最初停留在鼻子神经细胞上的嗅觉受体蛋白质时,细胞会向大脑的一部分发出信号,分配气味,识别气味。
他的团队最新发现的关键是,小鼠在激活前几个嗅觉脑受体后立即识别出气味,并且通常在吸入任何气味剂的前100毫秒内。
Rinberg说,之前对动物的研究表明,几乎所有涉及嗅觉的嗅觉脑受体都需要长达600毫秒才能完全激活。然而,早期的小鼠实验,通过鼻子比人类吸入更快,并且具有更快的嗅觉,表明大脑中活化受体的数量在大约300毫秒后达到峰值。
早期的科学研究也表明高度浓缩的香味激活了更多的受体。但林伯格说,在他的团队最新实验之前,研究人员尚未概述浓度在气味识别过程中的作用。
对于这项新的研究,老鼠接受了训练,舔一根稻草,根据它们是否闻到橙色或松树般的气味来获得水奖励。
使用插入小鼠鼻子的光活化纤维,研究人员可以打开个体脑受体或参与嗅觉的受体组,以控制和跟踪有多少受体可随时闻到。光学技术是在NYU Langone开发的。
然后,研究小组测试了当不同浓度的每种气味受到挑战时,小鼠对水奖励的表现如何,以及可用于激活的更多或更少的受体。研究人员发现,过早激活过多的受体会影响气味识别,增加受过训练的老鼠获得奖励所犯错误的数量。