Ученые Гарварда расшифровали скрытую карту запахов в носовой полости

На протяжении веков исследователи восхищались способностью мозга систематизировать сенсорную информацию в четкие топографические карты для зрения, осязания и слуха. Долгое время считалось, что обоняние является исключением из этого правила, а обонятельные сенсорные нейроны распределены хаотично. Однако новое исследование ученых из Гарвардской медицинской школы полностью опровергло это представление, обнаружив упорядоченную систему там, где ранее видели лишь хаос.

Скрытая картография обоняния

Как сообщается в научном журнале Cell, под кажущейся случайностью скрывается строгая структура. Каждый обонятельный рецептор занимает строго определенное среднее положение вдоль вертикальной оси носовой полости. Обонятельный эпителий — чувствительная ткань носа — устроен как высокоточная систематическая сетка, напоминающая планировку городских улиц.

Исследовательская группа составила первую в мире детальную карту обонятельных рецепторов и выяснила, что они группируются по типам в четко очерченные горизонтальные полосы. Нейроны, производящие определенные рецепторы, образуют параллельные линии, проходящие сверху вниз по носовой полости.

Молекулярный компас и генетическая программа

За формирование этой карты отвечает сложная генетическая программа, в которой задействовано около 250 генов, включая факторы транскрипции (белки, контролирующие перенос генетической информации) и направляющие молекулы.

Ключевую роль в организации системы играет градиент ретиноевой кислоты, выступающий в роли молекулярного компаса. По словам авторов исследования, результаты вносят порядок в систему, которая ранее считалась хаотичной, что принципиально меняет научное представление о работе обоняния.

Ретиноевая кислота работает подобно кисти художника: ее концентрация в разных участках указывает нейронам, какой именно рецептор им необходимо активировать в зависимости от их пространственного положения. При экспериментальном изменении уровня ретиноевой кислоты карта рецепторов сдвигалась, подобно линейке по листу бумаги.

Масштаб исследования и новые технологии

Для создания этой карты ученые применили комбинацию секвенирования единичных клеток (метода анализа генетического кода отдельных клеток) и пространственной транскриптомики (технологии картирования активности генов в ткани). В рамках исследования были проанализированы колоссальные объемы данных:

• Более 300 лабораторных мышей;
• Около 5,5 миллиона индивидуальных обонятельных нейронов.

На сегодняшний день это самый масштабный массив данных секвенирования нейронной ткани в истории науки. Полученные знания могут стать основой для создания принципиально новых методов восстановления обоняния.

Защита от повреждений и терапевтический потенциал

Смотрите также:

Подсказки и ответы на игру Quordle от 3 июля (игра №1621) http://kupidonchik.org/podskazki-i-otvetyi-na-igru-quordle-ot-3-iyulya-igra-1621/.

Интересности на тему: Microsoft готовится к новой волне сокращений при увеличении инвестиций в ИИ

Классные советы в статье "Lego и Формула-1 готовят шоу из гоночных картов в Сильверстоуне" здесь.

Существование обонятельной карты не только помогает мозгу преобразовывать химический хаос окружающей среды в понятные образы, но и обеспечивает надежность всей системы. Дублирующие гены рецепторов, реагирующие на схожие запахи, распределены по разным зонам. Благодаря этому при повреждении одного участка способность распознавать ключевые ароматы сохраняется.

В обзоре отмечается, что новые данные имеют огромное прикладное значение. Понимание фундаментальных механизмов обоняния позволит разработать эффективные методы лечения потери запаха (аносмии), для которой сейчас практически нет терапии. В дальнейшем исследовательская группа планирует изучить структуру обонятельного эпителия человека, чтобы проверить, применима ли данная модель к нашему виду.