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.


Схематическое представление сути работы грушевидной коры. Credit: Cindy Poo et al. in Nature

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.

ТекстАнастасия 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 

https://doi.org/10.1038/s41586-021-04242-3

Нейронауки в Nature и Science. Выпуск 102: искусственная регенерация в сетчатке позволила слепым животным увидеть свет

Американским нейробиологам впервые удалось «пробудить» регенеративный потенциал одного из типов клеток сетчатки млекопитающих и обеспечить способность видеть свет слепым от рождения лабораторным животным. Ученые считают,…

Нейронауки в Nature и Science. Выпуск 103: протеиновые капли для нейронов и иммунитета

Американские исследователи определили механизм формирования и биохимическую роль так называемых протеиновых «капель». Они необходимы для хранения нейромедиаторов в нейронах, а также участвуют в формировании иммунного…

Нейронауки в Nature и Science. Выпуск 104: как мозг осознаёт время?

Учёные обнаружили сеть нейронов, которая играет ведущую роль в формировании временного восприятия опыта. Статья об этом вышла в журнале Nature. Credit: Норвежский университет естественных и…

Нейронауки в Nature и Science. Выпуск 105: ещё одна попытка победить спинальную травму

Починить разорванные нейроны спинного мозга можно, вернув их в более молодое состояние, – об этом сообщает исследование, опубликованное в конце августа в журнале Nature. Credit: Sofroniew…

Нейронауки в Nature и Science. Выпуск 112: что делает каракатиц мастерами маскировки

Головоногие моллюски и каракатицы в частности – настоящие мастера маскировки. Они могут становиться практически незаметными в самых разных местах. Как нервной системе удается управлять этим…

Нейронауки в Nature и Science. Выпуск 156: первый институт нейронаук на Африканском континенте

Как известно, журнал Nature, одно из самых авторитетных изданий в мире, начинался как научно-популярный журнал, поэтому до сих пор в каждом выпуске есть новости науки…

Нейронауки в Nature и Science. Выпуск 3: «плохое» влияние

Чтобы найти эффективное средство для лечения какого-либо заболевания, нужно установить его причину. В случае с аутизмом (расстройства, которое проявляется проблемами социальных взаимодействий, а также ограниченными…

Нейронауки в Science Nature. Выпуск 128: мозжечок «открылся» с новой стороны

Ученые сумели выявить прямую связь между мозжечком и частью среднего мозга, отвечающей за наслаждение. Выяснилось, что контакт между ними осуществляется напрямую, а не через кору…

Нейронауки в Nature и Science. Выпуск 32: опутывающий мозг нейрон и тайна клауструма

Нынешний выпуск не совсем про «большие» журналы. Новость эта только была опубликована на сайте Nature, а докладывал её директор Института Аллена по изучению мозга Кристоф Кох…

Нейронауки в Nature и Science. Выпуск 57: как мозг умеет достраивать реальность

Учёные выяснили, насколько точно наш мозг определяет границы предметов. Исследование опубликовано в Nature, где сообщается, как нейроны связываются при реакции на границы предметов, чтобы структура…

Нейронауки в Nature и Science. Выпуск 99: эмоциональность млекопитающих напрямую зависит от строения мозга

Влияют ли размеры мозга и сложность его строения на способность горевать, взялись выяснить итальянские исследователи. Изучив поведение дельфинов и китов, которые могут проявлять чувства по…

Нейронауки в Science и Nature, выпуск 144. Классика: так ли вегетативно вегетативное состояние?

Сегодня мы продолжаем нашу традицию рассказывать о самых важных публикациях в истории нейронаук, работах, ставшими классическими. В 2006 году в журнале Science в разделе Brevia…

Нейронауки в Science и Nature, выпуск 90. Как свернулся гиппокамп у черепахи

Кора головного мозга млекопитающих, как известно, включает шесть нейронных слоев – так называемый неокортекс. Cильнее всего он развит у человека. Однако более древние и простые…

Нейронауки в Science и Nature, выпуск 91. Окно в гиппокамп позволило увидеть, как мозг запоминает пройденный путь

Учёные из Средиземноморского института нейробиологии, входящего во французский Институт исследовательской медицины (INSERM) совершили очень интересное открытие. Судя по всему, им удалось воочию увидеть, как мозг…

Нейронауки в Science и Nature. Выпуск 62: где рождается зуд?

Когда у нас чешется какая-то область, преодолеть это ощущение невозможно. Хорошо известна даже  пациентка, которая «благодаря» остеомиелиту и опоясывающему лишаю, прочесала себе череп насквозь – до…

Нейронауки в Science и Nature. Выпуск 39. «Серый кардинал» возбуждения: как дыхание управляет мозгом?

За возбуждение мозга во время бодрствования отвечают весьма определённые структуры, на которые, как оказалось, повлиять совсем несложно. Таким образом, секрет дыхательных практик раскрыт! Стэнфордские учёные…

Нейронауки в Science и Nature. Выпуск 10: а были ли гены?

Иллюстрация: Stockvault Новость Внимательный читатель рубрики «Нейронауки в Nature и Science» заметит, что новости, которые мы обсуждаем в этой колонке, часто появляются на неделю-две позже,…

Нейронауки в Science и Nature. Выпуск 108: как и зачем в мозге работает подавление шума

В наш мозг встроена функция, позволяющая нам игнорировать повторяющиеся звуковые стимулы, как на примере мышей выяснили исследователи из из Медицинской школы Университета Дьюка и Нью-Йоркского…

Нейронауки в Science и Nature. Выпуск 107: как выключить боль от прикосновений?

Нейропатическая боль – хронический, трудно поддающийся лечению синдром, при котором даже легкое прикосновение приносит больным невыносимое страдание. Ученые из детского госпиталя в Бостоне и Национального…

Нейронауки в Science и Nature. Выпуск 109. Человеческие «нейроны Дауна» в мозге мыши

Исследователи из Имперского колледжа Лондона и Кембриджского университета впервые наблюдали за тем, как растут нейроны и образуются связи между ними после переноса клеток из мозга…

Нейронауки в Science и Nature. Выпуск 106: нервная система у растений?

Считается, что специализированная нервная ткань, позволяющая проводить электрические сигналы по всему телу, есть только у животных. Ключевую роль в передаче электрических сигналов играют маленькие молекулы…

Нейронауки в Science и Nature. Выпуск 101: структура «главного тормозного рецептора» с атомным разрешением

Быстрое торможение нервных импульсов в нашем мозге осуществляется при помощи специального «тормозного» нейромедиатора, гамма-аминомасляной кислоты (GABA или ГАМК). Основной рецептор ГАМК – это так называемый…

Нейронауки в Science и Nature. Выпуск 100. Нейростарости: растворимые сенсоры в мозге

Ученые из Медицинской школы Университета штата Вашингтон в Сент-Луисе и инженеры из Университета Иллинойса в Урбана-Шампейне в 2016 году создали датчики, которые нейрохирурги смогут имплантировать…

Нейронауки в Science и Nature. Выпуск 115: магнитно-резонансная томография — игра на повышение

Куда движется отрасль современной нейровизуализации? Конечно, в сторону магнитно-резонансной томографии. Ни один другой метод диагностики не позволяет столь контрастно и детально зафиксировать как внутреннее строение…

Нейронауки в Science и Nature, выпуск 91. Окно в гиппокамп позволило увидеть, как мозг запоминает пройденный путь

Учёные из Средиземноморского института нейробиологии, входящего во французский Институт исследовательской медицины (INSERM) совершили очень интересное открытие. Судя по всему, им удалось воочию увидеть, как мозг…