Η μυρωδιά έχει τη δύναμη να μας μεταφέρει στο χρόνο και το χώρο. Θα μπορούσε να είναι το γλυκό άρωμα του γιασεμιού, ή η οσμή μούχλας των φυκιών. Ξαφνικά, είστε πίσω στο σπίτι της παιδικής σας ηλικίας, ή κάτω από τον καυτό ήλιο μιας μακρινής ακτής.
Αυτή η συσχέτιση μεταξύ οσμών και τόπων φαίνεται να είναι μια βαθιά ενσωματωμένη πτυχή της ανθρώπινης γνώσης. Αλλά πώς συνδέονται αυτά τα δύο στον εγκέφαλο; Μια μελέτη που δημοσιεύθηκε στις 22 Δεκεμβρίου 2021 στο επιστημονικό περιοδικό Nature παρουσιάζει μια πιθανή εξήγηση.
Μια νευρική σύνδεση μεταξύ οσμής και χώρου
“Τα μόρια οσμής δεν έχουν από μόνα τους χωροταξικές πληροφορίες. Ωστόσο, τα ζώα στην άγρια φύση χρησιμοποιούν την όσφρησή τους για να περιηγηθούν στο χώρο και τη μνήμη, οι οσμές είναι που τους επιτρέπουν να εντοπίζουν πολύτιμους πόρους επιβίωσης όπως η τροφή», δήλωσε η Cindy Poo, η πρώτη συντάκτρια της μελέτης. “Θέλαμε να κατανοήσουμε τη νευρική βάση αυτών των συμπεριφορών, κι έτσι αποφασίσαμε να μελετήσουμε πώς ο εγκέφαλος συνδυάζει οσφρητικές και χωροταξικές πληροφορίες.”
Οι ερευνητές επικεντρώθηκαν στον πρωτογενή οσφρητικό φλοιό. “Το οσφρητικό σύστημα είναι μοναδικό μεταξύ των αισθήσεων”, δήλωσε ο επικεφαλής συντάκτης της μελέτης, Zachary Mainen, βασικός ερευνητής του Κέντρου Champalimaud για το Άγνωστο στην Πορτογαλία. “Μόνο η όσφρηση έχει άμεσα αμοιβαίες συνδέσεις με το σύστημα ιππόκαμπου, το οποίο εμπλέκεται στη μνήμη και την πλοήγηση.”
Οι νεύρωνες του ιππόκαμπου στον εγκέφαλό μας είναι γνωστοί για τη λειτουργία τους ως “κύτταρα εντοπισμού θέσης”. Αυτό συμβαίνει επειδή κάθε κύτταρό μας ενεργοποιείται σε μια συγκεκριμένη θέση μέσα σε ένα περιβάλλον. Μαζί, αυτοί οι νευρώνες κωδικοποιούν ολόκληρη την περιοχή, δημιουργώντας αποτελεσματικά έναν νευρικό χάρτη του διαστήματος. Αυτά τα κύτταρα του ιππόκαμπου, των οποίων η ανακάλυψη σε αρουραίους οδήγησε στο Βραβείο Νόμπελ Φυσιολογίας & Ιατρικής το 2014, είναι τόσο αξιόπιστα που οι επιστήμονες μπορούν να πουν πού βρίσκεται ένα ζώο απλά παρατηρώντας τη δραστηριότητά του.
«Γνωρίζουμε ότι το σύστημα ιππόκαμπου στέλνει σήματα στον πρωτεύοντα οσφρητικό φλοιό», δήλωσε η Poo. “Έτσι υποπτευόμασταν ότι αυτή η περιοχή του εγκεφάλου μπορεί να κάνει περισσότερα από το να αναγνωρίσει διαφορετικές μυρωδιές.”

Βάζοντας Οσφρητικούς Νευρώνες σε δοκιμασία
Για να δοκιμάσουν αυτή την ιδέα, οι ερευνητές ανέπτυξαν ένα προσαρμοσμένο παζλ για αρουραίους, οι οποίοι είναι ιδιαίτερα ικανοί στην όσφρηση. Οι αρουραίοι δοκίμασαν οσμές στα τέσσερα άκρα ενός λαβύρινθου σε σχήμα “+”. Στη συνέχεια, ανάλογα με τη μυρωδιά, έπρεπε να καταλάβουν πού ήταν κρυμμένη η ανταμοιβή. “Σε αυτό το έργο, οι αρουραίοι έπρεπε να μάθουν και να θυμηθούν ακριβείς συσχετισμούς οσμών και τοποθεσιών”, εξήγησε η Poo.
Ενώ τα ζώα έλυναν το παζλ, οι ερευνητές παρακολούθησαν τη δραστηριότητα των νευρώνων σε ένα μέρος του πρωτογενούς οσφρητικού φλοιού που ονομάζεται οπίσθιος φλοιός piriform. “Οι νευρώνες επικοινωνούν μεταξύ τους εκπέμποντας ηλεκτρικές παρορμήσεις”, εξήγησε ο Mainen. “Καταγράφοντας τα ηλεκτρικά σήματα που εκπέμπονται από εκατοντάδες μεμονωμένους νευρώνες σε αυτή την περιοχή του εγκεφάλου, μπορέσαμε να αποκωδικοποιήσουμε τους συγκεκριμένους νευρώνες. Για παράδειγμα, είτε επειδή ενεργοποιήθηκαν όταν το ζώο μύριζε μια συγκεκριμένη οσμή, είτε όταν βρισκόταν σε μια συγκεκριμένη θέση στο λαβύρινθο.”
“Τα αποτελέσματά μας υπερέβησαν τις προσδοκίες μας”, δήλωσε η Poo. “Είχαμε προβλέψει ότι μερικοί νευρώνες εδώ μπορεί να ενδιαφέρονται για την τοποθεσία σε κάποιο βαθμό.” Ωστόσο, μελετώντας προσεκτικά τη δραστηριότητα των οσφρητικών νευρώνων φλοιού ενώ το ζώο περιφερόταν στο λαβύρινθο, διαπιστώσαμε ότι αυτοί οι νευρώνες είχαν ανακαλύψει έναν πλήρη χάρτη του όλου χώρου.”
Οσφρητικοί νευρώνες κωδικοποιούν χάρτες
Οι ερευνητές ανακάλυψαν έναν μεγάλο πληθυσμό νευρώνων που, όπως και τα κύτταρα του ιππόκαμπου, ενεργοποιούνται σε μια συγκεκριμένη θέση στο λαβύρινθο. Είναι ενδιαφέρον ότι ο χάρτης δεν κάλυπτε ολόκληρο το περιβάλλον εξίσου. Αντίθετα, περιορίστηκε σε μεγάλο βαθμό σε σημαντικά σημεία συμπεριφοράς στο λαβύρινθο: όπου τα ζώα βίωσαν τις οσμές και έλαβαν ανταμοιβές.
“Φαίνεται ότι σημαντικές τοποθεσίες διδάχθηκαν μέσω της εμπειρίας και κωδικοποιήθηκαν σε ένα χάρτη. Ήταν αξιοσημείωτο ότι αυτά τα κύτταρα στο οσφρητικό σύστημα άρχισαν να ανταποκρίνονται σε μια δεδομένη θέση όταν δεν υπήρχαν οσμές, ακόμα και όταν ο αρουραίος περπατούσε απλά και δε συμμετείχε στην εργασία”, πρόσθεσε ο Μάινεν.
Η μυρωδιά του χώρου
Έτσι δημιουργούμε αναμνήσεις που συνδέουν ορισμένες μυρωδιές με συγκεκριμένα μέρη. “Διαπιστώσαμε ότι ορισμένοι νευρώνες εδώ ανταποκρίθηκαν στη μυρωδιά, άλλοι στην τοποθεσία, και όμως άλλοι και στους δύο τύπους πληροφοριών σε διαφορετικούς βαθμούς. Όλοι αυτοί οι διαφορετικοί νευρώνες αναμειγνύονται μεταξύ τους και πιθανώς διασυνδέονται. Ως εκ τούτου, μπορεί κανείς να υποθέσει ότι η ενεργοποίηση συσχετισμών οσμής-χώρου μπορεί να συμβεί μέσω δραστηριότητας μέσα σε αυτό το δίκτυο”, πρότεινε η Poo.
“Αυτή η μελέτη ανοίγει επίσης ένα νέο παράθυρο για να κατανοήσουμε πώς χρησιμοποιούνται οι αισθήσεις για την πλοήγηση και τη μνήμη”, πρόσθεσε ο Mainen. “Οι άνθρωποι βασίζονται σε οπτικά ορόσημα περισσότερο από οσμές, αλλά είναι πιθανό οι αρχές του πώς θυμόμαστε, πού βρισκόμαστε και να φτάσουμε εκεί που πηγαίνουμε, να είναι πολύ παρόμοιες”, κατέληξε.
Aναδημοσίευση από www.scitechdaily.com