На протяжении последних десятилетий нейрофизиологи пытались выяснить, как природа выполняет две задачи: выбирает один и только один тип обонятельного рецептора для каждого нейрона, в то же время обеспечивая при этом представленность всех типов рецепторов во всей популяции нервных клеток.
И вот снова способность чувствовать запахи оказалась в центре внимания американских ученых, которые опубликовали результаты соей работы в журнале PNAS.
Различные молекулы из десятков ароматов витают в воздухе. Они достигают задней части носа, где расположен обонятельный эпителий, который покрывает около 2% от поверхности носовой полости и состоит из миллионов нейронных сетей, соединенных с рецепторами – своеобразными «приемниками» запахов. Активация этих рецепторов генерирует электрические сигналы, которые посылаются в головной мозг, к обонятельной луковице, которая «расшифровывает» запах через сотни клубочков. Этот механизм был расшифрован относительно недавно Линдой Бак и Ричардом Эйксом, вознагражденных за эту работу Нобелевской премией в области медицины.
«Каждый из нейронов обонятельного эпителия имеет только один тип рецептора и, следовательно, «признает» лишь одну молекулу одоранта. Тем не менее, у нас обнаруживаются сотни различных рецепторов и все они примерно равны в численности – это именно то, что позволяет человеку идентифицировать большое разнообразие запахов», – объясняет биолог Цзяньхуа Ксинг, ведущий автор нового исследования, сотрудник школы медицины Питт.
Чтобы разгадать этот механизм, он рассмотрел результаты десятков исследований по обонятельной системе человека и других млекопитающих. Вооруженный экспериментальными данными, ученый создали вычислительную модель, представляющую экспрессию обонятельных рецепторов в нейронах сетях. Оказалось, что принцип работы обоняния на удивление прост: экспрессия обонятельных рецепторов работает в согласовании, по принципу кооперативности.