Jak podaje strona internetowa Uniwersytetu Nowojorskiego Langone, myszy potrafią rozróżniać zapachy w ułamku sekundy dzięki szybkim interakcjom między neuronami w opuszce węchowej . Wcześniej uważano, że pierwotne przetwarzanie zapachów zachodzi w korze mózgowej, która odpowiada za percepcję i świadomość, ale nowe dane wskazują na wcześniejszy i prostszy mechanizm.
Eksperymenty wykazały, że kluczową rolę odgrywa pierwsza fala sygnałów z neuronów węchowych. Kiedy mysz wdycha powietrze, miliony komórek sensorycznych w nosie aktywują się i przekazują sygnały do tzw. kłębuszków nerkowych opuszki węchowej, które są połączone z komórkami mitralnymi i kępkowymi. W ciągu pierwszych 50 milisekund kształtuje się specyficzny wzorzec aktywności, który decyduje o zapachu odczuwanym przez zwierzę.
Kolejne sygnały są w dużej mierze ignorowane. Naukowcy opisują ten mechanizm jako filtrowanie czasowe. Idea polega na tym, że mózg rejestruje pierwsze aktywowane obwody neuronowe, a następnie tłumi późniejsze przychodzące informacje. Pozwala to na szybką izolację pojedynczego zapachu, nawet w złożonym środowisku z innymi zapachami tła.
Co ciekawe, ten sam zapach wywoływał tę samą wczesną aktywność, niezależnie od jego stężenia.
Oznacza to, że system rozpoznawania opiera się nie na sile sygnału, ale na jego strukturze czasowej. Takie podejście sprawia, że percepcja jest bardziej stabilna i niezawodna.
Autorzy podkreślają, że cały proces przebiega niezwykle szybko. U myszy pełny cykl wdechu trwa około ćwierć sekundy, ale decyzja o tym, co czują, zapada na samym początku tego okresu. U ludzi wdech trwa dłużej, ale zasada może być taka sama.
„Nasze wyniki podważają fundamentalną tezę, że takie obliczenia zachodzą w korze mózgowej. To badanie po raz pierwszy pokazuje, jak filtrowanie czasowe jest wykorzystywane do rozróżniania zapachów” – powiedział autor badania Dmitry Rinberg.
Odkrycia nie tylko wyjaśniają podstawowe mechanizmy funkcjonowania mózgu, ale mają również praktyczne zastosowanie. Zrozumienie, jak systemy biologiczne szybko odróżniają istotne sygnały od szumu, może pomóc w opracowaniu bardziej wydajnych algorytmów dla sztucznej inteligencji i technologii sensorycznych.
Odkrycie może również przyczynić się do poprawy diagnostyki chorób. Wcześniej wykazano, że utrata węchu może być wczesnym objawem poważnej choroby.
