"Карта памяти". Необычную особенность мозга обнаружили ученые

Ученые обнаружили связь нейронов в головном мозге, благодаря которой люди ассоциируют запахи с воспоминаниями и местами. TengriMIX расскажет, почему наше серое вещество обладает свойством возвращать нас в детство и пробуждать ностальгию по местам.

Исследовательская команда португальского научного фонда Шампалимо утверждает, что ответ кроется в нейронах в головном мозге. Клетки мозга в обонятельной коре, области мозга, отвечающей за восприятие запахов, создают связь между конкретными запахами и местами.

Вы не замечали способность запахов переносить вас во времени? Это может быть запах свежего хлеба, который возвращает вас в детство, или запах мандаринов, напоминающий о новогодних праздниках.

Эта четкая связь между запахами и воспоминаниями является важной частью того, как мы мыслим и обрабатываем информацию. Ученые провели исследование с использованием лабиринта для крыс, чтобы выяснить, где в мозге возникает данная связь.

"Молекулы запаха не несут пространственной информации. Однако животные в дикой природе используют запахи для навигации в пространстве и памяти, которая позволяет им находить ценные ресурсы, такие как пища", - говорит первый автор исследования доктор Синди Пу в пресс-релизе.

Исследователи стремились понять работу нейронов в связи с запахами и памятью, поэтому изучали, как мозг сочетает обонятельную и пространственную информацию. Таким образом, они сосредоточились на изучении первичной обонятельной коры головного мозга, находящейся в передней части мозга.

"Обонятельная система сама по себе уникальна среди органов чувств", - отмечает автор и исследователь Захари Майнен.

Доктор Майнен добавляет, что нейроны в гиппокампе, которые отвечают за память, становятся активными в определенном месте окружающей среды.

"Только обоняние имеет прямые взаимные связи с системой гиппокампа, участвующей в памяти и навигации", - говорит Майнен.

Вместе эти нейроны, которые ученые называют "нейронами места", создают карту пространства. Благодаря открытию этих клеток у крыс ученые получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 2014 году.

"Мы знаем, что система гиппокампа посылает сигналы в первичную обонятельную кору головного мозга. Поэтому мы подозревали, что эта область мозга может делать больше, чем просто идентифицировать различные запахи", - объясняет доктор Пу.

Для проверки обонятельных нейронов команда разработала специально изготовленную головоломку, наполненную различными запахами, чтобы крысы могли пройти через нее. Крысы пробовали запахи на четырех концах лабиринта в форме плюса. Затем, в зависимости от запаха, они должны были выяснить, где найти награду.

"У крыс была задача выучить и запомнить точные ассоциации запахов и местоположений", - объясняют исследователи.

В то время как животные решали головоломку, исследователи следили за активностью их нейронов в части первичной обонятельной коры.

"Нейроны общаются друг с другом, испуская электрические импульсы. Записав электрические сигналы, излучаемые сотнями отдельных нейронов в этой области мозга, мы смогли расшифровать, что волнует конкретные нейроны. Например, стали ли они активными, когда животное учуяло определенный запах или когда оно находилось в определенном месте лабиринта", - говорит профессор Майнен.

Как отмечают ученые, результаты исследования превзошли все их ожидания.

"Мы предсказывали, что некоторые нейроны могут отвечать за определенное местоположение. Однако, тщательно изучив активность нейронов обонятельной коры во время навигации животного в лабиринте, мы обнаружили, что эти нейроны изучали всю карту окружающей среды", - говорит доктор Пу.

В ходе исследования ученые обнаружили оживленную популяцию нейронов, которые, подобно нейронам места, стали активными в определенном месте лабиринта. Примечательно, что карта пространства не охватывала в равной степени весь лабиринт. Вместо этого она сосредотачивалась только на поведенчески значимых местах лабиринта, например, там, где животные получали награды за то, что учуяли запахи.

"Примечательно, что клетки обонятельной системы начинали реагировать в определенном месте, когда никаких запахов не было, даже когда крыса просто гуляла, не занимаясь заданием", - добавляет Майнен.

Они также обнаружили, что некоторые нейроны реагировали на запах, другие - на местоположение, а третьи - на оба типа информации в разной степени. Ученые предполагают, что эти разные нейроны смешаны вместе и взаимосвязаны и способствуют тому, что мозг создает карту памяти о запахах и местоположениях.

"Это исследование также открывает новое окно для понимания того, как органы чувств используются для навигации и запоминания”, - заключает Майнен.

Несмотря на то что люди больше полагаются на визуальные ориентиры, чем на запахи, вполне вероятно, что обонятельные и визуальные принципы того, как мы запоминаем, где мы были, и добираемся туда, куда направляемся, очень похожи.