Nghiên cứu Y - Dược Thứ năm, ngày 16/7/2020

Phát hiện cách não bộ cảm nhận mùi

Các nhà thần kinh học lần đầu tiên mô tả mối quan hệ giữa các mùi khác nhau được mã hóa trong não. Các phát hiện cho thấy một cơ chế có thể giải thích tại sao các cá nhân có những trải nghiệm phổ biến nhưng được cá nhân hóa cao với mùi và thông báo cho những nỗ lực hiểu rõ hơn về cách não biến đổi thông tin về hóa học mùi thành nhận thức về mùi.
Ảnh minh họa
Ảnh minh họa
Một nghiên cứu của các nhà thần kinh học tại Trường Y Harvard hiện cung cấp những hiểu biết mới về bí ẩn của mùi hương. Báo cáo trong Tự nhiên vào ngày 1 tháng 7, lần đầu tiên các nhà nghiên cứu mô tả mối quan hệ giữa các mùi khác nhau được mã hóa trong vỏ khứu giác, vùng não chịu trách nhiệm xử lý mùi.

Bằng cách cung cấp mùi với cấu trúc phân tử được lựa chọn cẩn thận và phân tích hoạt động thần kinh ở chuột tỉnh táo, nhóm nghiên cứu đã chỉ ra rằng sự biểu hiện của nơ ron thần kinh trong vỏ não phản ánh sự tương đồng hóa học giữa các mùi, do đó cho phép mùi hương được đưa vào các loại trong não. Hơn nữa, những đại diện này có thể được tua lại bởi kinh nghiệm cảm giác.

Các phát hiện cho thấy một cơ chế sinh học thần kinh có thể giải thích tại sao các cá nhân có những trải nghiệm phổ biến nhưng mang tính cá nhân hóa cao với mùi.

"Tất cả chúng tôi chia sẻ một khung tham chiếu chung có mùi. Cả tôi và bạn đều nghĩ mùi chanh và vôi giống nhau và đồng ý rằng chúng có mùi khác với pizza, nhưng cho đến bây giờ, chúng tôi không biết não tổ chức loại thông tin đó như thế nào, "Tác giả nghiên cứu cao cấp Sandeep Robert Datta, phó giáo sư về sinh học thần kinh tại Viện Blavatnik tại HMS cho biết.

Các kết quả mở ra con đường nghiên cứu mới để hiểu rõ hơn về cách não biến đổi thông tin về hóa học mùi thành nhận thức về mùi.

"Đây là minh chứng đầu tiên về cách vỏ khứu giác mã hóa thông tin về chính thứ mà nó chịu trách nhiệm, đó là hóa học mùi, các tín hiệu cảm giác cơ bản của khứu giác", Datta nói.

Cách bộ não cảm nhận mùi

Cảm giác về mùi cho phép động vật xác định bản chất hóa học của thế giới xung quanh. Các tế bào thần kinh cảm giác trong mũi phát hiện các phân tử mùi và chuyển tín hiệu đến khứu giác, một cấu trúc ở tiền cảnh nơi xảy ra quá trình xử lý mùi ban đầu. Các khứu giác chủ yếu truyền thông tin đến vỏ piriform, cấu trúc chính của vỏ khứu giác, để xử lý toàn diện hơn.

Không giống như ánh sáng hoặc âm thanh, các kích thích dễ dàng kiểm soát bằng cách điều chỉnh các đặc tính như tần số và bước sóng, rất khó để thăm dò cách não xây dựng các biểu hiện thần kinh của các phân tử nhỏ truyền mùi. Thông thường, những thay đổi hóa học tinh tế - một vài nguyên tử carbon ở đây hoặc nguyên tử oxy ở đó - có thể dẫn đến sự khác biệt đáng kể trong nhận thức về mùi.


Datta, cùng với nghiên cứu đầu tiên của tác giả Stan Pashkovski, chuyên gia nghiên cứu về sinh học thần kinh tại HMS, và các đồng nghiệp đã tiếp cận thử thách này bằng cách tập trung vào câu hỏi làm thế nào bộ não xác định các mùi có liên quan nhưng khác biệt.

"Thực tế là tất cả chúng ta đều nghĩ rằng một mùi chanh và vôi có nghĩa tương tự nhau có nghĩa là cấu trúc hóa học của chúng phải bằng cách nào đó gợi lên những biểu hiện thần kinh tương tự hoặc có liên quan trong não của chúng ta," Datta nói.

Để điều tra, các nhà nghiên cứu đã phát triển một cách tiếp cận để so sánh định lượng các hóa chất mùi tương tự như sự khác biệt về bước sóng, ví dụ, có thể được sử dụng để so sánh định lượng màu sắc của ánh sáng.

Họ đã sử dụng máy học để xem xét hàng ngàn cấu trúc hóa học có mùi và phân tích hàng ngàn tính năng khác nhau cho mỗi cấu trúc, chẳng hạn như số lượng nguyên tử, trọng lượng phân tử, tính chất điện hóa và hơn thế nữa. Cùng với nhau, những dữ liệu này cho phép các nhà nghiên cứu tính toán một cách có hệ thống bất kỳ mùi nào giống hoặc khác nhau so với mùi khác.

Từ thư viện này, nhóm nghiên cứu đã thiết kế ba bộ mùi: một bộ có độ đa dạng cao; một với sự đa dạng trung gian, với các mùi được chia thành các cụm liên quan; và một trong những mức độ đa dạng thấp, trong đó các cấu trúc chỉ khác nhau khi tăng chiều dài chuỗi carbon.

Sau đó, họ tiếp xúc với chuột với nhiều tổ hợp mùi khác nhau từ các bộ khác nhau và sử dụng kính hiển vi đa điểm cho các mẫu hình ảnh hoạt động thần kinh trong vỏ não piriform và bóng đèn khứu giác.

Dự đoán mùi

Các thí nghiệm cho thấy sự tương đồng trong hóa học mùi được nhân đôi bởi sự tương đồng trong hoạt động thần kinh. Mùi liên quan tạo ra các mẫu nơ-ron tương quan trong cả vỏ não và bóng khứu giác, được đo bằng sự chồng chéo trong hoạt động của nơ-ron. Ngược lại, các mùi liên quan yếu, tạo ra các mẫu hoạt động liên quan yếu.

Trong vỏ não, các mùi liên quan dẫn đến các mô hình hoạt động thần kinh tập hợp mạnh hơn so với các mô hình trong khứu giác. Quan sát này được tổ chức đúng trên từng con chuột. Các đại diện của Cortical về mối quan hệ mùi có mối tương quan tốt đến mức chúng có thể được sử dụng để dự đoán danh tính của mùi hôi ở một con chuột dựa trên các phép đo được thực hiện ở một con chuột khác.

Các phân tích bổ sung đã xác định một loạt các tính năng hóa học, chẳng hạn như trọng lượng phân tử và các tính chất điện hóa nhất định, có liên quan đến các mô hình hoạt động thần kinh. Thông tin lượm lặt được từ các tính năng này đủ mạnh để dự đoán phản ứng vỏ não đối với mùi ở một loài động vật dựa trên các thí nghiệm với một bộ mùi riêng biệt ở một loài động vật khác.

Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng những biểu hiện thần kinh này rất linh hoạt. Chuột liên tục được cho một hỗn hợp của hai mùi và theo thời gian, các kiểu thần kinh tương ứng của các mùi này ở vỏ não trở nên tương quan mạnh mẽ hơn. Điều này xảy ra ngay cả khi hai mùi có cấu trúc hóa học không giống nhau.

Khả năng thích ứng của vỏ não được tạo ra một phần bởi các mạng lưới nơ-ron giúp định hình lại các mối quan hệ mùi. Khi hoạt động bình thường của các mạng này bị chặn, vỏ não được mã hóa có mùi giống như bóng đèn khứu giác.

"Chúng tôi đã trình bày hai mùi như thể chúng đến từ cùng một nguồn và quan sát thấy bộ não có thể tự sắp xếp lại để phản ánh những trải nghiệm khứu giác thụ động", Datta nói.

Một phần lý do tại sao những thứ như chanh và vôi có mùi giống nhau, ông nói thêm, có khả năng là do động vật cùng loài có bộ gen tương tự và do đó có sự tương đồng về nhận thức mùi. Nhưng mỗi cá nhân có cảm nhận riêng.

Cùng với nhau, kết quả nghiên cứu lần đầu tiên chứng minh bộ não mã hóa mối quan hệ giữa các mùi. So với vỏ não thị giác và thính giác tương đối dễ hiểu, vẫn chưa rõ làm thế nào vỏ khứu giác chuyển đổi thông tin về hóa học mùi thành nhận thức về mùi.

Theo các tác giả, việc xác định cách thức khứu giác ánh xạ các mùi tương tự cung cấp những hiểu biết mới cho thấy nỗ lực hiểu và có khả năng kiểm soát khứu giác, theo các tác giả.

"Chúng tôi không hoàn toàn hiểu làm thế nào các hóa học chuyển sang nhận thức," Datta nói. "Không có thuật toán máy tính hoặc máy móc nào có cấu trúc hóa học và cho chúng tôi biết hóa chất đó sẽ có mùi gì."

"Để thực sự chế tạo cỗ máy đó và một ngày nào đó có thể tạo ra một thế giới khứu giác ảo có thể kiểm soát được cho một người, chúng ta cần hiểu cách bộ não mã hóa thông tin về mùi", Datta nói. "Chúng tôi hy vọng những phát hiện của chúng tôi là một bước tiến trên con đường đó."


Nguồn : Tài liệu được cung cấp bởi Trường Y Harvard
- Thuocbietduoc.com.vn cung cấp thông tin về hơn 30.000 loại thuốc theo toa, thuốc không kê đơn. - Các thông tin về thuốc trên Thuocbietduoc.com.vn cho mục đích tham khảo, tra cứu và không dành cho tư vấn y tế, chẩn đoán hoặc điều trị. - Khi dùng thuốc cần tuyệt đối tuân theo theo hướng dẫn của Bác sĩ
- Chúng tôi không chịu trách nhiệm về bất cứ hậu quả nào xảy ra do tự ý dùng thuốc dựa theo các thông tin trên Thuocbietduoc.com.vn
Thông tin Thuốc và Biệt Dược
- Giấy phép ICP số 235/GP-BC.
© Copyright Thuocbietduoc.com.vn
- Contact: VBCmedia, Jsc. - No 34, Louis Metropolis, Hanoi - Email: contact@thuocbietduoc.com.vn