Мыши способны различать запахи за доли секунды благодаря быстрым взаимодействиям нейронов в обонятельной луковице, сообщается на сайте Нью-Йорского университета Лангон. Ранее считалось, что основная обработка запахов происходит в коре головного мозга, связанного с восприятием и сознанием, однако новые данные указывают на более ранний и простой механизм.
Эксперименты показали, что решающую роль играет самая первая волна сигналов от обонятельных нейронов. Когда мышь делает вдох, миллионы сенсорных клеток в носу активируются и передают сигналы в так называемые клубочки обонятельной луковицы, связанные с митральными и пучковыми клетками. Уже в первые 50 миллисекунд формируется специфический паттерн активности, который определяет, какой запах воспринимает животное.
Дальнейшие сигналы при этом почти не учитываются. Ученые описывают этот механизм как временную фильтрацию. Суть в том, что мозг фиксирует первые активированные нейронные цепи и затем подавляет поступающую позже информацию. Это позволяет быстро выделить один запах даже в сложной среде, где присутствуют другие фоновые ароматы.
Примечательно, что один и тот же запах вызывал одинаковый ранний паттерн активности независимо от его концентрации.
Это означает, что система распознавания ориентируется не на силу сигнала, а на его временную структуру. Такой подход делает восприятие более устойчивым и надежным.
Авторы подчеркивают, что весь процесс происходит чрезвычайно быстро. У мышей полный цикл вдоха занимает около четверти секунды, но решение о том, что именно они чувствуют, принимается в самом начале этого интервала. У людей вдох длится дольше, однако принцип может быть тем же.
«Наши результаты ставят под сомнение фундаментальное представление о том, что такие вычисления происходят в коре мозга. Исследование впервые показывает, как именно используется временная фильтрация для различения запахов», — заявил автор работы Дмитрий Ринберг.
Полученные данные не только уточняют базовые механизмы работы мозга, но и могут найти практическое применение. Понимание того, как биологические системы быстро выделяют значимые сигналы из шума, может помочь в создании более эффективных алгоритмов для ИИ и сенсорных технологий.
Возможно, открытие также позволит улучшить диагностику заболеваний. Ранее было показано, что потеря обоняния может быть ранним признаком тяжелых болезней.
