Различать запахи насекомым помогают нейронные "когти"

Совсем не сложно отличить запах лимона от запаха шоколадной конфеты. Шоколад - тёплый и сладкий, лимон отдаёт свежестью, горечью и кислотой. А вот различия между запахами лимона и апельсина не так очевидны - оба кисловатые, ведь фрукты имеют много общих химических соединений. Учёным стало интересно - как насекомые различают оттенки ароматов, что чрезвычайно важно для их выживания.

Работа биологов из Колд-Спринг-Харбор

Этим решила заняться команда нейробиологов, работающих в лаборатории в Колд-Спринг-Харбор. Ими был проведен эксперимент на плодовых мушках дрозофилах, с целью определить, как мозг насекомых интегрирует сигналы для идентификации конкретного запаха. При этом, обонятельная система плодовой мушки в основных своих чертах похожа на человеческую тем, что каждая группа сенсорных нейронов связана с реакцией на специфические химические соединения. Определенные клетки мозга шлют сигналы другой группе клеток, которая называется проекционные нейроны, после чего сигнал трансформируется в особых нервных клетках – клетках Кеньона.

Клетки Кеньона

Эти клетки Кеньона содержат в своей структуре длинные выступы, подобные когтях. Каждый из них обернут вокруг одного проекционного нейрона, пропуская только один тип входящих сигналов. Кроме странной структуры, у клеток Кеньона еще и особая избирательность, ведь активны они не всегда. Биологи долго бились над вопросом - что же всё-таки заставляет их "включиться"?

Реакция на различные вещества

Автором исследования Эялем Грантманом и заведующим лабораторией Гленном Тёрнером была использована новейшая технология микроскопии, благодаря которой они изучили, какую реакцию выдает единичная клетка Кеньона при срабатывании сразу нескольких "когтей". Постепенно учёные поняли, что каждый "коготь" в отдельно взятой клетке Кеньона, срабатывает на различные химические вещества. Грантман и Тёрнер стимулировали отдельные нейроны светом (используя область науки, именуемую оптогенетикой). В результате стало ясно, что отдельные клетки Кеньона приходят в активность только при стимулировании сразу нескольких их "когтей". Вот почему они и включаются так редко.

Результаты исследования

Результаты исследования были опубликованы журналом Nature Neuroscience. В статье объясняется, как отдельные клетки Кеньона способны разделять и посылать множественные сигналы в мозг, в результате чего он запоминает химическую смесь, представляющую собой любой запах в качестве единого уникального аромата. Следующее исследование учёных связано с попыткой определить механизм связи между определёнными "когтями". Такая идентификация поможет дать ответ на вопрос – каким образом мозг связывает конкретные сочетания химических веществ с запахами. Тернер объясняет, что это попытка понять суть происходящих в структуре мозга изменений во время его обучения.