Πως ο εγκέφαλος ξεχωρίζει τις μυρωδιές

Αν μπορείτε να διακρίνετε το άρωμα ενός τριαντάφυλλου από μιας πασχαλιάς τότε θα πρέπει να ευχαριστείτε τον απιοειδή φλοιό του εγκεφάλου σας.

Συγκριτικά με πολλά άλλα τμήματα του ανθρώπινου εγκεφάλου, ο απιοειδής φλοιός, που επιτρέπει σε ανθρώπους και ζώα να επεξεργάζονται τις πληροφορίες των οσμών, μοιάζει με μια «ζούγκλα» νευρωνικών συνάψεων.

Ερευνητές του Ινστιτούτου Salk ρίχνουν περισσότερο φως στο πως η τυχαιότητα του απιοειδούς φλοιού παίζει καίρια σημασία στο πως ο εγκέφαλος διακρίνει μεταξύ παρόμοιων οσμών.

Σύμφωνα με στοιχεία που δημοσιεύονται στο επιστημονικό έντυπο Journal of Comparative Neurology, εκτός από την καλύτερη κατανόηση του πως γίνεται η επεξεργασία των οσμών από τον εγκέφαλο, η μελέτη ενδεχομένως να ανοίγει τον δρόμο και για να μάθουμε πως μερικά τμήματα του εγκεφάλου οργανώνουν τις πληροφορίες.

Όταν τα μόρια της οσμής, δηλαδή η «υπογραφή» κάθε μυρωδιάς, προσδένονται στους υποδοχείς της μύτης, ένα σήμα μεταδίδεται στον οσφρητικό λοβό και από εκεί στον απιοειδή φλοιό. Σε άλλα αισθητηριακά συστήματα, όπως το οπτικό, οι πληροφορίες διατηρούν μια αυστηρή δομή καθώς κινούνται εντός του εγκεφάλου. Συγκεκριμένα τμήματα των ματιών, για παράδειγμα, πάντα μεταδίδουν τις πληροφορίες σε συγκεκριμένα τμήματα του οπτικού φλοιού.

Αλλά οι επιστήμονες εδώ και χρόνια γνωρίζουν ότι αυτή η σειρά δεν υφίσταται στον απιοειδή φλοιό.

«Δεν είχαμε καταφέρει να διακρίνουμε οποιαδήποτε σειρά στις συνδέσεις του απιοειδή φλοιού σε οποιοδήποτε έμβιο είδος. Οποιαδήποτε οσμή ενεργοποιεί το 10% των νευρώνων που είναι διάσπαρτοι σε όλο τον απιοειδή φλοιό», εξηγεί ο Σιαμ Σρινιβασαν, ερευνητής στο Ινστιτούτου Εγκεφάλου και Νου Kavli του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια στο Σαν Ντιέγκο.

Για να μπορέσουν να βρουν λεπτομέρειες για το πως ο απιοειδής φλοιός του εγκεφάλου κωδικοποιεί τις πληροφορίες των οσμών και αν όντως οι συνάψεις είναι πράγματι τυχαίες, ο Δρ Σρινιβασαν μαζί με τον Τσαρλς Στηβενς, καθηγητή του Ινστιτούτου Salk, ανέλυσαν τους απιοειδείς φλοιούς από εννέα ποντίκια με διάφορες τεχνικές ώστε να οπτικοποιήσουν τα διάφορα είδη κυττάρων στη συγκεκριμένη εγκεφαλική περιοχή. Ο κυρίαρχος στόχος τους ήταν να ποσοτικοποιήσουν τον αριθμό και την πυκνότητα των κυττάρων στον απιοειδή φλοιό.

«Μετρήσαμε τα κύτταρα σε διάφορες αντιπροσωπευτικές περιοχές και υπολογίσαμε τον μέσο όρο τους σε όλο τον απιοειδή φλοιό», εξηγεί ο Δρ Σρινιβασαν.

Και τελικά κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι ο απιοειδής φλοιός του εγκεφάλου του ποντικιού έχει περίπου μισό εκατομμύριο νευρώνες, μοιρασμένους εξίσου μεταξύ του μεγαλύτερου, λιγότερο πυκνού οπίσθιου απιοειδούς και του μικρότερου, πιο πυκνού πρόσθιου απιοειδούς φλοιού.

Με βάση αυτή την αρχική πληροφορία για την πυκνότητα και των αριθμό των νευρώνων καθώς και πληροφορίες από προηγούμενες μελέτες για τον αριθμό των νευρώνων στον οσφρητικό φλοιό και πόσες είναι οι νευρωνικές συνάψεις που συνδέουν τον οσφρητικό φλοιό με τον απιοειδή φλοιό, οι επιστήμονες κατάφεραν να καταλήξουν στο συμπέρασμα ότι κάθε νευρώνας στον οσφρητικό φλοιό συνδέεται με σχεδόν κάθε ξεχωριστό νευρώνα στον απιοειδή φλοιό.

«Κάθε κύτταρο στον απιοειδή φλοιό λαμβάνει πληροφορίες από τον κάθε οσφρητικό υποδοχέα. Δεν υπάρχει ένας νευρώνας για τη μυρωδιά του καφέ, αλλά μια δέσμη νευρώνων. Αντί για έναν υποδοχέα δηλαδή για κάθε μυρωδιά, κάθε οσμή έχει το δικό της αποτύπωμα ανάλογα με την ισχύ των συνάψεων. Αυτό πρακτικά σημαίνει ότι ενώ η μυρωδιά του καφέ μπορεί να ενεργοποιεί σχεδόν τους ίδιους νευρώνες στον απιοειδή φλοιό με την οσμή της σοκολάτας, ενεργοποιεί κάθε νευρώνα με διαφορετική ένταση», λέει ο Δρ Στηβενς.

Και συμπληρώνει ότι το πλεονέκτημα αυτού του συστήματος είναι ότι μπορεί να κωδικοποιεί περίπλοκες πληροφορίες. Επίσης αν ένας νευρώνας στείλει ένα «θορυδώδες» σήμα, τότε αυτός ο θόρυβος ακυρώνεται από τους άλλους νευρώνες που στέλνουν πιο ακριβή σήματα.

Επόμενος στόχος των ερευνητών είναι να μελετήσουν και άλλες περιοχές του εγκεφάλου που θεωρούνται ότι κυριαρχούνται από τυχαίες συνδέσεις για να δουν αν είναι οργανωμένες κατά τον ίδιο τρόπο.