Новый взгляд на мозговую систему показывает, как мы избегаем сильных запахов.

На жаргоне науки и техники вы пытаетесь отрегулировать «усиление» сенсорного стимула. Уходя от источника, вы эффективно уменьшаете его интенсивность, точно так же, как вы инстинктивно поспешили бы уменьшить громкость на iPod, случайно установленном на самый высокий уровень.Опубликованные в Neuron, ученые из лаборатории Колд-Спринг-Харбор (CSHL) сообщают об открытии нейронной цепи в обонятельной луковице мыши, которая объясняет, как наши родственники-млекопитающие (и, в более широком смысле, мы) могут регулировать усиление интенсивных запахов.

Необходимо набирать мощные сигналы, отобранные из окружающей среды, по той простой причине, что в противном случае они подавили бы нервные клетки, которые их принимают и обрабатывают.Нейроны в обонятельной луковице мыши активируются в относительно узком диапазоне, до нескольких сотен раз в секунду.

Тем не менее, как объяснил руководитель группы Флорин Альбеану, доцент CSHL, «изменение концентрации запахов, которые они ощущают, может быть порядка 10 миллионов раз. Каким-то образом обонятельной системе мыши пришлось развить способ приспособиться , чтобы закодировать поступающую сенсорную информацию так, чтобы она не насыщала диапазон возбуждения обонятельных нейронов ".Все наши органы чувств разделяют проблему потенциального ошеломления. В обонятельной системе есть двоякие неблагоприятные последствия: человек теряет способность четко различать как личность, так и концентрацию подавляющего запаха.

Это две основные задачи сенсорной части системы — передать информацию об идентичности и интенсивности запаха в обонятельную кору и другие области мозга, чтобы человек мог действовать.Альбеану и его коллеги, включая Аркарупа Банерджи и Фреда Марбаха, аспирантов Школы биологических наук Уотсона при CSHL и соавторов статьи Neuron, провели эксперименты на живых животных, которые выявили механизм регулировки усиления обонятельного сигнала. Они характеризуют нейронную цепь, которая пересматривает стандартное представление о том, как сигналы проходят через обонятельную луковицу.Команда смогла одновременно наблюдать реакции десятков нейронов на сигналы, поступающие в обонятельную луковицу от детекторов запаха мыши, называемых обонятельными сенсорными нейронами, расположенными в носу.

Давно известно, что входящий поток из носа направляется в структуры луковицы, называемые клубочками. Каждый клубок — «шар аксонов и дендритов», согласно Альбеану, — это соединение, где аксоны сенсорных нейронов встречаются и соединяются, или синапс, с дендритами, отправляемыми из следующего технологического слоя в луковице, населенного митральным отделом. клетки. Местные интернейроны также посылают проекции в клубочки. Если клубочки являются ретрансляционными станциями для «входа» из внешнего мира, то именно митральные клетки обеспечивают «выход» из луковицы в обонятельную кору и другие обрабатывающие области мозга.

Уже было известно, что специфические запахи вызывают активность в определенных комбинациях клубочков и что, когда интенсивность запаха превышает пороговое значение, активируются и дополнительные клубочки. Это, на первый взгляд, поставило бы под угрозу дискриминационные способности обонятельной системы, если бы сигнал не был каким-либо образом модифицирован. С увеличением числа клубочков, передающих сигналы митральным клеткам для «трансляции» в кору, специфичность паттерна будет размыта. Очень сильный запах сыра может активировать многие из тех же клубочков, что и очень сильный запах хищника.

Из-за этого животному будет сложнее решить, как ему действовать — есть или бежать.Фактически, сигнал, собираемый клубочками, модулируется; сила сигнала, поступающего в митральные клетки, снижается. Различные эксперименты позволили команде выяснить, как это происходит.

Он включает в себя тип тормозного нейрона, называемого клетками короткого аксона (SA), и тип локального возбуждающего нейрона, называемого внешними тафтинговыми (ET) клетками.Эксперименты команды CSHL объясняют, как эти компоненты обонятельной луковицы мыши оценивают общую активность луковицы.

Цель состоит в том, чтобы модулировать сигнал, отправляемый митральным клеткам, для передачи в остальную часть мозга, чтобы он сохранял как информацию о личности, так и информацию о концентрации. Вместо того, чтобы быть ошеломленным, когда носом улавливает сильный запах, измеряется и уменьшается количество сигнала, собираемого коллективно в клубочках через луковицу.

Но как?Эксперименты команды выявили сложный поток информации внутри клубочков, вокруг них и между ними.

Ранее было известно, что клетки ET, которые усеивают луковицу в непосредственной близости от клубочков, получают некоторые сигналы непосредственно из носа, и было замечено, что они усиливают входящие сигналы в отдельных клубочках. Но оказывается, у них другая роль. Клетки ET также получают сигналы от далеких клубочков, что является ключевым фактором в способности луковицы интегрировать общий сигнал, поступающий из носа.

Любопытно, что именно клетки короткого аксона передают эту информацию клеткам ET. Вопреки своему названию, клетки SA на самом деле имеют очень длинные аксоны, и они простираются от одного клубочка до других, относительно далеко в луковице.Когда сильный запах проникает в клубочковый слой луковицы, клетки SA вблизи данного клубочка будут сильно активированы. Клетки SA посылают тормозные сигналы к клеткам ET, расположенным рядом с другими клубочками, как близко, так и далеко и широко по всей луковице.

Когда срабатывает ЕТ-клетка, ее сигнал передается вниз к митральным клеткам, которые имеют тот же «родительский» клубочек, что и ЕТ-клетка. Сигнал, принимаемый митральными клетками, слабее, чем если бы не было контроля усиления.

Митральные клетки не перегружены, а скорее способны транслировать информацию об идентификации и концентрации запаха в остальную часть мозга, закодированную клубочками.Выводы команды ставят под сомнение теорию столетней давности. Их результаты демонстрируют, что основной путь информационного потока в луковице включает ЕТ-клетки в качестве основных привратников клубочкового выхода, и что прямой путь с одним синапсом между сенсорными нейронами и митральными клетками намного слабее, чем считалось ранее.

Затем команда попытается проследить динамику схемы в бодрствующих животных, выполняющих задачи, требующие от них действий в соответствии с информацией, поступающей от лампочки.


Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *