Коли ми намагаємося вловити тонкий аромат, починаємо принюхуватися. Інтуїтивно нам здається, що так ми допомагаємо своїм нюховим рецепторам краще вловлювати молекули запаху. Але виявляється, справа не тільки в кількості молекул, що дістаються носа.

Вчені виявили, що наш мозок використовує дуже витончений механізм для обробки запахів. Виявляється, нюхові рецептори не просто передають інформацію про наявність того чи іншого запаху, а й реагують на силу повітряного потоку. Коли ми робимо глибокий вдих, нейрони, пов'язані з нюхом, починають працювати синхронно, створюючи своєрідний ритм. Цей ритм допомагає мозку розрізняти різні запахи, як ноти в музичній мелодії.

Уявіть, що кожен запах - це окрема нота, а ритм дихання - це нотний стан. Змінюючи ритм дихання, ми немов переставляємо ноти, створюючи унікальні мелодії із запахів. Завдяки цьому ми можемо розрізнити тисячі відтінків ароматів і навіть згадати пов'язані з ними спогади.

Механізм обробки запахів мозком. Реакція нюхових рецепторів на силу повітряного потоку. Синхронна робота нейронів при глибокому вдиху та створення ритму.

Як правильно дихати, щоб краще відчувати аромати

Коли ми хочемо розрізнити якийсь важковловимий запах, то починаємо принюхуватися - і справді, запах прояснюється. Здається, що нічого дивного тут немає: принюхуючись, ми частіше ганяємо повітря носовою порожниною, і тому нюхові клітини можуть спіймати більше запахових молекул.

Втім, як з'ясували дослідники з японського Інституту фізико-хімічних досліджень (RIKEN), тут річ не лише в запахових молекулах, а й у суто фізичному впливі повітря на чутливі клітини.

Сигнал із носа надходить нюховими нейронами до гломерули, або нюхових клубочків - складних переплетень нервових клітин на півдорозі між носом і запаховим аналізатором у головному мозку. У клубочки стікається інформація від різних нейронів, і сигнали, що відповідають тому чи іншому запаху, посилюються, а різні запахи відокремлюються один від одного. Однак клубочки реагують не лише на запахи, а й на потік повітря - нюхові нейрони відчувають його тиск і надсилають відповідну інформацію разом із відомостями про запахи.

І ми, і тварини, принюхуючись, починаємо дихати часто і ритмічно. Як показали експерименти з мишами, нюхові клубочки працюють у такт ритму принюхування, і зумовлено це саме змінами в повітряному потоці. Але притому між собою різні гломерули не збігаються: наприклад, на кожен вдих-видих одні клубочки активні 200 мілісекунд, інші - 230, треті - 400; іншими словами, клубочки працюють у різних фазах.

Якщо частота принюхувань збільшувалася, то і гломерули починали проявляти більше активності, але їхні фази залишалися колишніми. Якщо ж у повітрі з'являвся якийсь запах, то фази активності у клубочків змінювалися, тобто в них змінювався час активності на кожний вдих-видих, причому від концентрації запаху зрушення за фазою не залежали.

З іншого боку, якщо повітря йшло повз нюхові рецептори без будь-якого ритму, тобто коли не було регулярного тиску на клітини, то навіть якщо в повітрі був якийсь аромат, фази активності нюхових клубочків його майже не відчували. І що меншою була концентрація запаху, то незначнішими були зрушення у фазах активності.

Виходить, що саме переміжний потік повітря допомагає краще розрізняти запахи. Повітряний тиск, що регулярно змінюється, налаштовує активність різних нюхових клубочків за різними фазами, тож інформація про різні запахи не змішується; можна сказати, різні запахи отримують різний фазовий код.

Якщо ж повітря тече повз рецептори з більш-менш постійною швидкістю, то запахи починають зливатися один з одним: нюхові клубочки не можуть зробити для них різні зрушення фаз. Вважається, що схожим чином відбувається кодування і в інших нейронних системах - наприклад, у гіпокампі, одному з головних центрів пам'яті - тож, можливо, отримані результати додадуть нам знань про те, як узагалі нейрони зберігають та обробляють інформацію.

За матерілами видання "Neuron"