Когда мы пытаемся уловить тонкий аромат, то начинаем принюхиваться. Интуитивно нам кажется, что так мы помогаем своим обонятельным рецепторам лучше улавливать молекулы запаха. Но оказывается, дело не только в количестве молекул, добирающихся до носа.

Ученые обнаружили, что наш мозг использует весьма изящный механизм для обработки запахов. Оказывается, обонятельные рецепторы не просто передают информацию о присутствии того или иного запаха, но и реагируют на силу воздушного потока. Когда мы делаем глубокий вдох, нейроны, связанные с обонянием, начинают работать синхронно, создавая своего рода ритм. Этот ритм помогает мозгу различать разные запахи, словно ноты в музыкальной мелодии.

Представьте, что каждый запах - это отдельная нота, а ритм дыхания - это нотный стан. Изменяя ритм дыхания, мы словно переставляем ноты, создавая уникальные мелодии из запахов. Благодаря этому мы можем различить тысячи оттенков ароматов и даже вспомнить связанные с ними воспоминания.

Механизм обработки запахов мозгом. Реакция обонятельных рецепторов на силу воздушного потока. Синхронная работа нейронов при глубоком вдохе и создание ритма.

Как правильно дышать, чтобы лучше чувствовать ароматы

Когда мы хотим различить какой-то трудноуловимый запах, то начинаем принюхиваться - и действительно, запах проясняется. Кажется, что ничего странного тут нет: принюхиваясь, мы чаще гоняем воздух по носовой полости, и потому обонятельные клетки могут поймать больше запаховых молекул.

Однако, как выяснили исследователи из японского Института физико-химических исследований (RIKEN), здесь дело не только в запаховых молекулах, но и в чисто физическом воздействии воздуха на чувствительные клетки.

Сигнал из носа поступает по обонятельным нейронам в гломерулы, или обонятельные клубочки - сложные переплетения нервных клеток на полпути между носом и запаховым анализатором в головном мозге. В клубочки стекается информация от разных нейронов, и сигналы, соответствующие тому или иному запаху, усиливаются, а разные запахи отделяются друг от друга. Однако клубочки реагируют не только запахи, но и на поток воздуха - обонятельные нейроны чувствуют его давление и отправляют соответствующую информацию вместе со сведениями о запахах.

И мы, и животные, принюхиваясь, начинаем дышать часто и ритмично. Как показали эксперименты с мышами, обонятельные клубочки работают в такт ритму принюхивания, и обусловлено это именно изменениями в воздушном потоке. Но притом между собой разные гломерулы не совпадают: например, на каждый вдох-выдох одни клубочки активны 200 миллисекунд, другие - 230, третьи - 400; иными словами, клубочки работают в разных фазах.

Если частота принюхиваний увеличивалась, то и гломерулы начинали активничать больше, но их фазы оставались прежними. Если же в воздухе появлялся какой-то запах, то фазы активности у клубочков менялись, то есть у них изменялось время активности на каждый вдох-выдох, причем от концентрации запаха сдвиги по фазе не зависели.

С другой стороны, если воздух шел мимо обонятельных рецепторов без какого-либо ритма, то есть когда не было регулярного давления на клетки, то даже если в воздухе был какой-то аромат, фазы активности обонятельных клубочков его почти не чувствовали. И чем меньше была концентрация запаха, тем незначительней были сдвиги в фазах активности.

Получается, что именно перемежающийся поток воздуха помогает лучше различать запахи. Регулярно меняющееся воздушное давление настраивает активность разных обонятельных клубочков по различным фазам, так что информация о разных запахах не смешивается; можно сказать, разные запахи получают разный фазовый код.

Если же воздух течет мимо рецепторов с более-менее постоянной скоростью, то запахи начинают сливаться друг с другом: обонятельные клубочки не могут сделать для них разные сдвиги фаз. Считается, что похожим образом происходит кодирование и в других нейронных системах - например, в гиппокампе, одном из главных центров памяти - так что, возможно, полученные результаты добавят нам знаний о том, как вообще нейроны хранят и обрабатывают информацию.

По материалам издания "Neuron"