Новое исследование показало: мыши, как и люди, могут делать один целенаправленный вдох, чтобы проверить запах предмета. Это кажется простой деталью поведения, но для нейробиологов она важна: результаты указывают, что у млекопитающих могут быть общие базовые механизмы обработки запахов, сохранившиеся в ходе эволюции.
Обычно мы представляем мышь как животное, которое исследует мир серией быстрых коротких вдохов. Человек, напротив, чаще делает один глубокий вдох: например, подносит к носу дыню, хлеб или молоко, чтобы понять, можно ли это есть.
Две новые работы Северо-Западного университета (Northwestern University) показали, что различия не так велики, как казалось. Мыши тоже способны на одиночный «проверочный» вдох, а человеческий мозг при одном вдохе запускает ритмы обработки запаха, похожие на ритмы у грызунов.
Исследования опубликованы в журнале Science Advances.
Один вдох как активное исследование
В первой работе ученые наблюдали за мышами, которые искали и ели пищу. Команда заметила: когда животное берет кусочек еды передними лапами, оно иногда на мгновение подносит его к носу и делает один короткий вдох.
Чтобы изучить это точнее, исследователи использовали роботизированную систему с несколькими камерами. Она позволяла одновременно отслеживать движения головы, передних лап и дыхание мышей.
Оказалось, что одиночный вдох точно совпадал с моментом, когда пища оказывалась у носа. Это похоже на человеческое поведение: человек тоже может поднести продукт к лицу и сделать один осознанный вдох перед тем, как принять решение.
Это не просто реакция на запах
Главный вопрос заключался в том, является ли такой вдох автоматическим рефлексом. Эксперименты показали, что нет.
Когда ученые нарушали обоняние мышей, животные все равно продолжали выполнять одиночный «проверочный» вдох перед едой. Но когда подавляли активность моторной коры — области мозга, участвующей в управлении произвольными движениями, — поведение прекращалось.
Это означает, что мышь не просто пассивно реагирует на запах. Она сама выбирает момент, чтобы взять «пробу» воздуха. Такой процесс называют активным обонянием: животное или человек управляет вдохом, чтобы лучше исследовать окружающую среду.
По словам Джона М. Барретта (John M. Barrett), сходство заключается не только в самом одиночном вдохе. У мышей во время такого обнюхивания согласованно движутся и передние лапы, что указывает на произвольный, намеренный характер действия.
Как человеческий мозг обрабатывает запах за один вдох
Вторая работа была посвящена людям. У человека вдох обычно намного медленнее, чем у мыши. Поэтому исследователи хотели понять, как мозг успевает быстро распознавать запах, если сам вдох длится относительно долго.
Группа лаборатории Кристины Зелано (Christina Zelano) использовала высокоточный малоинвазивный метод записи активности обонятельной луковицы у здоровых добровольцев. Обонятельная луковица — это первая крупная структура в мозге, куда поступают сигналы от обонятельных рецепторов в носу.
Когда участники делали один намеренный вдох, в обонятельной луковице появлялись тета-колебания. Тета-колебания — это медленные ритмы электрической активности мозга с частотой примерно 2–8 герц, то есть 2–8 циклов в секунду.
У грызунов именно в этом диапазоне происходит ритмическое обнюхивание. У людей дыхание медленнее, но мозг, по-видимому, способен запускать похожий внутренний ритм уже после одного вдоха.
Почему это сближает мышей и людей
У мышей частое обнюхивание и тета-ритм тесно связаны: животное быстро нюхает, а мозг обрабатывает запахи в этом же темпе. У человека внешний ритм дыхания медленнее, но тета-колебания могут возникать как самостоятельный мозговой механизм.
Цяохань Ян (Qiaohan Yang) отметила, что у грызунов обнюхивание и тета-ритм почти неразделимы. У людей более медленный вдох позволяет увидеть тета-колебания отдельно — как внутренний ритм, который включается при целенаправленном вдохе.
Иными словами, виды используют разные «версии» одного базового принципа. Мышь делает быстрые короткие вдохи, человек — один более длинный, но мозг обоих млекопитающих организует обработку запахов во временных окнах.
Зачем это нужно медицине
Обоняние связано не только с запахами пищи или опасности. Оно влияет на аппетит, память, эмоции и поведение. Нарушения обоняния могут встречаться при болезни Альцгеймера, болезни Паркинсона и расстройствах развития нервной системы, включая аутизм.
Это не означает, что по одному изменению обоняния можно поставить диагноз. Но понимание нормальной работы обонятельной системы может помочь в разработке более чувствительных тестов, которые раньше выявляют сбои в работе мозга.
Эндрю Шериф (Andrew Sheriff) отметил, что наличие эволюционно сохраненных механизмов помогает лучше понять работу мозга млекопитающих и то, как эта система может нарушаться при заболеваниях.
Почему мышиные исследования становятся полезнее
Мышей часто используют как модель для изучения мозга человека. Но такая модель ценна только тогда, когда у животных и людей действительно есть общие механизмы.
Новые работы показывают, что в обонянии такое сходство может быть глубже, чем предполагалось. Если мыши и люди используют похожие ритмы для обработки запахов, то эксперименты на животных могут точнее помогать изучать нарушения сенсорной обработки при болезнях нервной системы.
При этом исследование не превращает обоняние в готовый диагностический инструмент. Это фундаментальная работа о том, как мозг получает информацию из окружающей среды и связывает вдох, движение и восприятие запаха.
О том, как дыхание может синхронизировать мозговые волны и участвовать в работе памяти, ранее рассказывал материал МКБ-11: дыхание синхронизирует мозговые волны и укрепляет память.
Литература
Northwestern University. Mice and humans use similar brain rhythm to process smells. — 2026.
Gao M. et al. Dexterous single sniffs for ethological active olfaction // Science Advances. — 2026. — DOI: 10.1126/sciadv.aed3610.
Sheriff A. et al. Theta oscillations are an organizational unit of odor processing in the olfactory bulb // Science Advances. — 2026. — DOI: 10.1126/sciadv.aee1002.