Новая техника ультразвукового изображения предоставила первую в истории визуализацию активности в грушевидной коре крыс при восприятии запаха. Это глубоко укоренившаяся структура мозга играет важную роль в обонянии и до сих пор не была доступна для функциональной визуализации. Эта работа также проливает новый свет на все еще плохо изученные функционирования обонятельной системы, и, в частности, как мозг обрабатывает информацию.
Как восприятие чувств помогает представить внешнюю среду? Хотя организация обонятельной системы известна — она похожа на организмы, начиная от насекомых до млекопитающих — ее функционирование остается неясным. Чтобы ответить на эти вопросы, ученые сосредоточились на двух структурах мозга: обонятельной луковице и грушевидной коре. У крыс обонятельная луковица расположена между глазами, позади носовой кости. Грушевидная кора глубоко укоренилась в мозгу грызунов, что сделало невозможным получить какие-либо функциональные данные.
Тем не менее, техника нейрофункционального ультразвукового изображения, разработанная Mickael Tanter, названная FUS (функциональная УЗИ) позволяет осуществлять мониторинг активности нейронов в грушевидной коре. Он основан на передаче ультразвуковых плоских волн в ткани головного мозга. После обработки данных пересекаемые волны могут обеспечить изображения с пространственным и временным разрешением: 80 мкм и несколько десятков миллисекунд. Контраст этих образов связан с изменениями в кровотоке мозга. Действительно, активность нервных клеток требует ввода энергии. Посредством записи изменений объема в кровеносных сосудах различных структур мозга можно определить местоположение активированных нейронов.
FUS дает преимущества с точки зрения стоимости и простоты использования. Кроме того, она обеспечивает более легкий доступ к наиболее глубоким структурам, которые часто расположены на несколько сантиметров ниже черепа.
Записи, выполненные Hirac Gurden, позволили наблюдать пространственное распределение деятельности в обонятельной луковице. Когда запах воспринимался, объем крови увеличивался в четко определенных областях: каждый запах, таким образом, соответствует определенной схеме активированных нейронов. В дополнение к этим результатам, изображения показали отсутствие пространственного распределения в грушевидной коре. На этом уровне два различных запаха вырабатывают активацию во всем регионе.
Клеточные механизмы, ответственные за исчезновение пространственной сигнатуры, еще не четко определены, но эти результаты приводят к формулировке нескольких гипотез. Грушевидная кора – это структура, которая служит не только для обработки обонятельного стимула, а скорее для того, чтобы интегрировать и запоминать различные типы данных. Например, на основе восприятия сотен пахучих молекул, содержащихся в кофе, грушевидная кора сможет признать один запах — кофе.
Эта работа открывает новые перспективы для нейробиологии. Исследователи теперь будет рассматривать эффект обучения на корковой активности для того, чтобы выяснить роль и специфику обонятельной системы.
ПОДРОБНЕЕ В НАУЧНОЙ СТАТЬЕ:
Osmanski, B.F.; Martin, C.; Montaldo, G.; Lanièce, P.; Pain, F. et al. Functional ultrasound imaging reveals different odor-evoked patterns of vascular activity in the main olfactory bulb and the anterior piriform cortex // NeuroImage — 2014 — vol. 95 — p. 176-184
