Существует несколько способов восприятия пищи, и не все они понятны. Мы знаем, что большая часть этого происходит в обонятельной луковице — небольшой области передней части головного мозга, но как стимулы поступают в эту область мозга, — изучалось авторами нового исследования.
Актуальность вопроса
То, как эти стимулы обрабатываются в головном мозге, играет важную роль в нашей повседневной жизни. Полное понимание того, как формируется наше восприятие пищи, имеет решающее значение, считает Фахмид Хайдер (Fahmeed Hyder), но получить ясную картину того, что происходит в нашем мозге, когда мы чувствуем запах, было непросто. Лучшее понимание того, как запахи попадают в наш мозг, не только многое расскажет нам о наших привычках в еде, но и может помочь пациентам с определенными заболеваниями.
Материалы и методы исследования
Профессор Фахмид Хайдер подробно изучил функцию обонятельной луковицы. Возможно, это не одна из самых обсуждаемых областей головного мозга, но она помогает нам понять внешний мир, принимая запахи из пищи и затем посылая эти сигналы дальше в мозг. Обонятельная луковица играет ключевую роль в качестве шлюза для химических стимулов для остальной части мозга — в частности, грушевидной коры, миндалевидного тела и гиппокампа. Чтобы точно увидеть, как это происходит, исследователи нанесли на карту путь активности обонятельной луковицы. Это впервые, когда было сделано два независимых маршрута поступления запаха. Результаты опубликованы в журнале NeuroImage.
Ортоназальный и ретроназальный путь
Ортоназальный путь — один из путей, по которому запахи попадают в головной мозг, — это то, что мы обычно называем обонянием, когда летучие вещества пищи или молекулы запаха попадают в носовую полость при вдыхании. Другой — ретроназальный путь — больше связан с едой, когда летучие вещества пищи высвобождаются в ротовой полости во время жевания и эти молекулы запаха проходят в носовую полость. Оба эти пути, наряду с вкусом, который мы улавливаем вкусовыми рецепторами на языке, формируют наше восприятие пищи.
Результаты научной работы
В своей работе Хайдер с соавторами обнаружили, что, независимо от запаха, реакции на стимулы, проходящие по ортоназальному пути, были намного сильнее, чем те, которые проходили по ретроназальному пути. И хотя реакции головного мозга на эти два пути были во многом схожи, ортоназальные карты были доминирующими в некоторых частях луковицы, в то время как ретроназальные карты были доминирующими в других. Ученые не замечали этих различий раньше, главным образом из-за ограничений стандартных инструментов визуализации.
Хайдер изучал обонятельную луковицу в течение многих лет и работал с другими исследователями над некоторыми научными работами этой области мозга. Для исследования нейровизуализации Хайдер с соавторами решили узнать больше о различных путях, по которым запахи попадают в головной мозг. Это важно отчасти потому, что наше восприятие пищи является ключом к здоровой жизни и выздоровлению от заболеваний. Некоторые патологии могут влиять на вкус и обоняние — недавнее открытие того, что временная потеря этих чувств является симптомом COVID-19, является недавним примером.
«Было показано, что многие болезни — особенно среди тех, которые начинаются позже в жизни — влияют на обоняние гораздо больше, чем на ощущение вкуса», — сказал Хайдер. «Этот факт не очень ценился при лечении болезней, главным образом потому, что обоняние не считалось важным органом чувства в практической медицине. Но, как и то, как мы видим и слышим, вкус и обоняние являются важнейшими аспектами человеческого бытия».
Подробный взгляд на то, как обрабатываются эти чувства, может иметь решающее значение для оказания помощи определенным пациентам. Например, один из распространенных побочных эффектов химиотерапии заключается в том, что уменьшается чувство вкуса пациента. Зная точно, как мозг реагирует на пищу, врачи могли бы обучить пациентов наслаждаться вкусом пищи другими путями. И наоборот, слабоумие часто лишает пациента обоняния.
Аромат и вкус — в чем разница?
«Вкус» относится к вкусовым рецепторам на языке, чтобы определить вкусы, такие как сладкий, кислый, горький, соленый. «Аромат» — это своего рода зонтичный термин, который включает в себя не только вкус, но и запах пищи, а также ее текстуру. В культурном отношении вкус получил наибольшее внимание между ними.
«Если я спрошу, что такое вкус, большинство людей скажут это вкус пищи, а не компонент запаха», — сказал Хайдер. «Но большая часть аромата на самом деле является другой частью хемосенсации — компонентами запаха. Аромат чувствуют не только люди, но и животные — когда мы жуем пищу. В это время молекулы высвобождаются и попадают в воздух».
Одна из причин, по которой ретроназальные и ортоназальные пути не до конца поняты, связана с ограничениями технологии. Для получения полной картины мозговой активности требуется техника, которая может отображать оба маршрута одновременно. Большинство исследований обонятельной луковицы до сих пор опирались на оптическую визуализацию, которая может отображать только дорсальные и боковые области луковицы и только поверхностные слои.
Заключение
Хайдер с соавторами смогли составить карту всей обонятельной луковицы, наметив эти пути с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии (ФМРТ), которая измеряет активность мозга, обнаруживая изменения кислорода внутри красных кровяных телец.
Для этого исследования ученые создали карты, сравнивая изображения мозговой активности крыс — некоторые с запахами, а некоторые без запахов. Между этими наборами карт ученые могли определить, как изменяется объем доставки кислорода для поддержания активности различных синапсов в обонятельной луковице.
Это исследование также является отправной точкой для поиска новых способов изучения метаболизма. Как правило, исследования метаболизма были сосредоточены на головном мозге, но работа в исследовании нейровизуализации проложила путь к изучению его в обонятельной луковице. Это перспективное направление исследований, поскольку обонятельная луковица — это хорошо организованная область со слоями, которые легко отделяются, как луковица. Поскольку анатомия обоняния имеет много слоев, и каждый отдельный нейроанатомический состав может быть легко обнаружен, локализация определенных метаболических событий может пролить свет на то, что происходит, когда и где.
«Из-за природы этих отдельных слоев в обонятельной луковице это гораздо проще изучать», — сказал Хайдер. «Итак, мы комбинируем оптические методы для изучения конкретных типов клеток и используем методы ФМРТ для изучения специфических метаболических сигналов. Объединив их, мы сможем понять физиологию и химию нейронного кода».
Авторы другого исследования выяснили, почему обоняние у женщин развито лучше, чем у мужчин.
