Η όσφρηση επηρεάζει καθοριστικά την καθημερινή εμπειρία: μας βοηθά να εντοπίζουμε κινδύνους, ενισχύει τη γεύση και συνδέεται στενά με τη μνήμη και το συναίσθημα. Παρ’ όλα αυτά, παραμένει μία από τις λιγότερο κατανοητές αισθήσεις σε βιολογικό επίπεδο.
Τώρα, νέα επιστημονικά ευρήματα έρχονται πλέον να ρίξουν φως σε ένα από τα πιο περίπλοκα μυστήρια των αισθήσεων, αποκαλύπτοντας πώς οργανώνεται η όσφρηση. Ερευνητές από την Ιατρική Σχολή του Χάρβαρντ δημιούργησαν τον πρώτο λεπτομερή χάρτη που αποτυπώνει την κατανομή περισσότερων από 1.000 τύπων οσφρητικών υποδοχέων στη μύτη των ποντικιών. Τα ευρήματα ανατρέπουν την παλαιότερη αντίληψη ότι η κατανομή τους είναι τυχαία. Οι νευρώνες αυτοί σχηματίζουν οργανωμένες οριζόντιες ζώνες, από την κορυφή έως το κάτω μέρος της μύτης, ταξινομημένες ανά τύπο υποδοχέα.
«Η όσφρηση είναι εξαιρετικά μυστηριώδης», ανέφερε ο Σάντιπ (Ρόμπερτ) Ντάτα, καθηγητής νευροβιολογίας στην Ιατρική Σχολή του Χάρβαρντ, επισημαίνοντας ότι σε σύγκριση με την όραση, την ακοή και την αφή, η βασική της λειτουργία παραμένει λιγότερο κατανοητή.
«Τα ευρήματά μας φέρνουν τάξη σε ένα σύστημα που θεωρούταν άτακτο, αλλάζοντας τον τρόπο που κατανοούμε τη λειτουργία του», σημείωσε ο Ντάτα.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν επίσης ότι αυτός ο χάρτης στη μύτη αντιστοιχεί σε αντίστοιχη οργάνωση στον οσφρητικό βολβό του εγκεφάλου, αποκαλύπτοντας μια συντονισμένη διαδρομή επεξεργασίας των οσμών από τη μύτη έως τα νευρωνικά κυκλώματα.
Τα ευρήματα της μελέτης δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό «Cell».
Η μακρά αναζήτηση ενός χάρτη της όσφρησης
Οι επιστήμονες έχουν κατανοήσει εδώ και καιρό πώς είναι διατεταγμένοι οι αισθητηριακοί υποδοχείς στα μάτια, τα αυτιά και το δέρμα, και πώς αυτά τα μοτίβα συνδέονται με τον εγκέφαλο. Η όσφρηση αποτελεί εξαίρεση.
«Η όσφρηση αποτελεί τη μόνη εξαίρεση. Είναι η αίσθηση που δεν έχει χαρτογραφηθεί εκτενώς», είπε ο Ντάτα.
Ένας λόγος είναι η πολυπλοκότητα. Τα ποντίκια διαθέτουν περίπου 20 εκατομμύρια οσφρητικούς νευρώνες, ο καθένας από τους οποίους εκφράζει έναν από περισσότερους από χίλιους τύπους υποδοχέων. Αντίθετα, η ανθρώπινη έγχρωμη όραση βασίζεται σε μόνο τρεις κύριους τύπους υποδοχέων. Κάθε υποδοχέας όσφρησης ανιχνεύει ένα συγκεκριμένο σύνολο μορίων οσμής, καθιστώντας το σύστημα πολύ πιο περίπλοκο.
Οι ερευνητές άρχισαν να αναγνωρίζουν υποδοχείς όσφρησης το 1991. Τις επόμενες δεκαετίες, αναζήτησαν μοτίβα στον τρόπο με τον οποίο ήταν διατεταγμένοι αυτοί οι υποδοχείς. Προηγούμενες μελέτες υπέδειξαν ότι οι υποδοχείς εμφανίζονταν μόνο σε λίγες ευρείες ζώνες, οδηγώντας στην ιδέα ότι η τοποθέτησή τους ήταν ως επί το πλείστον τυχαία.
Διαβάστε επίσης: Αναβιώνοντας τις μυρωδιές της Ιστορίας
Ένα κρυφό μοτίβο σε εκατομμύρια νευρώνες
Καθώς νέα γενετικά εργαλεία έγιναν διαθέσιμα, η ομάδα του Ντάτα επανεξέτασε το ζήτημα με πιο ισχυρές μεθόδους. Η ομάδα ανέλυσε περίπου 5,5 εκατομμύρια νευρώνες σε περισσότερα από 300 ποντίκια. Συνδύασαν μονοκυτταρική αλληλούχιση, η οποία καθορίζει ποιοι υποδοχείς εκφράζονται σε κάθε νευρώνα, με χωρική μεταγραφωμική ανάλυση, που αποκαλύπτει τη θέση των συγκεκριμένων νευρώνων στον ιστό.
«Αυτός είναι πλέον αναμφισβήτητα ο πιο αλληλουχημένος νευρικός ιστός που έχει ποτέ αναλυθεί, αλλά χρειαζόμασταν αυτήν την κλίμακα δεδομένων για να κατανοήσουμε το σύστημα», δήλωσε ο Ντάτα.
Η ανάλυση αποκάλυψε ένα σαφές και συνεπές μοτίβο. Οι νευρώνες σχηματίζουν σφιχτά οργανωμένες, επικαλυπτόμενες οριζόντιες λωρίδες με βάση τον υποδοχέα που φέρουν. Αυτή η διάταξη ήταν σχεδόν πανομοιότυπη σε όλα τα ζώα που μελετήθηκαν και ταίριαζε πολύ με τον τρόπο με τον οποίο χαρτογραφούνται οι πληροφορίες όσφρησης στον εγκέφαλο.
Πώς δημιουργήθηκε ο χάρτης της όσφρησης
Οι ερευνητές διερεύνησαν επίσης πώς αναπτύσσεται αυτή η ακριβής δομή και εστίασαν στο ρετινοϊκό οξύ, ένα μόριο που ρυθμίζει τη γονιδιακή δραστηριότητα, ως βασικό παράγοντα. Μια διαβάθμιση ρετινοϊκού οξέος στη μύτη φαίνεται να καθοδηγεί τους νευρώνες, βοηθώντας τον καθένα να ενεργοποιήσει τον σωστό υποδοχέα όσφρησης ανάλογα με τη θέση του. Όταν οι ερευνητές άλλαξαν τα επίπεδα αυτού του μορίου, ολόκληρος ο χάρτης υποδοχέα μετατοπίστηκε προς τα πάνω ή προς τα κάτω.
«Δείχνουμε ότι η ανάπτυξη μπορεί να επιτύχει αυτό το κατόρθωμα της οργάνωσης χιλίων διαφορετικών υποδοχέων όσφρησης σε έναν απίστευτα ακριβή χάρτη που είναι συνεπής σε όλα τα ζώα», δήλωσε ο Ντάτα.
Μια ξεχωριστή μελέτη με επικεφαλής το εργαστήριο της Κατερίνα Ντουλάκ, καθηγήτριας του Πανεπιστημίου Xander στο Τμήμα Μοριακής και Κυτταρικής Βιολογίας στο Πανεπιστήμιο Χάρβαρντ, η οποία δημοσιεύτηκε στο ίδιο τεύχος του περιοδικού «Cell», είχε παρόμοια ευρήματα.
Ελπίδα για τους ανθρώπους που παρουσιάζουν απώλεια όσφρησης
Η ανακάλυψη αυτή ενδέχεται να έχει σημαντικές πρακτικές εφαρμογές, ιδίως στην αντιμετώπιση της απώλειας της όσφρησης, για την οποία σήμερα οι διαθέσιμες θεραπευτικές επιλογές παραμένουν περιορισμένες.
«Δεν μπορούμε να αποκαταστήσουμε την όσφρηση χωρίς να κατανοήσουμε πώς λειτουργεί», σημείωσε ο ερευνητής.
Οι επιστήμονες εξετάζουν πλέον αν ο ίδιος οργανωμένος «χάρτης» υπάρχει και στους ανθρώπους, κάτι που θα μπορούσε να ανοίξει τον δρόμο για νέες θεραπείες, όπως κυτταρικές παρεμβάσεις ή τεχνολογίες αποκατάστασης αισθήσεων.
«Η όσφρηση έχει μια πραγματικά βαθιά και διάχυτη επίδραση στην ανθρώπινη υγεία, επομένως η αποκατάστασή της δεν γίνεται μόνο για ευχαρίστηση και ασφάλεια, αλλά και για ψυχολογική ευεξία», δήλωσε ο Ντάτα. «Εάν δεν κατανοήσουμε αυτόν τον χάρτη, είμαστε καταδικασμένοι να αποτύχουμε στην ανάπτυξη νέων θεραπειών», κατέληξε ο Ντάτα.
Πηγή: Science Daily
VIA: www.ertnews.gr
