Нюхова система є найбільш загадковою поміж сенсорних структур. Тривалий час лишалося загадкою, як саме опрацьовується в мозку інформація про запахи. Найдавнішою, певно, біохімічно інтуїтивною гіпотезою була “ключ-замок”: певні рецепторні молекули сприймають “первинні запахи”, цей процес відбувається специфічно, подібно до того, як ферменти взаємодіють із своїм субстратом. Насправді, все виявилося набагато складніше.

Дійсно, в нас є специфічні нюхові рецепторні білки, і їх є дуже багато – у людини близько 800, а у мишей 1400. Для порівняння – загальна кількість генів у нас близько 20 тис. Жодних “первинних” або елементарних запахів не знайдено – різні ароматичні сполуки здатні взаємодіяти із багатьма рецепторами, а той самий рецептор здатен реагувати на різні хімічно не дуже подібні молекули. Як з цього хаосу можна виокремити певні запахи, досі на 100% невідомо. За сучасними уявленнями, підґрунтям цього процесу є комбінаторика – кожен запах, що ми його відчуваємо, відповідає набору активованих ароматичною сполукою рецепторів. Хто розбирається у математичній комбінаториці, може порахувати, скільки можливих комбінацій при числі рецепторів 800. Але, як це працює на рівні мозкових структур, поки незрозуміло.

Наші органи чуття є латералізованими: ми маємо стерео зір та пару вух, яка дозволяє досить точно визначати напрямок до джерела звуку. Ніздрів та ділянок нюхового епітелію, що їм відповідають, також дві. Але розташовані вони поруч. Досі було не дуже зрозумілим, чи здатна нюхова система отримувати якусь інформацію, що ґрунтується на латералізації активації рецепторів.

Учені провели цікавий експеримент, в якому у кожну ніздрю людини подавали різні концентрації ароматичних сполук. Під час експерименту через великий монітор демонструвалися білі крапки на чорному фоні. Їхня позиція змінювалася так, щоб створити у глядача ілюзію переміщення у просторі. Але, щоб ускладнити завдання, частина точок змінювала позицію на екрані хаотично.

Виявилося, що люди краще детектували віртуальний рух у той бік, де була більша концентрація одоранту. При цьому вони були нездатні свідомо визначити, в якій ніздрі концентрація була більшою. Це перше свідчення впливу разниці у концентрації запахів на просторову орієнтацію.

Нюхова система має багато сюрпризів для дослідників. Так, деякі люди здатні за запахом визначати розлади здоров’я, а слони – навіть визначати кількість їжі. Деякі люди здатні розпізнавати запахи, незважаючи на відсутність первинної сенсорної структури – нюхової цибулини. А ще нюхові рецептори експресуються навіть у кишечнику, але їхня роль там поки загадкова.

Джерело: Wu Y, Chen K, Ye Y, Zhang T, Zhou W. Humans navigate with stereo olfaction. Proc Natl Acad Sci U S A. 2020 Jul 7;117(27):16065-16071. doi: 10.1073/pnas.2004642117