Изменения в давлении воздуха помогают обонятельной системе лучше различать запахи.
Когда мы хотим различить какой-то трудноуловимый запах, то начинаем принюхиваться – и действительно, запах проясняется. Кажется, что ничего странного тут нет: принюхиваясь, мы чаще гоняем воздух по носовой полости, и потому обонятельные клетки могут поймать больше запаховых молекул. Однако, как выяснили исследователи из японского Института физико-химических исследований (RIKEN), здесь дело не только в запаховых молекулах, но и в чисто физическом воздействии воздуха на чувствительные клетки.
Сигнал из носа поступает по обонятельным нейронам в гломерулы, или обонятельные клубочки – сложные переплетения нервных клеток на полпути между носом и запаховым анализатором в головном мозге. В клубочки стекается информация от разных нейронов, и сигналы, соответствующие тому или иному запаху, усиливаются, а разные запахи отделяются друг от друга. Однако, как говорится в статье в Neuron, клубочки реагируют не только запахи, но и на поток воздуха – обонятельные нейроны чувствуют его давление и отправляют соответствующую информацию вместе со сведениями о запахах.
И мы, и животные, принюхиваясь, начинаем дышать часто и ритмично. Как показали эксперименты с мышами, обонятельные клубочки работают в такт ритму принюхивания, и обусловлено это именно изменениями в воздушном потоке. Но притом между собой разные гломерулы не совпадают: например, на каждый вдох-выдох одни клубочки активны 200 миллисекунд, другие – 230, третьи – 400; иными словами, клубочки работают в разных фазах.
Если частота принюхиваний увеличивалась, то и гломерулы начинали активничать больше, но их фазы оставались прежними. Если же в воздухе появлялся какой-то запах, то фазы активности у клубочков менялись, то есть у них изменялось время активности на каждый вдох-выдох, причем от концентрации запаха сдвиги по фазе не зависели.
С другой стороны, если воздух шел мимо обонятельных рецепторов без какого-либо ритма, то есть когда не было регулярного давления на клетки, то даже если в воздухе был какой-то аромат, фазы активности обонятельных клубочков его почти не чувствовали. И чем меньше была концентрация запаха, тем незначительней были сдвиги в фазах активности.
Получается, что именно перемежающийся поток воздуха помогает лучше различать запахи. Регулярно меняющееся воздушное давление настраивает активность разных обонятельных клубочков по различным фазам, так что информация о разных запахах не смешивается; можно сказать, разные запахи получают разный фазовый код.
Если же воздух течет мимо рецепторов с более-менее постоянной скоростью, то запахи начинают сливаться друг с другом: обонятельные клубочки не могут сделать для них разные сдвиги фаз. Считается, что похожим образом происходит кодирование и в других нейронных системах – например, в гиппокампе, одном из главных центров памяти – так что, возможно, полученные результаты добавят нам знаний о том, как вообще нейроны хранят и обрабатывают информацию.
