弗朗西斯·克里克研究所(Francis Crick Institute)和倫敦大學(xué)學(xué)院(UCL)(倫敦大學(xué)學(xué)院)的研究人員發(fā)現(xiàn)，老鼠可以感覺到氣味結(jié)構(gòu)的極其快速而細(xì)微的變化，并以此來指導(dǎo)其行為。這項發(fā)現(xiàn)發(fā)表在今天(星期三)的《自然》雜志上，改變了關(guān)于如何在哺乳動物的大腦中檢測和處理氣味的當(dāng)前觀點。
像從一杯熱咖啡中蒸出的蒸汽一樣，異味羽流是復(fù)雜的且通常是湍流的結(jié)構(gòu)，可以傳達有關(guān)動物周圍環(huán)境的有意義的信息，例如掠食者的活動或食物來源的位置。但是以前人們認(rèn)為，哺乳動物的大腦無法完全處理這些氣味的暫時變化，因為它們發(fā)生得如此之快，比動物的嗅覺要快得多。
通過行為實驗，老鼠暴露于難以置信的短時間氣味中，神經(jīng)成像，電生理學(xué)和計算機模型，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，事實上，老鼠能夠以以前認(rèn)為不可能的速率檢測到氣味羽流中的非?？焖俚牟▌?。他們還表明，老鼠可以使用此信息來區(qū)分氣味是來自相同還是不同的來源，即使它們彼此之間非常接近也是如此。
這表明負(fù)責(zé)嗅覺的哺乳動物嗅覺系統(tǒng)在處理對物理空間和周圍環(huán)境的意識方面也很關(guān)鍵，可以指導(dǎo)對生存至關(guān)重要的決策。
UCL克里克感官電路和神經(jīng)技術(shù)實驗室高級作者兼小組負(fù)責(zé)人，UCL神經(jīng)科學(xué)教授Andreas Schaefer說：“從進化的角度來看，我們的發(fā)現(xiàn)很有意義，因為它們有助于解釋為什么會有很多計算能力在嗅球中，鼻子向鼻子發(fā)送信號的部分，不僅是處理氣味中的化學(xué)物質(zhì)，而且還可以計算有關(guān)物理距離和來源的信息。大腦的這一部分，如果不被用來幫助物種生存的話。”
在一項關(guān)鍵實驗中，科學(xué)家對小鼠進行了培訓(xùn)，以檢測兩種氣味是來自同一來源還是來自不同來源。即使散發(fā)出短時氣味，每只只持續(xù)40秒(40 Hz)，這些老鼠仍能夠正確地區(qū)分這種差異。
克里克(Crick)感覺電路和神經(jīng)技術(shù)實驗室的博士后Tobias Ackels說：“以前對嗅覺的研究是在小鼠無法分辨出氣味羽流中細(xì)微波動信息的前提下進行的。
“我們已經(jīng)證明，老鼠可以訪問和處理這些信息-這為研究大腦開辟了一個新領(lǐng)域;我們可以進行實驗，以更自然的方式更有效地觸發(fā)神經(jīng)元并挑戰(zhàn)嗅球。這將使我們能夠找到進一步了解大腦的這一部分是如何工作的，以及有關(guān)神經(jīng)回路如何提取有關(guān)世界的信息。”
作為研究的一部分，科學(xué)家設(shè)計了新技術(shù)，包括高速氣味傳輸設(shè)備和可以同時以極高的精度測量多種氣味的設(shè)備。
這些創(chuàng)新將使嗅球的工作變得更加復(fù)雜，從而增加我們對大腦區(qū)域如何處理有關(guān)環(huán)境的信息并影響其行為的了解。最終，該團隊旨在建立對感覺回路如何將外部世界與內(nèi)部思想和行動聯(lián)系起來的理解。
標(biāo)簽： 小鼠
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