Știința mirosului este parfumată cu submolecule

Ai mirosit ceva? —

O substanță chimică pe care o simțim poate fi un compus din mai multe piese care produc mirosuri.

Când prindem un miros de parfum sau ne răsfățăm cu o lumânare parfumată, mirosim mult mai mult decât Floral Fantasy sau Lavanda Vanilie. De fapt, detectăm molecule de miros care intră în nas și interacționează cu celulele care trimit semnale pentru a fi procesate de creierul nostru. În timp ce anumite mirosuri par că nu se schimbă, complexitatea acestui sistem înseamnă că moleculele mari de mirosuri sunt percepute ca suma părților lor – și suntem capabili să percepem exact aceeași moleculă ca un miros diferit.

Miros este mai complex decât am putea crede. Nu constă doar în detectarea unor molecule specifice. Cercetătorul Wen Zhou și echipa sa de la Institutul de Psihologie al Academiei Chineze de Științe au descoperit acum că părți ale creierului nostru analizează părți mai mici ale moleculelor de miros care fac lucrurile să miroasă.

Miroase ca…

Deci cum mirosim? Molecule de miros care ne intră în nas stimulează neuronii senzoriali olfactivi. Ei fac acest lucru legându-se de receptorii odoranți de pe acești neuroni (fiecare dintre care face doar unul dintre aproximativ 500 de receptori de miros diferiți). Mirosind ceva activează diferiți neuroni, în funcție de care sunt moleculele din acel miros și de receptorii cu care interacționează. Neuronii senzoriali din cortexul piriform ale creierului apoi folosiți informațiile de la neuronii senzoriali și o interpretăm ca pe un mesaj care ne face să simțim mirosul de vanilie. Sau un buchet de flori. Sau orice altceva.

Anterior se credea că moleculele de miros erau codificate doar ca molecule întregi, dar Zhou și colegii săi au vrut să vadă dacă analiza creierului asupra moleculelor de miros ar putea percepe ceva mai puțin decât o moleculă completă. Ei au motivat că, dacă numai molecule întregi funcționează, atunci după ce au fost expuși la o parte a unei molecule odorante, subiecții de testare ar mirosi molecula originală exact în același mod. Dacă, dimpotrivă, creierul ar fi capabil să capteze mirosul substructurilor unei molecule, neuronii s-ar adapta la substructură. Atunci când sunt re-expuși la molecula originală, subiecții nu ar simți-o la fel de puternic.

„Dacă [sub-molecular factors are part of our perception of an odor]— percepția[ion] iar reprezentarea sa neuronală ar fi mutată către cea a părții neadaptate a acelui compus”, au spus cercetătorii într-un studiu publicat recent în Nature Human Behavior.

Nu miroase a…

Pentru a vedea dacă ipoteza lor s-a menținut, echipa lui Zhou a prezentat subiecților de testat un compus abreviat CP, componentele sale separate C și P și o componentă neînrudită, U. P și U ar trebui să aibă intensitate aromatică egală, în ciuda faptului că erau arome diferite.

Într-o sesiune, subiecții au mirosit CP și apoi au adulmecat P până s-au adaptat la acesta. Când au mirosit din nou CP, au raportat că mirosea mai mult a C decât a P. În ciuda faptului că au fost expuși la întreaga moleculă, miroseau în mare parte C, care era neadaptat. Într-o altă sesiune, subiecții s-au adaptat la U, după care nu a existat nicio schimbare în modul în care au perceput CP. Deci, efectul este specific mirosului unei părți din molecula odorantă.

Într-un alt experiment, subiecților li s-a spus să miros mai întâi CP și apoi să se adapteze la mirosul de P doar cu o nară în timp ce țin cealaltă nară închisă. Odată adaptați, CP și C miroseau asemănător, dar numai când pufeau prin nara care fusese deschisă. Cei doi miroseau mult mai diferit prin nara care fusese închisă.

Cercetările anterioare au arătat că adaptarea la mirosuri are loc în cortexul piriform. Adaptarea substructurii face ca această parte a creierului să răspundă diferit la porțiunile unei substanțe chimice la care a fost expus recent nasul.

Acest experiment olfactiv a arătat că creierul nostru percepe mirosurile făcând mai mult decât recunoașterea prezenței unei întregi molecule de miros. Unele molecule pot fi percepute ca o colecție de unități submoleculare care sunt percepute separat.

„Mirosurile pe care le-am perceput sunt produse ale analizei și sintezei continue în sistemul olfactiv”, a spus echipa în același timp. studiu, „respirație cu respirație, a caracteristicilor structurale și a relațiilor compușilor volatili în mediul nostru chimic în continuă schimbare.”

Nature Human Behaviour, 2024. DOI: 10.1038/s41562-024-01849-0