Τα νέα από το Βελεστίνο και τον Δήμο Ρήγα Φεραίο

Δύο νέες μελέτες αποκαλύπτουν τον «χαμένο χάρτη» της όσφρησης


Για δεκαετίες, οι επιστήμονες κατάφεραν να χαρτογραφήσουν με εντυπωσιακή ακρίβεια τα περισσότερα αισθητηριακά συστήματα του ανθρώπινου σώματος, από την όραση και την ακοή μέχρι την αφή, όμως χωρίς να πετύχουν κάτι ανάλογο για την όσφρηση.

Στην περίπτωση της όσφρησης, η εικόνα παρέμενε εν πολλοίς θολή. Η μύτη, με την τεράστια ποικιλία υποδοχέων οσμών που διαθέτει, θεωρούνταν ένα «χαοτικό» σύστημα, όπου οι αισθητηριακές δομές ήταν διασκορπισμένες χωρίς συγκεκριμένη οργάνωση.

Ωστόσο, δύο νέες επιστημονικές μελέτες έρχονται να ανατρέψουν αυτή την αντίληψη. Ερευνητικές ομάδες κατάφεραν να χαρτογραφήσουν με λεπτομέρεια τη μύτη ποντικιών και να δείξουν ότι οι υποδοχείς όσφρησης δεν είναι κατανεμημένοι τυχαία, αλλά οργανώνονται σε ένα σταθερό και προβλέψιμο χωρικό μοτίβο.

Η όσφρηση χαρτογραφείται

Τα ευρήματα, που δημοσιεύθηκαν στο επιστημονικό περιοδικό Cell, αποτελούν την πρώτη ολοκληρωμένη χαρτογράφηση υψηλής ανάλυσης των υποδοχέων οσμών, και υποδεικνύουν ότι η όσφρηση ακολουθεί βασικές αρχές οργάνωσης παρόμοιες με εκείνες των άλλων αισθήσεων.

Στη μελέτη, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν προηγμένες τεχνικές γενετικής ανάλυσης και απεικόνισης για να εντοπίσουν τη θέση κάθε τύπου υποδοχέα μέσα στη μύτη. Στα ποντίκια, υπάρχουν περίπου 1.100 διαφορετικοί τύποι οσφρητικών υποδοχέων, δηλαδή πρωτεΐνες που βρίσκονται στην επιφάνεια των νευρώνων και δεσμεύουν συγκεκριμένα μόρια οσμών.

Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι κάθε τύπος υποδοχέα καταλαμβάνει μια συγκεκριμένη και σταθερή θέση, η οποία επαναλαμβάνεται με συνέπεια από ζώο σε ζώο. Με άλλα λόγια, η μύτη φαίνεται να διαθέτει έναν «χάρτη», μια οργανωμένη δομή που μέχρι σήμερα παρέμενε αόρατη.

«Η χωρική οργάνωση της πληροφορίας αποτελεί βασική αρχή για όλα τα αισθητηριακά συστήματα», εξηγεί ο νευροβιολόγος Sandeep Robert Datta από το Πανεπιστήμιο Χάρβαρντ. «Η όσφρηση ήταν μέχρι τώρα η εξαίρεση. Με αυτή την έρευνα, αποκαλύπτουμε σε κάποιο βαθμό έναν χαμένο χάρτη».

Η διαφορά της όσφρησης με τις υπόλοιπες αισθήσεις

Η σημασία του ευρήματος γίνεται πιο σαφής αν συγκριθεί με άλλες αισθήσεις. Στην ακοή, για παράδειγμα, γειτονικά κύτταρα ανταποκρίνονται σε παρόμοιες συχνότητες ήχου, ενώ στην όραση, γειτονικοί νευρώνες επεξεργάζονται πληροφορίες από κοντινά σημεία του οπτικού πεδίου. Αυτή η «τοπογραφική» οργάνωση βοηθά τον εγκέφαλο να επεξεργάζεται πιο αποδοτικά τα ερεθίσματα.

Στη μύτη, ωστόσο, η τεράστια ποικιλία υποδοχέων είχε οδηγήσει πολλούς επιστήμονες στο συμπέρασμα ότι δεν υπήρχε αντίστοιχη δομή. Οι νέες μελέτες δείχνουν ότι αυτό δεν ισχύει.

Οι ερευνητές διαπίστωσαν επίσης ότι η θέση κάθε υποδοχέα δεν καθορίζεται τυχαία, αλλά φαίνεται να σχετίζεται με τη δραστηριότητα συγκεκριμένων γονιδίων. Αναλύοντας τα κύτταρα της μύτης, εντόπισαν εκατοντάδες γονίδια που ενεργοποιούνται διαφορετικά, ανάλογα με τον τύπο του υποδοχέα που εκφράζει κάθε νευρώνας.

Μέρος αυτών των γονιδίων είναι γνωστό ότι παίζει ρόλο στην ανάπτυξη των νευρώνων και στον προσανατολισμό τους στον χώρο. Αυτό οδήγησε τους επιστήμονες στην υπόθεση ότι η γενετική δραστηριότητα συμβάλλει στον καθορισμό της θέσης κάθε υποδοχέα μέσα στη μύτη.

Πώς επιβεβαιώθηκαν τα ευρήματά τους για την όσφρηση

Για να επιβεβαιώσουν αυτή την ιδέα, χρησιμοποίησαν τεχνολογίες χωρικής απεικόνισης, οι οποίες τους επέτρεψαν να εντοπίσουν με ακρίβεια πού εκφράζονται συγκεκριμένα γονίδια στον ιστό. Παράλληλα, δεύτερη ερευνητική ομάδα χαρτογράφησε την ίδια διαδικασία τόσο στη μύτη όσο και στον οσφρητικό βολβό, τη δομή του εγκεφάλου που λαμβάνει τα σήματα της όσφρησης.

Τα αποτελέσματα των δύο ομάδων συνέκλιναν, καθώς οι χάρτες ήταν σχεδόν ταυτόσημοι, ενώ διαπιστώθηκε ότι η οργάνωση στη μύτη αντικατοπτρίζεται και στον εγκέφαλο.

Παρότι τα ευρήματα αφορούν ποντίκια, ανοίγουν τον δρόμο για την κατανόηση της ανθρώπινης όσφρησης. Οι επιστήμονες δεν γνωρίζουν ακόμη αν ο ίδιος ακριβώς χάρτης υπάρχει και στον άνθρωπο, ούτε γιατί οι υποδοχείς κατανέμονται με αυτόν τον τρόπο.

Μία πιθανή εξήγηση είναι ότι γειτονικοί νευρώνες ανιχνεύουν -χημικά- παρόμοιες οσμές, ενώ μια άλλη υπόθεση είναι ότι η οργάνωση σχετίζεται με το «νόημα» των οσμών, όπως για παράδειγμα, αν είναι ευχάριστες ή απωθητικές.

Σε κάθε περίπτωση, οι ερευνητές συμφωνούν ότι η ανακάλυψη αποτελεί ένα κρίσιμο βήμα. «Χωρίς να γνωρίζουμε ότι υπάρχει αυτός ο χάρτης, δεν υπήρχε καν λόγος να προσπαθήσουμε να κατανοήσουμε πώς λειτουργεί», σημειώνει ο Datta.

Η νέα γνώση αναμένεται να συμβάλει όχι μόνο στη βασική κατανόηση της όσφρησης, αλλά και σε εφαρμογές που σχετίζονται με νευρολογικές παθήσεις, την απώλεια όσφρησης ή ακόμη και την ανάπτυξη τεχνητών αισθητηριακών συστημάτων.

Με πληροφορίες από New York Times





Πηγή: www.lifo.gr