Het duurt minder dan een tiende van een seconde - een fractie van de tijd die eerder werd gedacht - voor het reukvermogen om onderscheid te maken tussen de ene geur en de andere, nieuwe experimenten bij muizen laten zien.

In een studie die in het tijdschrift wordt gepubliceerd Natuurcommunicatie online 14 november, onderzoekers van de NYU School of Medicine ontdekten dat geurstoffen - chemische deeltjes die het reukvermogen activeren - slechts een paar signaaleiwitten aan de binnenkant van de neus nodig hebben om de muizen een vertrouwd aroma te laten herkennen. Net zo belangrijk, onderzoekers zeggen dat ze ook ontdekten dat het vermogen van de dieren om geuren van elkaar te onderscheiden hetzelfde was, ongeacht hoe sterk de geur was (ongeacht de geurstofconcentratie).

"Onze studie legt de basis voor een nieuwe theorie over hoe zoogdieren, inclusief mensen, geur:een die meer gestroomlijnd is dan eerder werd gedacht, " zegt senior onderzoeksonderzoeker en neurobioloog Dmitry Rinberg, doctoraat. Zijn team plant verdere dierproeven om te zoeken naar patronen van hersencelactivatie die verband houden met geurdetectie en -interpretatie die ook van toepassing kunnen zijn op mensen.

"Net zoals menselijke hersenen maar een paar muzieknoten nodig hebben om een ​​bepaald nummer te noemen als er eenmaal een herinnering aan is gevormd, onze bevindingen tonen aan dat het reukvermogen van een muis slechts een paar zenuwsignalen nodig heeft om het soort geur te bepalen, " zegt Rinberg, een universitair hoofddocent aan de NYU Langone Health en het Neuroscience Institute.

Wanneer een geurstof aanvankelijk in zijn olfactorische receptoreiwit aanmeert op een zenuwcel in de neus, de cel stuurt een signaal naar het deel van de hersenen dat de geur toewijst, het herkennen van de geur, zegt Rinberg.

De belangrijkste van de laatste bevindingen van zijn team was dat muizen een geur herkennen direct na activering van de eerste paar reukhersenreceptoren, en meestal binnen de eerste 100 milliseconden na het inhaleren van een geurstof.

Eerder onderzoek bij dieren had aangetoond dat het tot 600 milliseconden duurt voordat bijna alle reukhersenreceptoren die betrokken zijn bij hun reukvermogen volledig geactiveerd zijn. zegt Rinberg. Echter, eerdere experimenten met muizen, die sneller door de neus inademen dan mensen en een snellere reukzin hebben, toonde aan dat het aantal geactiveerde receptoren in hun hersenen piekt na ongeveer 300 milliseconden.

Eerder wetenschappelijk onderzoek had ook aangetoond dat sterk geconcentreerde geuren meer receptoren activeerden. Maar Rinberg zegt dat tot de laatste experimenten van zijn team, onderzoekers hadden de rol van concentratie in het geuridentificatieproces nog niet geschetst.

Voor de nieuwe studie muizen werden getraind om aan een rietje te likken om een ​​waterbeloning te krijgen op basis van of ze sinaasappel- of dennenachtige geuren ruiken.

Met behulp van door licht geactiveerde vezels die in de neus van de muis zijn ingebracht, onderzoekers konden individuele hersenreceptoren of groepen receptoren die betrokken zijn bij reukzin inschakelen om te controleren en bij te houden hoeveel receptoren op elk moment beschikbaar waren om te ruiken. De optische techniek is ontwikkeld aan de NYU Langone.

Het team testte vervolgens hoe goed de muizen presteerden op waterbeloningen wanneer ze werden uitgedaagd door verschillende concentraties van elke geur, en met meer of minder receptoren beschikbaar voor activering. Vroege activering van te veel receptoren, vonden de onderzoekers, verminderde geuridentificatie, het verhogen van het aantal fouten gemaakt door getrainde muizen bij het krijgen van hun beloning.

Onderzoekers ontdekten dat vroege onderbrekingen in het waarnemen van geur, minder dan 50 milliseconden na inademing, verminderde geuridentificatiescores bijna tot toeval. Daarentegen, beloningsscores verbeterden aanzienlijk wanneer het reukvermogen van de muis op enig moment na 50 milliseconden werd onderbroken, maar deze winst viel na 100 milliseconden weg.