Para peneliti dari Howard Hughes Medical Institute telah berhasil dalam pemetaan pola unik dari aktivitas saraf yang dihasilkan oleh berbagai macam bau, termasuk vanili, sigung, ikan, urin, musk, dan coklat. Mengungkap ini berbeda - tetapi sering tumpang tindih - pola aktivitas saraf merupakan langkah penting dalam memahami bagaimana otak menerjemahkan sinyal kompleks dari reseptor bau di hidung ke persepsi bau di otak, kata para peneliti.
Tim peneliti, yang dipimpin oleh penyidik HHMI Linda B. Buck di Fred Hutchinson Cancer Research Center , menerbitkan temuannya 23 Mei 2005, dalam edisi online awal Prosiding National Academy of Sciences . S buck co-penulis termasuk postdoctoral fellows Zhihua Zou dan Fusheng Li. Buck berbagi Hadiah Nobel 2004 dalam Fisiologi atau Kedokteran dengan HHMI penyidik Richard Axel dari Columbia University untuk penemuan mereka dari keluarga besar reseptor bau dan pekerjaan mereka sebelumnya pada organisasi sistem penciuman.
Setiap kali Anda menghirup aroma vanili, neuron di otak Anda "menyala" dengan pola karakteristik dari aktivitas. Ternyata pola, mungkin tidak mengejutkan, unik dari pola aktivitas otak yang berhubungan dengan bau sigung semprot.
Proses berbau bau dimulai dengan reseptor bau yang terletak pada permukaan sel-sel saraf di dalam hidung. Ketika reseptor bau mendeteksi molekul bau, itu memicu sinyal saraf yang perjalanan ke sebuah stasiun di otak yang disebut olfactory bulb. Sinyal dari bola pencium, pada gilirannya, perjalanan ke korteks olfaktorius otak. Informasi dari korteks olfaktorius kemudian dikirim ke berbagai daerah otak, akhirnya menyebabkan persepsi bau dan efek emosional dan fisiologis.
Meskipun ada sekitar seribu jenis reseptor bau pada tikus, Buck dan rekan-rekannya menemukan pada studi sebelumnya bahwa setiap neuron individu dalam penciuman hidung beruang hanya satu jenis reseptor bau. Studi independen di laboratorium Buck dan Axel lebih lanjut menunjukkan bahwa sinyal dari neuron dengan jenis yang sama reseptor bau berkumpul di dua titik-titik tertentu di olfactory bulb, seperti bahwa struktur individu dalam bola pencium, disebut glomeruli, masing-masing menerima masukan neuron hanya dari satu jenis reseptor bau.
Studi sebelumnya dari korteks penciuman oleh kelompok Buck menunjukkan bahwa dalam kontras dengan pemetaan sederhana dari masukan dari reseptor bau ke glomeruli, bagaimanapun, pemetaan input ke reseptor bau korteks olfaktorius cukup kompleks.
"Kami telah menemukan bahwa masukan dari satu jenis reseptor bau ditargetkan untuk kelompok longgar beberapa neuron di lokasi tertentu di korteks," kata Buck. Dalam kontras yang tajam ke bohlam penciuman, di mana sinyal dari reseptor yang berbeda dipisahkan, masukan dari berbagai reseptor bau tumpang tindih secara ekstensif di korteks Selain itu, neuron kortikal individu mungkin untuk mendapatkan masukan dari banyak reseptor bau yang berbeda.. "
Buck kelompok sebelumnya menunjukkan bahwa setiap bau diakui oleh kombinasi reseptor, dan bahwa masing-masing reseptor dapat mengenali aroma beberapa. "Jadi, keluarga reseptor bau yang digunakan combinatorially," katanya. "Sama seperti huruf alfabet yang digunakan dalam kombinasi berbeda untuk membentuk kata yang berbeda, reseptor bau yang digunakan dalam kombinasi berbeda untuk mendeteksi aroma yang berbeda dan menyandikan identitas unik mereka."
Dalam studi baru, Buck dan rekan-rekannya mencari informasi lebih lanjut tentang bagaimana otak menerjemahkan kode-kode reseptor kombinatorial menjadi persepsi bau khas. Karena pola-pola kompleks masukan reseptor di korteks, tidak mungkin untuk memprediksi bagaimana mungkin bau diwakili dalam struktur ini. Oleh karena itu mereka memutuskan untuk menyelidiki pola aktivitas yang dipicu oleh berbagai aroma di korteks penciuman tikus.
"Kami ingin mengetahui apakah masukan dari reseptor yang mengenali bau yang sama ditargetkan ke semua tempat yang sama di korteks, menghasilkan peta spasial khusus untuk bau," kata dia. "Atau, apakah masukan dari reseptor ini dikirim ke lokasi yang berbeda di korteks, sehingga representasi yang lebih didistribusikan bau itu."
Untuk menggali pertanyaan ini, para peneliti terkena tikus untuk masing-masing dari berbagai macam aroma - termasuk apel, sigung, bunga, amis, urin, vanili, musk, kayu, bawang putih, dan cokelat. Setelah mouse setiap terkena bau, para ilmuwan kemudian mulai mengisolasi korteks penciuman hewan dan aktivitas saraf peta dengan mengukur aktivitas gen penanda yang disebut c-Fos di neuron individu di seluruh struktur.