Люди обладают способностью определять ароматы не менее оперативно, чем представители отряда грызунов, несмотря на то, что их дыхание осуществляется значительно медленнее – примерно в десять раз. Исследования специалистов выявили наличие общего эволюционного принципа, лежащего в основе процесса обоняния у людей и мышей: при каждом вдохе мозг активирует специальный алгоритм анализа, переключая нейроны в режим повышенной скорости для моментальной идентификации запаха.

Нейронауки из Северо-Западного университета (Соединенные Штаты Америки) осуществили два эксперимента с целью всестороннего изучения обоняния. В рамках первого исследования была применена роботизированная система одновременной видеофиксации (использование нескольких камер для создания трехмерной модели движений), которая следила за перемещениями мышей в свободной среде. Стало известно, что во время принюхивания к пище грызуны способны временно прекращать обычный быстрый процесс обнюхивания и совершать один тщательно скоординированный с движениями тела вдох.

В ходе эксперимента животные использовали передние конечности и повороты головы для проведения осознанной проверки еды (подобные действия, согласно наблюдениям, также свойственны людям при оценке свежести продукта). Замечено, что даже если попытаться подавить обоняние у мышей, они продолжают выполнять этот ритуал. Однако блокировка моторной коры головного мозга, отвечающей за произвольные движения, полностью прерывает его выполнение.

Второй этап эксперимента, в котором приняли участие здоровые участники добровольцев, прояснил обратную сторону данного нейробиологического механизма. С помощью высокочувствительных датчиков, фиксирующих электрические импульсы обонятельного центра мозга, ученые обнаружили: принюхиваясь, у человека генерируются низкочастотные тета-ритмы в диапазоне от двух до восьми герц (медленные мозговые волны, отвечающие за обработку и систематизацию информации). Эта частота полностью соответствует ритму поверхностного быстрого дыхания грызунов.

В процессе дыхания человеческому мозгу не приходилось выполнять множество обычных вдохов. Попытка уловить запах активировала внутренний механизм обработки данных, который за считанные доли секунды декомпозировал, упорядочил и проанализировал полученную информацию об аромате, координируя это с быстрыми всплесками нейронной активности (высокочастотные импульсы, посредством которых мозг воспринимает нюансы запаха). Результаты этой работы, опубликовали в научном журнале Science Advances.

Разработчики проекта акцентировали внимание на том, что данный механизм контролировался моторной областью коры головного мозга – зоной, ответственной за целенаправленные движения – и зависел от осознанного внимания и выбора, а не был спонтанным рефлексом. Изучение принципов работы этой древней нейронной системы в её нормальном состоянии позволит исследователям в перспективе более оперативно выявлять отклонения, приводящие к нарушениям обоняния, включая болезни Паркинсона и Альцгеймера, а также расстройства аутистического спектра.