Der Geruchssinn prägt täglich unsere Wahrnehmung der Welt, hilft uns Gefahren zu erkennen, Aromen zu bereichern und Erinnerungen zu wecken – doch trotz seiner Bedeutung tappten Wissenschaftler bisher im Dunkeln, wenn es darum ging, zu verstehen, wie er eigentlich funktioniert. Bis jetzt.

In einer neuen Studie an Mäusen haben Sandeep (Robert) Datta, Professor für Neurobiologie an der Harvard Medical School, und seine Kollegen die erste detaillierte Karte erstellt, die zeigt, wie mehr als tausend Arten von Geruchsrezeptoren in der Nase angeordnet sind. Spoiler: Sie sind nicht einfach wie Konfetti hineingestreut.

„Der Geruchssinn ist super-mysteriös“, gab Datta zu, was eine höfliche Umschreibung dafür ist, dass er der seltsame Cousin der Sinne war – Sehen, Hören und Tasten haben alle ordentliche Karten, aber der Geruch schmollte in der Ecke. Die Forscher fanden heraus, dass Neuronen, die diese Rezeptoren tragen, horizontale Bänder oder Streifen bilden, die von der Oberseite der Nase bis zur Unterseite verlaufen, gruppiert nach Rezeptortyp. „Unsere Ergebnisse bringen Ordnung in ein System, dem zuvor Ordnung abgesprochen wurde“, sagte Datta.

Das Team analysierte etwa 5,5 Millionen Neuronen aus über 300 Mäusen, indem es Einzelzellsequenzierung mit räumlicher Transkriptomik kombinierte, um genau zu lokalisieren, wo jedes Neuron lebt. „Dies ist jetzt wohl das am meisten sequenzierte Nervengewebe aller Zeiten“, bemerkte Datta und bewies damit, dass Mäuse ein besseres zelluläres GPS haben als die meisten Menschen. Die Karte stimmt auch mit entsprechenden Karten im Riechkolben des Gehirns überein und bietet neue Einblicke, wie Duftinformationen von der Nase zu neuronalen Schaltkreisen gelangen.

Mäuse haben etwa 20 Millionen Riechneuronen, von denen jedes einen von mehr als tausend Rezeptortypen exprimiert – verglichen mit dem menschlichen Farbsehen, das mit nur drei Hauptrezeptortypen auskommt. Der Geruchssinn ist also ein Überflieger. Die Forscher identifizierten Retinsäure, ein Molekül, das die Genaktivität reguliert, als Schlüsselfaktor für diese präzise Anordnung. Ein Gradient von Retinsäure hilft jedem Neuron, den richtigen Rezeptor je nach Position zu aktivieren; wenn die Konzentrationen verändert wurden, verschob sich die gesamte Rezeptorkarte nach oben oder unten. „Wir zeigen, dass die Entwicklung dieses Kunststück vollbringen kann, tausend verschiedene Geruchsrezeptoren in einer unglaublich präzisen Karte zu organisieren“, sagte Datta.

Eine separate Studie unter der Leitung von Catherine Dulac an der Harvard University, veröffentlicht in derselben Ausgabe von Cell, fand konsistente Ergebnisse – denn die Wissenschaft liebt eine gute Bestätigung.

Über die Befriedigung grundlegender Neugier hinaus könnte diese Entdeckung helfen, Geruchsverlust zu behandeln, für den es derzeit kaum wirksame Therapien gibt, obwohl er Sicherheit, Ernährung und psychische Gesundheit beeinträchtigt. „Ohne diese Karte zu verstehen, sind wir zum Scheitern verurteilt, neue Behandlungen zu entwickeln“, warnte Datta. Das Team arbeitet nun daran zu verstehen, warum die Rezeptorstreifen in ihrer spezifischen Reihenfolge erscheinen und ob dieselbe Organisation beim Menschen existiert, um möglicherweise Stammzelltherapien oder Gehirn-Computer-Schnittstellen zur Wiederherstellung des Geruchssinns zu leiten.

Also, wenn Sie das nächste Mal an einer Rose riechen und eine Welle der Nostalgie spüren, denken Sie daran: In Ihrer Nase findet eine hochorganisierte Streifenparty statt, und die Wissenschaft hat endlich die Gästeliste.