Geur bepaalt hoe we elke dag de wereld ervaren, helpt ons gevaren te detecteren, smaken te verrijken en herinneringen op te roepen - maar ondanks het belang ervan, hebben wetenschappers zich blindelings door de mist moeten begeven als het gaat om het begrijpen hoe het eigenlijk werkt. Tot nu.

In een nieuwe studie met muizen hebben Sandeep (Robert) Datta, hoogleraar neurobiologie aan de Harvard Medical School, en zijn collega's de eerste gedetailleerde kaart gebouwd die laat zien hoe meer dan duizend soorten geurreceptoren in de neus zijn gerangschikt. Spoiler: ze zijn er niet zomaar ingegooid als confetti.

"Reuk is supermysterieus," gaf Datta toe, wat een beleefde manier is om te zeggen dat het het rare neefje van de zintuigen is - zicht, gehoor en tast hebben allemaal nette kaarten, maar geur heeft in een hoekje zitten mokken. De onderzoekers ontdekten dat neuronen die deze receptoren dragen horizontale banden, of strepen, vormen die van de bovenkant van de neus naar de onderkant lopen, gegroepeerd per receptortype. "Onze resultaten brengen orde in een systeem waarvan eerder werd gedacht dat het geen orde had," zei Datta.

Het team analyseerde ongeveer 5,5 miljoen neuronen van meer dan 300 muizen, waarbij ze single-cell sequencing combineerden met ruimtelijke transcriptomics om te bepalen waar elke neuron woont. "Dit is nu misschien wel het meest gesequencete zenuwweefsel ooit," merkte Datta op, wat bewijst dat muizen een betere cellulaire GPS hebben dan de meeste mensen. De kaart komt ook overeen met overeenkomstige kaarten in de reukbol van de hersenen, wat nieuw inzicht biedt in hoe geurinformatie van de neus naar neurale circuits reist.

Muizen hebben ongeveer 20 miljoen reukneuronen, die elk een van meer dan duizend receptortypes tot expressie brengen - vergeleken met menselijk kleurenzicht, dat het met slechts drie hoofdreceptortypes moet doen. Geur is met andere woorden een overpresteerder. Onderzoekers identificeerden retinoïnezuur, een molecuul dat genactiviteit reguleert, als een sleutelfactor die deze precieze rangschikking stuurt. Een gradiënt van retinoïnezuur helpt elke neuron de juiste receptor te activeren, afhankelijk van zijn positie; wanneer de niveaus werden veranderd, verschoof de hele receptorkaart naar boven of beneden. "We laten zien dat ontwikkeling deze prestatie kan leveren om duizend verschillende geurreceptoren te organiseren in een ongelooflijk precieze kaart," zei Datta.

Een aparte studie onder leiding van Catherine Dulac van Harvard University, gepubliceerd in hetzelfde nummer van Cell, vond consistente resultaten - want wetenschap houdt van een goede bevestiging.

Naast het bevredigen van basisnieuwsgierigheid, zou deze ontdekking kunnen helpen bij de behandeling van reukverlies, waarvoor momenteel weinig effectieve behandelingen zijn, ondanks de impact op veiligheid, voeding en geestelijke gezondheid. "Zonder deze kaart te begrijpen, zijn we gedoemd te mislukken in het ontwikkelen van nieuwe behandelingen," waarschuwde Datta. Het team werkt nu aan het begrijpen waarom de receptorstrepen in hun specifieke volgorde verschijnen en of dezelfde organisatie bij mensen bestaat, wat mogelijk kan leiden tot stamceltherapieën of brein-computerinterfaces om het reukvermogen te herstellen.

Dus de volgende keer dat je aan een roos snuffelt en een golf van nostalgie voelt, onthoud dan: er is een zeer georganiseerd strepenfeest aan de gang in je neus, en de wetenschap heeft eindelijk de gastenlijst.