Zapach kształtuje nasze codzienne doświadczenie świata, pomagając wykrywać zagrożenia, wzbogacać smaki i wywoływać wspomnienia – a mimo to, przez cały ten czas naukowcy błądzili po omacku, próbując zrozumieć, jak to właściwie działa. Aż do teraz.

W nowym badaniu na myszach Sandeep (Robert) Datta, profesor neurobiologii na Harvard Medical School, wraz z kolegami stworzyli pierwszą szczegółową mapę pokazującą, jak ponad tysiąc rodzajów receptorów węchowych jest rozmieszczonych wewnątrz nosa. Spoiler: nie są tam po prostu wrzucone jak konfetti.

„Węch jest supertajemniczy” – przyznał Datta, co jest uprzejmym sposobem powiedzenia, że był dziwnym kuzynem zmysłów – wzrok, słuch i dotyk mają schludne mapy, ale węch obrażał się w kącie. Naukowcy odkryli, że neurony przenoszące te receptory tworzą poziome pasy, czyli prążki, biegnące od góry nosa do dołu, pogrupowane według typu receptora. „Nasze wyniki wprowadzają porządek w systemie, który wcześniej uważano za pozbawiony porządku” – powiedział Datta.

Zespół przeanalizował około 5,5 miliona neuronów z ponad 300 myszy, łącząc sekwencjonowanie pojedynczych komórek z transkryptomiką przestrzenną, aby dokładnie określić, gdzie mieszka każdy neuron. „To jest teraz prawdopodobnie najbardziej zsekwencjonowana tkanka nerwowa w historii” – zauważył Datta, udowadniając, że myszy mają lepszy komórkowy GPS niż większość ludzi. Mapa pokrywa się również z odpowiadającymi jej mapami w opuszce węchowej mózgu, oferując nowy wgląd w to, jak informacje o zapachu wędrują z nosa do obwodów nerwowych.

Myszy mają około 20 milionów neuronów węchowych, z których każdy wyraża jeden z ponad tysiąca typów receptorów – w porównaniu z ludzkim widzeniem kolorów, które radzi sobie z zaledwie trzema głównymi typami receptorów. Innymi słowy, węch jest nadgorliwy. Naukowcy zidentyfikowali kwas retinowy, cząsteczkę regulującą aktywność genów, jako kluczowy czynnik kierujący tym precyzyjnym rozmieszczeniem. Gradient kwasu retinowego pomaga każdemu neuronowi aktywować właściwy receptor w zależności od jego położenia; gdy poziom został zmieniony, cała mapa receptorów przesunęła się w górę lub w dół. „Pokazujemy, że rozwój może osiągnąć ten wyczyn organizowania tysiąca różnych receptorów węchowych w niezwykle precyzyjną mapę” – powiedział Datta.

Osobne badanie prowadzone przez Catherine Dulac na Harvard University, opublikowane w tym samym numerze Cell, wykazało spójne wyniki – bo nauka uwielbia dobrą korelację.

Poza zaspokojeniem podstawowej ciekawości, to odkrycie może pomóc w leczeniu utraty węchu, która obecnie ma niewiele skutecznych terapii, mimo że wpływa na bezpieczeństwo, odżywianie i zdrowie psychiczne. „Bez zrozumienia tej mapy jesteśmy skazani na porażkę w opracowywaniu nowych metod leczenia” – ostrzegł Datta. Zespół pracuje teraz nad zrozumieniem, dlaczego prążki receptorów pojawiają się w określonej kolejności i czy ta sama organizacja występuje u ludzi, co potencjalnie może kierować terapiami komórkami macierzystymi lub interfejsami mózg-komputer w celu przywrócenia zmysłu węchu.

Więc następnym razem, gdy powąchasz różę i poczujesz falę nostalgii, pamiętaj: w twoim nosie odbywa się wysoce zorganizowana impreza w prążki, a nauka wreszcie ma listę gości.