Mäuse, die Licht „riechen“, könnten uns helfen, den Geruchssinn besser zu verstehen
Mäuse, die Licht „riechen“, könnten uns helfen, den Geruchssinn besser zu verstehen
Anonim

Neurobiologen der Harvard University haben Mäuse entwickelt, die Licht „riechen“können, was ein wirksames neues Werkzeug darstellt, das Forschern helfen könnte, die neuronale Grundlage des Geruchssinns besser zu verstehen.

Die Arbeit, die diese Woche in der Zeitschrift Nature Neuroscience beschrieben wurde, hat Auswirkungen auf die zukünftige Erforschung des Geruchssinns und komplexer Wahrnehmungssysteme, die sich mit traditionellen Methoden nicht einfach untersuchen lassen.

"Es ist intuitiv sinnvoll, Gerüche zu verwenden, um Gerüche zu untersuchen", sagt Venkatesh N. Murthy, Professor für Molekular- und Zellbiologie an der Harvard University. "Allerdings sind Gerüche chemisch so komplex, dass es extrem schwierig ist, die dem Geruch zugrunde liegenden neuronalen Schaltkreise auf diese Weise zu isolieren."

Murthy und seine Kollegen von Harvard und Cold Spring Harbor Laboratory verwendeten stattdessen Licht und wandten das noch junge Feld der Optogenetik auf die Frage an, wie Zellen im Gehirn zwischen Gerüchen unterscheiden.

Optogenetische Techniken integrieren lichtreaktive Proteine ​​in Systeme, die normalerweise andere Eingänge als Licht erfassen. Murthy und seine Kollegen integrierten diese Proteine, Channelrhodopsine genannt, in das Riechsystem von Mäusen und schufen so Tiere, bei denen die Geruchswege nicht durch Gerüche, sondern durch Licht aktiviert werden.

„Um herauszufinden, wie das Gehirn Geruchsunterschiede wahrnimmt, schien es am sinnvollsten, sich die Aktivierungsmuster im Gehirn anzusehen“, sagt Murthy. "Aber es ist schwierig, diese Muster mit olfaktorischen Reizen zu verfolgen, da Gerüche sehr vielfältig und oft sehr subtil sind. Also haben wir uns gefragt: Was ist, wenn wir die Nase wie eine Netzhaut wirken lassen?"

Mit dem optogenetisch veränderten Tier konnten die Wissenschaftler die Aktivierungsmuster im Riechkolben charakterisieren, der Hirnregion, die Informationen direkt aus der Nase erhält. Da der Lichteinfall leicht kontrolliert werden kann, konnten sie eine Reihe von Experimenten entwerfen, die bestimmte sensorische Neuronen in der Nase stimulieren und die Aktivierungsmuster stromabwärts im Riechkolben untersuchen.

„Die erste Frage war, wie die Verarbeitung organisiert ist und wie ähnliche Eingaben von benachbarten Zellen im Gehirn verarbeitet werden“, sagt Murthy.

Es stellt sich jedoch heraus, dass die räumliche Organisation der Geruchsinformationen im Gehirn unsere Fähigkeit, Gerüche wahrzunehmen, nicht vollständig erklärt. Die zeitliche Organisation olfaktorischer Informationen wirft zusätzliches Licht darauf, wie wir Gerüche wahrnehmen. Neben der Charakterisierung der räumlichen Organisation des Riechkolbens zeigt die neue Studie, wie der Zeitpunkt des „Schnupperns“eine große Rolle bei der Geruchswahrnehmung spielt.

Das Papier hat Auswirkungen nicht nur auf zukünftige Studien des olfaktorischen Systems, sondern ganz allgemein auf die zugrunde liegenden neuronalen Schaltkreise anderer Systeme.

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