Γιατί δυο διαφορετικοί άνθρωποι αναγνωρίζουν από κοινού την μυρωδιά ενός τριαντάφυλλου;
Πως το οσφρητικό σύστημα του εγκεφάλου είναι τόσο εντυπωσιακά συνεπές μεταξύ των ατόμων, παρόλο που οι νευρώνες που ενεργοποιούνται στην μυρωδιά διαφέρουν από άτομο σε άτομο ;
Ο τρόπος που εγκέφαλος μας αποθηκεύει την “μνήμη ” των μυρωδιών φαντάζει ένα ελκυστικό όσο και άλυτο αίνιγμα για τους ερευνητές.
Τώρα, επιστήμονες στο πανεπιστήμιο της Columbia , αποδίδουν κρίσιμο ρόλο στην επεξεργασία των οσμών στους νευρώνες που βρίσκονται στο φλοιό του απιοειδούς έλικα.
Και για να κατανοήσουν τον τρόπο που λειτουργούν αυτοί οι νευρώνες΄, ανέπτυξαν ένα υπολογιστικό μοντέλο που έδειξε ότι δύο εγκέφαλοι δεν χρειάζεται να έχουν προηγουμένως μυρίσει το ίδιο ακριβές σύνολο οσμών για να συμφωνήσουν σε μια νέα σειρά μυρωδιών. Αντίθετα, και οι δυο θα ξέρουν να συνδέουν νέες παρόμοιες οσμές μεταξύ τους (όπως δύο διαφορετικά λουλούδια), εφόσον αμφότεροι οι εγκέφαλοι έχουν βιώσει ακόμη και τη μικρότερη επικάλυψη οσμών κατά τη διάρκεια της ζωής τους.
Το ταξίδι της οσμής που ξεκινά από την μύτη και καταλήγει στον εγκέφαλο είναι ένας λαβύρινθος .
Όταν μια οσμή εισέρχεται στη ρινική κοιλότητα, εξειδικευμένες πρωτεΐνες που ονομάζονται οσφρητικοί υποδοχείς στέλνουν πληροφορίες για το άρωμα αυτό σε μια καθορισμένη θέση στον εγκέφαλο που ονομάζεται οσφρητικός βολβός.
Σε μια σειρά πρωτοποριακών μελετών στη δεκαετία του 90, ερευνητές του Ινστιτούτου Zuckerman της Columbia , ανακάλυψαν περισσότερα από 1.000 γονίδια που κωδικοποιούν αυτούς τους οσφρητικούς υποδοχείς .
Στην πρόσφατη μελέτη από το ίδιο πανεπιστήμιο ,ερευνητές επικεντρώθηκαν στον τρόπο με τον οποίο η πληροφορία αφήνεται στον οσφρητικό βολβό και ερμηνεύεται από μια περιοχή του εγκεφάλου που ονομάζεται φλοιός του απιοειδούς έλικα [piriform cortex].
Ο φλοιός του απιοειδούς έλικα πιστεύεται ότι είναι μια κρίσιμη δομή για την επεξεργασία των οσμών.
Επειδή δεν υπάρχουν δύο όμοιες μυρωδιές, ο εγκέφαλος πρέπει να συνδέει τις οσμές που είναι παρόμοιες. Αυτή η διαδικασία, που ονομάζεται γενίκευση, είναι αυτό που βοηθά τον εγκέφαλο να ερμηνεύει παρόμοιες μυρωδιές.
Ωστόσο, εδώ υπάρχουν δύο σχετικά παράδοξα
Πρώτον, η νευρωνική δραστηριότητα του φλοιού του απιοειδούς έλικα εμφανίζεται τυχαία, χωρίς προφανή λογική ή οργάνωση, έτσι ώστε οι ερευνητές δεν μπορούσαν να συνδέουν ένα συγκεκριμένο πρότυπο δραστηριότητας αυτών των νευρώνων με μια τάξη αρωμάτων.
Και δεύτερον, ο φλοιός αυτός φαινόταν πολύ μεγάλος με 50.000 νευρώνες από τους περίπου 1 εκατομμύριο που εμφανίζονται στο φλοιό του απιοειδούς έλικα στον ανθρώπινο εγκέφαλο.
Δεδομένου του πόσο ενεργητικοί είναι οι αυτοί νευρώνες, τέθηκε το ερώτημα :
Γιατί υπάρχουν τόσοι πολλοί νευρώνες σε αυτό το τμήμα του εγκεφάλου;
Οι ερευνητές ανέπτυξαν ένα μαθηματικό μοντέλο που προσέφερε μια απάντηση και στα δύο παράδοξα:
Δύο εγκέφαλοι θα μπορούσαν πράγματι να συμφωνήσουν σε μια τάξη αρωμάτων (λουλούδια, αρωματικά, έναντι δύσοσμων σκουπιδιών), εάν η νευρωνική δραστηριότητα προερχόταν από μια αρκετά μεγάλη δεξαμενή νευρώνων.
Η ιδέα είναι παρόμοια με το crowdsourcing , όπου διαφορετικοί άνθρωποι αναλύουν ένα διαφορετικό τμήμα μιας σύνθετης ερώτησης.
“Αυτό συμβαίνει και στο φλοιό του απιοειδούς έλικα .Τα διαφορετικά πρότυπα νευρωνικής δραστηριότητας που παράγονται από αυτούς τους εκατομμύρια νευρώνες, ενώ είναι ατελείς από μόνοι τους, όταν συνδυάζονται, δίνουν μια πλήρη εικόνα του τι μυρίζει ο εγκέφαλος».
Οι επιστήμονες έχουν εδώ και καιρό υποστηρίξει ότι δύο εγκέφαλοι πρέπει να μοιράζονται ένα κοινό σημείο αναφοράς, όπως για παράδειγμα ο καθένας να έχει μυρίσει προηγουμένως ένα τριαντάφυλλο, προκειμένου να εντοπίσει το ίδιο άρωμα.
Ωστόσο το νέο μαθηματικό μοντέλο δείχνει, ότι το σημείο αναφοράς μπορεί να είναι οτιδήποτε – η μνήμη της μυρωδιάς ενός τριαντάφυλλου μπορεί να βοηθήσει δύο άτομα να συμφωνήσουν στη μυρωδιά του καφέ για παράδειγμα .
“Ακόμη και το μικρότερο κομμάτι της κοινής εμπειρίας φαίνεται να ευθυγραμμίζει τους εγκεφάλους, έτσι ώστε ,ενώ η νευρωνική δραστηριότητα είναι διαφορετική σε κάθε εγκέφαλο , η ένωση που δημιουργείται μεταξύ δύο σχετικών μυρωδιών – όπως τα λουλούδια – είναι παρόμοια και για τους δυο εγκεφάλους ».
