老鼠用快速变化的气味来理解他们的环境

弗朗西斯·克里克研究所的研究人员和伦敦大学学院(University College London)发现,老鼠可以感知极快,气味的结构和使用这一细微变化来指导自己的行为。研究结果发表在《自然》杂志今天(星期三),改变当前视图在哺乳动物大脑的气味是如何检测和处理。

气味的羽毛,就像蒸汽一杯热咖啡,通常是复杂的,湍流结构,并能传达意义的关于动物的环境信息,如捕食者的运动或食物来源的位置。但它曾被认为哺乳动物的大脑无法完全处理这些时间气味的变化,因为它们发生的如此之快,快得多的动物可以嗅嗅。

使用行为实验,小鼠暴露在非常短时间的气味,神经成像、电生理学和计算机模型,科学家们发现,老鼠可以,事实上,在气味羽毛检测快速波动,利率之前认为不可能发生的。他们还表明,老鼠可以使用此信息来辨别气味是否来自相同或不同的来源,即使他们彼此非常接近。

这表明哺乳动物嗅觉系统,负责嗅觉,也主要在处理物理空间和环境的意识,指导决策重要的生存。

Andreas Schaefer、资深作者和组长的感官电路和脑科学实验室克里克和伦敦大学学院的神经科学教授说:“从进化的角度来看我们的研究是有意义的,因为他们有助于解释为什么有很多嗅球内的计算能力,鼻子的部分大脑发送信号。不仅仅是处理化学物质气味但是也可以计算物理距离和信息来源。是奇怪的进化创造这样的处理能力在大脑的这一部分如果不是被用来帮助物种生存。”

在一个关键的实验中,科学家们训练老鼠,来判断两个气味来自同一来源或独立的来源。老鼠能够正确区分这种差异甚至当短期波动的气味被释放,只持续40秒每个(40 Hz)。

Tobias Ackels,博士后在感官电路和脑科学实验室克里克说:“先前的研究到老鼠的嗅觉是假设无法区分好,波动信息气味羽流。

“我们已经表明,老鼠可以访问和处理这些信息——这对大脑研究开辟了一个新的维度;我们可以更有效地运行实验,触发神经元在自然的方式挑战嗅球。这将使我们能够找到更多关于这部分的大脑是如何工作的以及如何提取信息世界神经回路”。

作为研究的一部分,科学家们设计新技术包括高速气味交付设备和设备,可以同时测量多个气味与极高的精度。

这些创新将使在嗅球更复杂的工作,增加我们的知识的大脑区域过程的信息环境,影响着人们的行为。最终,团队的目标是构建的了解感觉与内部电路连接外部世界的思想和行动。

参考:Ackels T,厄斯金,Dasgupta D, et al。快气味动态嗅觉系统的编码和指导行为。自然。2021:1-6。doi:10.1038 / s41586 - 021 - 03514 - 2

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