การกระตุ้นเซลล์ประสาทที่ถูกต้องในลำดับที่ถูกต้องทำให้เกิดการรับรู้กลิ่น
นักวิทยาศาสตร์ได้ฝังกลิ่นเทียมโดยตรงในสมองของหนู เว็บสล็อต ไม่ได้หมายความว่าเทคโนโลยี Smell-O-Vision ทางจิตกำลังจะมาในเร็วๆ นี้ แต่ผลการวิจัยที่ตีพิมพ์เมื่อวันที่ 18 มิถุนายนในScienceได้ให้ข้อมูลว่าสมองประมวลผลข้อมูลอย่างไร
รายละเอียดเกี่ยวกับกลิ่นสังเคราะห์อาจช่วยตอบคำถาม “คำถามพื้นฐานเกี่ยวกับการดมกลิ่น” นักชีววิทยาด้านคอมพิวเตอร์Saket Navlakhaจาก Cold Spring Harbor Laboratory ในนิวยอร์ก ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการศึกษาวิจัยกล่าว การศึกษาเกี่ยวกับประสาทสัมผัสเป็นหน้าต่างที่แสดงให้เห็นว่าสมองสร้างสัญญาณจากโลกภายนอกไปสู่การรับรู้ได้อย่างไร และการรับรู้เหล่านั้นสามารถชี้นำพฤติกรรม ได้อย่างไร ( SN: 18/07/19 )
เพื่อสร้างกลิ่นเทียมในสมองของหนู นักวิจัยใช้optogeneticsซึ่งเป็นเทคนิคที่แสงจะกระตุ้นเซลล์ประสาทที่ดัดแปลงพันธุกรรมเพื่อส่งสัญญาณ(SN: 1/15/10 ) นักประสาทวิทยาDima Rinbergจากโรงเรียนแพทย์กรอสแมนแห่งมหาวิทยาลัยนิวยอร์กและเพื่อนร่วมงานกำหนดเป้าหมายเซลล์ประสาทในหลอดรับกลิ่นของหนู ที่นั่น กลุ่มของปลายประสาทที่เรียกว่า โกลเมอรูลี จัดระเบียบสัญญาณกลิ่นที่หยิบขึ้นมาในจมูก
เช่นเดียวกับการเล่นเปียโนสั้นๆ รินเบิร์กและเพื่อนร่วมงานได้กระตุ้นเซลล์ประสาทในหกจุด (ซึ่งแต่ละจุดอาจมีโกลเมอรูไลระหว่างหนึ่งถึงสาม) ในลำดับที่แน่นอน ท่วงทำนองของระบบประสาทนี้ได้รับการออกแบบให้เป็นเวอร์ชันที่ง่ายขึ้นของวิธีที่กลิ่นที่แท้จริงอาจส่งผลต่อเซลล์ประสาทเหล่านั้น (ไม่รู้จริงๆ ว่ากลิ่นของหนูมีกลิ่นอะไร)
หนูเรียนรู้ที่จะส่งสัญญาณว่ามีกลิ่นเทียมนี้โดยการเลียหนึ่งในสองรางน้ำ นักวิจัยพบว่ากลิ่นสังเคราะห์ไม่มีอยู่จริง แต่หนูยังคงมีพฤติกรรมราวกับว่าได้กลิ่นมัน หลังจาก “ดม” กลิ่นสังเคราะห์ หนูก็เลียรางน้ำที่ถูกต้องได้อย่างน่าเชื่อถือ สัญญาณรบกวนอื่นๆ ที่ส่งโดยออพโตเจเนติกส์เช่นกัน ไม่ได้ทำให้เกิดปฏิกิริยาแบบเดียวกัน
เมื่อรวมกันแล้ว จุดแต่ละจุดที่นักวิจัยกระตุ้นสร้างการรับรู้ถึงกลิ่น
เช่นเดียวกับสตริงของโน้ตที่สร้างทำนอง เนื่องจากกลิ่นนั้นสังเคราะห์โดยสมบูรณ์ นักวิจัยจึงอาจเข้าไปยุ่งกับมันได้ นักวิจัยสามารถทดสอบว่าคุณภาพของลำดับใดมีความสำคัญ และการเปลี่ยนแปลงใดที่ทำให้ไม่สามารถจดจำกลิ่นได้โดยการเปลี่ยนสัญญาณบางส่วนที่ทำให้เกิดกลิ่นเทียม
จุดเริ่มต้นของลำดับกลิ่นดูเหมือนจะเป็นกุญแจสำคัญ เมื่อนักวิจัยเปลี่ยนลำดับของกิจกรรมสองสามจุดแรก หนูมีปัญหาในการระบุกลิ่นมากกว่าที่เคยทำเมื่อจุดที่จุดสิ้นสุดของลำดับเปลี่ยนไป และความล่าช้าใกล้จุดเริ่มต้นสำคัญกว่าการล่าช้าในตอนท้าย “ถ้าคุณแก้ไขโน้ตสองสามตัวแรก คุณจะทำลายเพลงได้ง่ายขึ้น” Rinberg กล่าว
ผลลัพธ์นี้สนับสนุนแนวคิดที่เรียกว่า primacy effect ซึ่งถือได้ว่าสัญญาณประสาทที่มาก่อนในลำดับนั้นมีน้ำหนักมากกว่าTatyana Sharpeeนักประสาทวิทยาเชิงคำนวณที่ Salk Institute for Biological Studies ใน La Jolla รัฐแคลิฟอร์เนียกล่าว มีส่วนร่วมในการศึกษา
โดยทั่วไปแล้วผลลัพธ์เหล่านี้นำเสนอตัวอย่างว่าการเปลี่ยนแปลงของกิจกรรมประสาทสามารถส่งผลต่อการรับรู้ได้อย่างไร Sharpee กล่าว “ในที่สุด สิ่งนี้บ่งบอกถึงคุณสมบัติพื้นฐานของรหัสประสาท”
Sharpee สงสัยว่าคุณสมบัติที่คล้ายคลึงกันอาจนำไปใช้กับข้อมูลประเภทอื่นที่สมองประมวลผล รวมทั้งสัญญาณการมองเห็นและการได้ยิน และอาจถึงขั้นกับงานที่ซับซ้อนมากขึ้น เช่น ความจำ กระบวนการดังกล่าวทั้งหมดอาศัยการแปลงพื้นฐานเดียวกัน เธอกล่าวว่า “ปัญหาทางคณิตศาสตร์ทั่วไปของการเข้ารหัสอินพุตไปยังเอาต์พุต” ด้วยวิธีนี้ สมองจะนำข้อมูลที่เข้ามาเกี่ยวกับโลกมาเย็บเป็นการรับรู้ที่มีประโยชน์
นอกจากการติดตามกลิ่นสังเคราะห์ในส่วนอื่นๆ ของสมองแล้ว รินเบิร์กและเพื่อนร่วมงานต้องการทดสอบว่ากฎที่คล้ายคลึงกันนี้มีผลกับกลิ่นจริงหรือไม่ “กลิ่นสังเคราะห์นั้นยอดเยี่ยมมาก มันเป็นเครื่องมือที่น่าสนใจอย่างยิ่ง” รินเบิร์กกล่าว “แต่สุดท้ายแล้ว ฉันอยากรู้ว่ากลิ่นก่อตัวขึ้นในสมองอย่างไร”
Vinther โต้แย้งว่าทีมของเขาได้วิเคราะห์ฟอสซิลอื่นๆ ทางเคมีแล้ว และพบหลักฐานของเมลานิน ไม่ใช่แบคทีเรีย จุลินทรีย์ในฟอสซิลเหล่านั้นดูเหมือนกับใน ซิตตาโค ซอรัสเขากล่าว
ทีมของ Vinther ยังเห็นหลักฐานของไมโครบอดี้เพียงชนิดเดียว และมีรูปร่างกลมที่ชัดเจน ถ้าโครงสร้างเป็นแบคทีเรียจริง ๆ เขากล่าว คุณจะเห็นรูปร่างและขนาดที่หลากหลาย “บางตัวจะมีรูปร่างเหมือนเหล็กไขจุก บางชนิดก็มีแฟลเจลลา บางชนิดอาจมีขนาดมหึมา บางชนิดก็เล็ก”
นั่นเป็นส่วนที่ยุ่งยากของแบคทีเรีย เคาน์เตอร์ลินด์เกรน “ในบางกรณี คุณสามารถมีกลุ่มบริษัทขนาดใหญ่ได้ แต่ในบางกรณี คุณสามารถมีกลุ่มบริษัทเดียวได้”
การตีความของ Vinther มีผู้สนับสนุน “ตอนแรกฉันไม่ค่อยเชื่อ” แซนเดอร์กล่าว “แต่ตอนนี้มีร่างเล็กๆ เหล่านี้จำนวนมากที่เห็นได้ชัดว่าอย่างน้อยก็มีบางส่วนที่ไม่ใช่แบคทีเรีย” แม้จะมีการโต้เถียงกันอย่างต่อเนื่อง แต่แซนเดอร์กล่าวว่านักบรรพชีวินวิทยาหลายคนยอมรับว่าโครงสร้างจุลภาคในฟอสซิลอาจเป็นเมลาโนโซม เว็บสล็อต
