Minha Visão

Como os Cientistas usam a Luz para Início Cheiro em Ratos

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Eu estava em um painel, algumas semanas atrás, e percebi que eu esqueci de desligar o forno. Absolutamente mortificado, eu disse a minha Zoom participantes que eu tinha para salvar a minha lasanha, que é susceptível de gravação em um esfumaçado nítidas. Um riu e respondeu: “Bem, eu tenho certeza que ele cheira grande—sobre o tempo que temos tecnologia para que possamos sentir o cheiro é demais, não?”

Enquanto ainda não podemos enviar o cheiro de um doce cozida com queijo lasanha como dados através da internet, um novo estudo em Ciência com ratos sugere que não é totalmente impossível idéia. Se podemos entender como o cérebro processa individuais aromas como informações elétricas, talvez seja possível fazer engenharia reversa, a cheiro de borbulhando lasanha e entregá-lo diretamente para o seu cérebro. Ainda mais alucinante, pode ser possível para fazer você se sentir o cheiro de coisas que não existem na natureza e não estão realmente lá—cheiro-de início, por assim dizer.

Mas apenas a terra, na realidade, por enquanto, só é possível para um rato.

O principal obstáculo é que nós ainda não tem a certeza de como o indivíduo cheira ativar todo o neurais auto-estrada do nariz ao cérebro. Os cientistas sabem que os cheiros são “traduzidas” em atividade elétrica como nós sniff-los em nossas narinas, e, em seguida, são processados através de um grande número de homens de meia chamado glomeruli, situado no bulbo olfativo, antes de serem transmitidos para o cérebro superior “cheirando” regiões, para nós percebê-las conscientemente. Mas até agora, as regras por trás deste processo, têm permanecido misteriosos.

Este mês, um estudo liderado pelo Dr. Dmitry Rinberg da Universidade de Nova York, em colaboração com uma equipe de Rovereto, Itália, levou uma facada decifrando o código olfativo. Em ratos transgênicos com luz-ativado neurônios, a equipe usou o alvo feixes de luz para ativar seu glomeruli no espaço e no tempo, como tocando em teclas de piano para compor uma melodia.

Desta forma, eles foram capazes de início de um completamente artificial cheiro em ratos. Além do mais, a manipulação da glomeruli “teclas de um piano”—isto é, a sua atividade precisa padrões—revelou sequências que são fundamentais para a nossa capacidade de sentir o cheiro do mundo, e, por sua vez, a unidade de nosso comportamento.

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“Nossos resultados identificar, pela primeira vez, um código para a forma como o cérebro converte a informação sensorial para a percepção de algo, neste caso, um odor”, disse Rinberg. “Isso nos coloca mais perto de responder a tradicional pergunta no nosso campo de como o cérebro extrai a informação sensorial para evocar o comportamento”.

As Estradas para sentir o Cheiro de

Semelhante visão, cheiro de agradar nossos cérebros com base em um código. Como você cheirar o cheiro de café fresco, ou delicado, individual perfume moléculas agarrar receptores forro interior do seu nariz.

Esses receptores são exigentes: elas apenas traduzem o produto químico em um sinal elétrico se eles estão o ajuste direito. Desta forma, o indivíduo cheira—não importa o quão complexo dentro de uma sopa de perfumes—são analisados em rodovias para chegar glomeruli, ou pouco lâmpadas neural processadores no início do cérebro olfativo regiões. Aqui, os aromas são mais multiplex ainda mais complexos aromas e enviado para o mais elevado nível de áreas, permitindo-nos distinguir entre, digamos, uma lager e uma stout.

Um desafio-chave para a compreensão ou a replicação de cheiro, os autores escrevem, é descobrir o essencial bits neural dados do nariz ao cérebro, que induzem a uma percepção consciente. Se cada cheiro é uma canção, distinguindo-a no tempo e no espaço dos outros, então a nossa glomeruli são notas que compõem cada melodia.

O problema é que todos os glomeruli não são criados iguais na cadeia neural comando de dados. Semelhante a uma melodia de piano, uma única nota errada que não pode arruinar toda a música—ou, no caso de glomeruli, a percepção de um cheiro. Ainda analisar quais são os mais importantes no tempo e no espaço manteve-se um cérebro de fiação mistério.

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Luz-Idealizada Cheiro

Para deslindar a teia de cheiro, os autores levaram para optogenetics, a tecnologia que permite que você ativar neurônios com a luz.

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Em ratos com luz-neurónios sensíveis, a equipe ativado várias glomeruli com um padrão específico, o que gerou uma alucinante sentido de um determinado perfume, mesmo se ela não estava lá e não existe na natureza.

Claro, é difícil pedir a um rato, se ele realmente cheirava a algo, de forma que a equipe tomou uma rotunda abordagem. Eles treinaram os ratos para que os animais só lambeu uma bica de água quando eles “cheirava” o odor artificial, gerado por um padrão de luz e “pouco provável que correspondem aos específicas químicas conhecidas odores” na natureza, a equipe explicou.

“Eu vou ser honesto com você, eu não tenho idéia se ele fede [or] é agradável” para o mouse, Rinberg disse.

Ainda assim, o padrão de luz, e a subsequente glomeruli de ativação, foram suficientes para o início de um cheiro característico em ratos, de modo que eles eram capazes de distinguir entre a idealizada cheiro e outros sintéticos odores. Quando o cientista marionetistas lentamente reduzida intensidade de luz, os ratos também pareceu perder o interesse em lambendo o bico de água, sugerindo que eles não “cheirava” artificial perfume.

Ao lado, a equipe brincou com as sondas de luz, para que batem cada glomeruli em um pouco de tempo diferentes e padrão espacial—pensa mudança de luz dispara a partir de uma bola de discoteca, mas mais sistemática e controlada.

Nós tentamos “centenas de combinações diferentes”, disse Rinberg, de trazer à tona o que realmente importa para o nosso cérebro a percepção olfactiva.

Para melhor compreensão dos dados, a equipe combinado, em seguida, todos os seus dados em um modelo matemático de nosso senso de odores. O modelo “permite-nos de modelo de correspondência”, a equipe explicou, que é a de comparar a nova atividade sequências aprendidas “perfume” sequências, ou modelos.

Os experimentos levou a duas conclusões principais. Primeiro, mexer com as anteriores receptores em glomeruli tende a mais intensamente perturbar a percepção de odor. Isso, explicou Rinberg, é conhecido como o efeito de primazia na natureza, isto é, os animais precisam para formar imediatamente uma avaliação do amigo versus inimigo baseado na inicial, instantânea julgamentos.

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Segundo, com base no modelo computacional, mexendo com glomeruli de ativação no tempo e no espaço, parece perturbar cheiro percepção linear. Que é, mais você alterar o nível de ativação, o que mais dificulta a percepção, mas é principalmente baseado na célula de um de seus vizinhos, em vez de a ação de um cheiro, por exemplo.

Essa é uma boa notícia para o cheiro-o-vision entusiastas. “Que a linearidade é surpreendente porque, em neurociência, estamos acostumados com um monte de efeitos não lineares”, disse o Dr. Justus Verhagen na Universidade de Yale, que não estava envolvido no estudo. Enquanto a linearidade não significa que o olfativo código é facilmente solucionável, ele fornece uma estrutura para os neurocientistas para continuar a trabalhar e potencialmente mais facilmente entender.

Cracking Percepção

No geral, o estudo mostra que os cérebros de mamíferos têm uma forma rigorosa de processamento de cheiro. Mesmo se um certo odor desencadeia um complexo padrão de atividade do nariz para glomeruli e mais até o cérebro, parece que a primeira entrada—isto é, os primeiros ativado glomeruli—são mais críticos para a percepção do olfato.

Para neural code, que é provavelmente tão simples quanto ele ganha.

Por agora, o estudo não toque sobre o neurais auto-estradas no interior do cérebro que levam à percepção consciente de cheiro—uma óbvia pergunta seguinte. Mas os resultados sugerem que poderíamos jogar com nível inferior “perfume” teclas de piano, e se bateu em ordem, pode-se gerar um cheiro artificial. Por agora, é apenas em ratos. Mas como implantes neurais e não-invasiva neurostimulation dispositivos tornam-se mais prevalentes, é um passo para que nós um dia hack percepção para que possamos ver, cheirar, sentir ou ouvir coisas que não estão realmente lá, e talvez potencialmente resgatar esses sentidos de danos ou envelhecimento.

Crédito da imagem: Nick Fewings no Unsplash

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