Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Choć wyczuwanie zapachu światła mogłoby się kojarzyć z doświadczeniami synestetyka, w rzeczywistości naukowcy zaprzęgli takie właśnie zjawisko do badania sposobów wykorzystywanych przez mózg do rozróżniania woni. Ponieważ zapachy są skomplikowane chemicznie, trudno wyodrębnić obwody neuronalne, które odpowiadają za ich detekcję czy rozróżnianie. Stąd pomysł na wykorzystanie optogenetyki.

Prof. Venkatesh N. Murthy i jego zespół z Uniwersytetu Harvarda oraz Cold Spring Harbor Laboratory wbudował aktywowane przez światło kanały jonowe ChR (od ang. channelrhodopsin) w obwodową część węchomózgowia myszy. W ten sposób wyhodowano zwierzęta, u których szlaki węchowe są aktywowane przez światło, a nie przez bodźce zapachowe. Akademicy wykorzystali ChR, ponieważ w ich skład wchodzi cząsteczka retinalu. Ma ona zdolność absorbowania światła i pod jego wpływem zmienia konformację przestrzenną.

Murthy podkreśla, że z pozoru członkowie jego zespołu zachowali się antyintuicyjnie. W rzeczywistości jednak odseparowanie poszczególnych wzorców aktywacji mózgu pod wpływem zapachów byłoby niezwykle trudne, jeśli nie niemożliwe, ponieważ wonie są bardzo zróżnicowane i niekiedy wyjątkowo subtelne. Zapytaliśmy więc: co by było, gdybyśmy sprawili, by nos działał jak siatkówka?

Dzięki optogenetyce naukowcy mogli scharakteryzować wzorce aktywacji w opuszce węchowej, czyli rejonie otrzymującym informacje bezpośrednio z receptorów nosa. Jako że świetlne dane wejściowe można łatwo kontrolować, Amerykanie przeprowadzili serię eksperymentów ze stymulacją konkretnych neuronów czuciowych.

Pierwsze pytanie dotyczyło organizacji przetwarzania oraz tego, jak podobne dane wejściowe są przetwarzane przez sąsiadujące komórki mózgu. Okazało się jednak, że organizacja przestrzenna informacji węchowej w mózgu nie wyjaśnia w pełni naszej zdolności wyczuwania zapachów. Istotna wydaje się również organizacja czasowa. Studium zespołu Murthy'ego pozwala w pewnym stopniu wyjaśnić, jaką rolę w postrzeganiu woni odgrywa timing.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Podczas badań prowadzonych w Sussex Computer-Human Interaction Lab (SCHI Lab) w obecności zapachu cytryny ludzie czuli się szczuplejsi i lżejsi. Wyczuwając woń wanilii, ochotnicy czuli się za to grubsi i ciężsi.
      Badania prowadzono we współpracy z University College of London Interaction Centre (UCLIC) oraz Universidad Carlos III de Madrid (UC3M).
      Naukowcy mają nadzieję, że te ustalenia uda się wykorzystać do opracowania nowych rekomendacji do terapii pacjentów z zaburzeniami postrzegania ciała albo nowych technologii ubieralnych, które będą mogły poprawiać samoocenę.
      Ludzki mózg dysponuje modelami wyglądu ciała, które są nam potrzebne do kontaktów z otoczeniem. Podlegają one stałej aktualizacji w odpowiedzi na bodźce zmysłowe napływające ze środowiska i z samego ciała. Opisywane badanie pokazuje, że powonienie może wpływać na obraz ciała, jakim dysponujemy i na nasze odczucia wobec niego. Miejmy nadzieję, że możliwość korzystnego oddziaływania na percepcję za pośrednictwem technologii doprowadzi do stworzenia nowych, skuteczniejszych, metod terapii osób z zaburzeniami postrzegania ciała lub do opracowania interaktywnych ubrań i ubieralnej technologii do zapachowego poprawiania samooceny i rekalibrowania zaburzonych odczuć dot. wagi - opowiada Giada Brianza, doktorantka z SCHI Lab.
      Nasze wcześniejsze badania pokazały, jak wykorzystać dźwięk, by zmienić percepcję ciała. W serii studiów zademonstrowaliśmy, na przykład, jak manipulując wysokością dźwięków towarzyszących stawianiu kroków, można sprawić, że ludzie będą się czuli lżejsi i szczęśliwsi i wpłynąć na zmianę sposobu chodzenia. Dotąd nikt jednak nie sprawdzał, czy zapach będzie miał podobny wpływ na postrzeganie ciała - dodaje dr Ana Tajadura-Jiménez z UC3M.
      Najnowsze badanie składało się z 2 eksperymentów. W pierwszym ochotnikom siedzącym przed komputerem prezentowano różne bodźce zapachowe. Mieli je oceniać za pomocą wizualnej skali analogowej, porównując do kanciastych lub zaokrąglonych kształtów, czegoś gorącego lub chłodnego, a także do szczupłych i większych ludzkich sylwetek. W drugim eksperymencie badani wkładali słuchawki, a do ich ciała mocowano dwa czujniki wychwytujące ruch. Buty wyposażano w urządzenie modulujące dźwięk kroków i polecano, by podczas demonstrowania woni ludzie maszerowali w miejscu na drewnianej desce. Zadanie polegało na dostosowaniu wymiarów awatara 3D (na dopasowaniu ich do swojej percepcji obrazu ciała). Badani wypełniali też kwestionariusz dot. postrzeganej prędkości, emocji i odczuć związanych z ciałem.
      Okazało się, że zapach cytryny sprawiał, że ludzie czuli się lżejsi. Przy woni wanilii czuli się zaś ciężsi. Wrażenia te były wzmacniane, gdy łączono je z wysokimi i niskimi dźwiękami kroków.
      Poprzednie badania pokazały, że cytryna wiąże się ze szczupłymi sylwetkami, kanciastymi kształtami oraz wysokimi dźwiękami, a wanilia wiąże się z puszystymi sylwetkami, zaokrąglonymi kształtami i niskimi dźwiękami. To właśnie te zjawiska mogą odpowiadać za odmienną percepcję obrazu ciała podczas ekspozycji na różne bodźce zapachowe - wyjaśnia Marianna Obrist, szefowa SCHI Lab. Jednym z bardziej interesujących odkryć jest konstatacja, że dźwięk wydaje się mieć silniejszy wpływ na nieświadome zachowania, a zapach na świadome zachowania. Potrzeba dalszych badań, by lepiej zrozumieć potencjał (multi)sensorycznego oddziaływania na percepcję obrazu ciała.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Dziecięce nosy mogą być kluczem do rozwiązania zagadki dotyczącej poważnych infekcji płuc. Naukowcy odkryli, że skład mikrobiomu nosów dzieci cierpiących na schorzenia układu oddechowego jest zmieniony w porównaniu z mikrobiomem nosów dzieci zdrowych. To spostrzeżenie może przyczynić się do opracowania lepszych metod diagnostyki i leczenia poważnych chorób płuc.
      Różnica pomiędzy mikrobiomami pozwala bowiem przewidzieć, jak długo chore dziecko musi przebywać w szpitalu. Jednak, co wydaje się równie ważne, umożliwia stwierdzenie, które z dzieci mogą wyzdrowieć w sposób naturalny, zatem mogą uniknąć zażywania antybiotyków.
      Naukowcy mówią, że wyniki ich badań pozwalają zrozumieć, dlaczego niektóre dzieci są bardziej podatne na zachorowania. To zaś może pomóc z zapobieganiu rozwoju poważnych chorób.
      Choroby dolnych dróg oddechowych to na całym świecie główna przyczyna śmierci dzieci poniżej piątego roku życia. Brytyjsko-holenderski zespół naukowy pobrał próbki od ponad 150 dzieci cierpiących na choroby dolnych dróg oddechowych i porównał wyniki z próbkami od 300 zdrowych dzieci. Okazało się, ze mikrobiom tylnych części nosa i gardła był powiązany z mikrobiomem płuc, co znakomicie ułatwia stawianie diagnozy i leczenie.
      Dzieci cierpiące na choroby dolnych dróg oddechowych miały inny profil mikrobiomu, występowały u nich różna typy oraz ilości wirusów i bakterii, niż u dzieci zdrowych.
      Na podstawie samego tylko badania mikrobiomu – w połączeniu z informacją o wieku dziecka – naukowcy byli w stanie, niezależnie od widocznych objawów, stwierdzić, czy dane dziecko jest chore czy zdrowie. Profil mikrobiomu pozwolił też na przewidzenie, jak długo dziecko będzie hospitalizowane, był więc dobrym markerem stopnia infekcji.
      Eksperci mówią, że ich badania zrywają z tradycyjnym podejściem do chorób dolnych dróg oddechowych, kiedy to na podstawie objawów lekarz próbuje przewidzieć, czy mamy do czynienia z infekcją bakteryjną, czy wirusową.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Jak wrócić do domu, gdy się jest małą mrówką i mieszka na pustyni? Można korzystać z polaryzacji światła słonecznego, liczenia kroków czy dwutlenku węgla wydychanego przez owady w gnieździe. Okazuje się też, że w wyjątkowych sytuacjach udaje się skorzystać ze wskazówek magnetycznych i wibracyjnych.
      Naukowcy z Instytutu Ekologii Chemicznej Maxa Plancka w Jenie przeprowadzili eksperymenty na mrówkach z rodzaju Cataglyphis w ich naturalnym środowisku w Tunezji i Turcji. Wyniki studium ukazały się w pismach PLoS ONE i Current Biology.
      Niemcy sprawdzali, czy przy braku wskazówek innego rodzaju mrówki posłużą się magnetyzmem i drganiami. Jak ujawnia doktorantka Cornelia Buehlmann, dokładnie tak było. Wytrenowane C. noda bez problemu wskazywały swoje gniazdo, kiedy przed wejściem do niego zamontowano zasilane bateriami urządzenie wibracyjne. By wykluczyć elektromagnetyczny wpływ urządzenia, umieszczono je też w taki sposób, że nie miało kontaktu z gruntem. Wtedy wytrenowane mrówki zachowywały się tak samo jak ich towarzyszki z grupy kontrolnej - poruszały się bez celu. Jeśli nad gruntem w pobliżu wejścia do gniazda umieszczono dwa silne magnesy neodymowe, które wytwarzały pole o natężeniu ok. 21 militesli (pole magnetyczne Ziemi wynosi, dla porównania, 0,041 militesli), mrówki znowu bez problemu trafiały do domu.
      Nie wiadomo, który ze zmysłów mrówki wykorzystują, orientując się na podstawie sztucznego pola magnetycznego wokół gniazda. To nie oznacza, że mrówki mają narząd czuciowy do wykrywania pól magnetycznych. Ich zachowanie może również być wynikiem zmienionych wzorców komunikacji elektrycznej między neuronami, które owady zapamiętują. Co ciekawe, reakcja pojawia się, choć w naturze C. noda nie spotkają się raczej ani z drganiami, ani z silnymi magnesami. Jak widać, przystosowując się do nieprzyjaznych życiu środowisk, mrówki mogą polegać na wszystkich zmysłach.
      Zamieszkujące tunezyjskie pustynie solne mrówki Cataglyphis fortis polegają na zapachu gniazda. Podczas eksperymentów poruszały się pod wiatr (czyli jakby wzdłuż "śladu" dwutlenku węgla z gniazda), jeśli stężenie CO2 nie było zbyt wysokie i odpowiadało poziomowi występującemu zwykle wokół norki. Jak jednak rozpoznać własne gniazdo, skoro bez względu na kolonię owady wydzielają taki sam gaz? Niemcy wyjaśniają, że mrówki polegają głównie na integracji trasy - polaryzacji światła i liczeniu kroków. Gdy mrówki przeniesiono w pobliże gniazda po tym, jak udały się do źródła pokarmu, unikały podążania za wyziewami z własnej norki, bo nie pasowała im liczba kroków.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Siarkowodór - jedna z substancji odpowiadających za przykry zapach z ust - zwiększa zdolność dorosłych komórek macierzystych miazgi zęba do przekształcania się w hepatocyty.
      To pierwszy przypadek, kiedy udało się pozyskać komórki wątroby z miazgi zęba. Naukowcy, których badania opisano w artykule opublikowanym w Journal of Breath Research, cieszą się, bo uzyskano dużą liczbę hepatocytów o wysokiej czystości. "Wysoka czystość oznacza, że występuje mniej komórek, które zróżnicowały się w inną tkankę lub pozostały komórkami macierzystymi" - tłumaczy dr Ken Yaegaki z Nippon Dental University.
      Podczas eksperymentów Japończycy wykorzystali miazgę z wyrwanych w klinice zębów. Pozyskane komórki macierzyste podzielono na dwie hodowle - testowa była inkubowana w komorze siarkowodorowej. Po 3, 6 i 9 dniach pobrano próbki i sprawdzano, czy przekształciły się w hepatocyty. Komórki oglądano pod mikroskopem, badano też ich zdolność magazynowania glikogenu oraz zawartość mocznika (wątroba przekształca toksyczny amoniak w mocznik).
      W porównaniu do tradycyjnej metody [pozyskiwania hepatocytów do przeszczepu], która bazuje na bydlęcej surowicy płodowej, nasza metoda jest produktywna i co najważniejsze - bezpieczna. Pacjentom nie zagrażają potworniaki - nowotwory wywodzące się z wielopotencjalnych komórek zarodkowych.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Mrówki z rodzaju Oecophylla dysponują pamięcią kolektywną zapachu mrówek z wrogich gniazd.
      Prof. Mark Elgar z Wydziału Zoologii Uniwersytetu w Melbourne wyjaśnia, że pamięć kolektywna zapewnia przewagę w świecie naznaczonym rywalizacją, ponieważ wszyscy członkowie gniazda podlegają "primingowi" informacjami o wrogu, nim go w ogóle spotkają. Ten rodzaj komunikacji zwraca uwagę na niesamowite cechy mrówczych społeczeństw, ponieważ kolonie niektórych gatunków, np. z rodzaju Oecophylla, mogą się składać z sieci gniazd z milionami robotnic.
      Australijczycy prowadzili eksperymenty na mrówkach Oecophylla smaragdina. Mają one zielonkawe głowy i odwłoki. Żyją na drzewach w gniazdach z liści. Kolonie O. smaragdina są bardziej agresywne w stosunku do mrówek z pobliskich gniazd. Wiedząc to, biolodzy posłużyli się owadami z 12 kolonii i organizowali konfrontacje.
      W ramach serii prób akademicy z antypodów umieszczali mrówkę z interesującego ich gniazda na specjalnej arenie. Naprzeciw niej stawiano mrówkę z innego gniazda. Po 15 zaznajamiających spotkaniach ekipa Elgara symulowała inwazję. Na lub w pobliżu "ogniskowego" gniazda umieszczano 20 robotnic ze znanego już gniazda. Podobnie postępowano z 20 owadami z niepoznawanych wcześniej gniazd. Mrówki broniły swojej kolonii o wiele bardziej agresywnie, gdy intruzi pochodzili z gniazda poznawanego wcześniej przez przedstawiciela "atakowanych".
      Odkryliśmy, że po spotkaniu z rywalem, mrówka wraca do kolonii i przekazuje informacje o zapachu rywala i o tym, jak agresywny był przebieg spotkania. Kiedy kolonia wielokrotnie wchodzi w kontakt z tym samym rywalizującym gniazdem, spotkania stają się coraz bardziej agresywne. Sugeruje to, że mrówki przekazują nie tylko informacje o tożsamości, ale i o częstotliwości spotkań. A że częściej krzyżują się drogi mieszkańców położonych bliżej gniazd, stąd największa wrogość wśród sąsiadów.
×
×
  • Create New...