研究人员对嗅觉的神经图谱进行了深入的研究
把看不见的东西呈现出来是科学家们最喜欢的挑战之一。
这些类似海洋生物的图像是脑细胞的微观肖像，它们能够感知其他看不见的气味，比如玫瑰的香气或臭鸡蛋的恶臭。这些优雅的红绿条纹揭示了老鼠大脑嗅觉中心的细胞:嗅球。嗅球被组织成成百上千的分离簇，称为肾小球，每个肾小球都以特定的方式对空气中漂浮的数千种气味化学物质做出反应。上面的图像显示了一个单一的肾小球，信号传输的投影(轴突)来自其中感觉细胞在鼻子里都汇合了。
每个肾小球都从自己的嗅觉神经元子集接收信号，这些神经元随机分布在动物的鼻子中，但它们都以相同的方式检测气味。自20世纪90年代以来，研究人员已经知道，嗅觉神经元的每一个子集都带有一种形状独特的受体蛋白(多亏了一种基于随机基因的过程)，它专门锁定不同的气味分子。
这就提出了一个神经科学的谜题:鼻子中每个随机分布的嗅觉探测细胞是如何将信号发送到嗅球内的一个特定肾小球的?这就好比，50个原本分散在城市各处的朋友，在最初不知道地址的情况下，来到了同一间公寓。不知何故，他们天生就知道该去哪里。
关于嗅觉系统如何达到布线精度的关键见解似乎已经近在眼前。今天发表在细胞朱克曼研究所首席研究员Stavros Lomvardas博士和医学博士。候选人Hani Shayya领导的团队梳理出了他们怀疑的老鼠鼻子的感觉细胞和大脑嗅球中的肾小球目标之间的中央组织过程。
他们发现的核心在于每个受体蛋白的形状，因为它们在细胞的管状成分中具有独特的3D形状内质网(ER)。每种蛋白质的形状都是由其氨基酸组成的独特序列决定的。
每一个氨基酸序列，研究人员发现，它会给ER带来可测量的压力(想象一下把各种各样的东西塞进一只袜子)。这些不同程度的内质网压力就像一个刻度设置，其方式尚不清楚。
每一个设定都会触发一个基因导向的过程，通过这个过程，感觉细胞有效地将它们的轴突(通过“引导分子”的模式)导向嗅球内的目标肾小球。这样，每一个具有相同形状的受体蛋白的感觉细胞子集最终都将其轴突投射到完全相同的肾小球上。没有一个受体,肾小球通过这种映射，玫瑰可能最终闻起来像臭鸡蛋，反之亦然。
“这太令人兴奋了，”隆瓦尔达斯说。他也是哥伦比亚大学瓦杰洛斯医学院(Vagelos College of Physicians and Surgeons)神经科学、生物化学和分子生物物理学教授。“这个系统找到了一种方法，可以创造一种基因编码的、硬连接的方法，将随机选择的受体身份转化为非常精确的目标嗅球．"
他指出神经退行性疾病包括阿尔茨海默氏症和帕金森氏症，通常在疾病早期就有嗅觉缺陷。这表明，早期发现的中断嗅觉系统他说，该公司的高精度配线可能会变得“在临床上很重要”。
沙亚指出了另一种诱人的可能性。也许，在内质网应激与下游神经元连接的方式上，嗅觉神经元并不是唯一的。Shayya说:“如果事实证明所有神经元都是这样做的，这一发现将帮助我们更多地了解大脑。”
