Направи дарение на училище!

Всеки има аромати, които естествено му харесват, като ванилия или кафе, и аромати, които не му харесват. Какво прави някои миризми привлекателни обаче, а други не?

Барани Раман, професор по биомедицинско инженерство в Инженерното училище Маккелви във Вашингтонския университет в Сейнт Луис, и Ришаб Чандак, който е получил бакалавърска, магистърска и докторска степен по биомедицинско инженерство съответно през 2016, 2021 и 2022 година, проучват поведението на скакалците и как невроните в мозъците им реагират на привлекателните и на непривлекателните миризми, за да научим повече за това как мозъкът кодира предпочитания и как се учи.

Проучването дава представа за това как способността ни да учим е ограничена от това, което организмът намира за привлекателно или непривлекателно, както и от времето на възнаграждението. Резултатите от тяхното изследване бяха публикувани в Nature Communications на 5 август.

Разбери повече за БГ Наука:

***

Раман е използвал скакалци от години, за да изучава основните принципи на енигматичното обоняние. Докато при хората е по-скоро естетическо усещане, при насекомите, включително скакалците, обонятелната система се използва за намиране на храна, партньори и за усещане на хищници. Невроните в техните антени преобразуват химически сигнали в електрически сигнали и ги предават на мозъка. След това тази информация се обработва от няколко невронни вериги, които преобразуват тези сензорни сигнали в поведение.

Раман и Чандак се заемат да разберат как невронните сигнали са моделирани, за да предизвикат поведение, свързано с храната. Подобно на кучетата и хората, отделящи слюнка, скакалците използват сетивни придатъци близо до устата си, наречени палпи, за да хващат храна. Действието за хващане се задейства автоматично, когато се срещнат някои аромати. Те нарекоха ароматите, които предизвикват това вродено поведение, като апетит. Тези, които не са произвели това поведение, са категоризирани като неапетитни.

Раман и Чандак, които спечелиха наградата за изключителна дисертация по биомедицинско инженерство, използват 22 различни миризми, за да разберат кои аромати скакалците намират за апетитни и кои не. Любимите им аромати са тези, които миришат на трева (хексанол) и банан (изоамил ацетат), а най-малко любимите им миришат на бадем (бензалдехид) и цитрус (цитрал).

„Открихме, че скакалците реагират на някои миризми, а не на други, след което ги поставихме в едно поведенческо измерение“, каза Раман.

За да разберат какво прави някои аромати по-симпатични, а други не, те излагат гладните скакалци на всеки от ароматите за четири секунди и измерват нервната им реакция. Те откриха, че панелът от аромати произвежда невронни реакции, които добре сегрегират в зависимост от поведението, което генерират. Както невронните реакции по време на представянето на миризмата, така и след нейното прекратяване съдържаха информация относно поведенческата прогноза.

„Изглежда имаше прост подход, който бихме могли да използваме, за да предвидим какво ще бъде поведението“, каза Раман.

Интересното е, че някои от скакалците не реагираха на нито една от представените миризми, така че Раман и Чандак искаха да видят дали могат да ги обучат да реагират. Много подобно на начина, по който Павлов обучаваше кучето си със звънец, последвано от награда за храна, те подариха на всеки скакалец аромат и след това им дадоха лека закуска от парче трева в различни моменти след представянето на миризмата. Те откриха, че скакалците свързват само привлекателни аромати с награда за храна. Забавяйки наградата, те откриха, че скакалците могат да бъдат обучени да забавят поведенческата си реакция.

„С подхода на ON-обучение открихме, че скакалците отварят палпите си веднага след появата на миризмата, остават отворени по време на представянето на миризмата, след което се затварят, когато миризмата е спряна“, каза Раман. „За разлика от това, подходът на ИЗКЛЮЧЕНО обучение доведе до това, че скакалците отварят палпите си много по-бавно, достигайки пикова реакция след спиране на миризмата.“

Изследователите установиха, че моментът на даване на наградата по време на обучението е важен. Когато дават наградата четири секунди след края на миризмата, скакалците не научават, че миризмата показва, че ще получат награда. Дори за привлекателните аромати не е наблюдавана тренировка.

Те открили, че обучението с неприятни стимули кара скакалците да реагират повече на приятните. За да обяснят това парадоксално наблюдение, Раман и Чандак разработиха изчислителен модел, основан на идеята, че има сегрегация на информация, свързана с поведението, много рано в сензорния вход към мозъка. Тази идея се оказва достатъчна, за да обясни как в обонятелната система на скакалците може да се генерира вродено и научено предпочитание към аромати.

„Всичко това се връща към един философски въпрос: Как да разберем какво е положително и какво е отрицателно сетивно преживяване?“, Раман каза.

– „Цялата информация, получена от нашия сензорен апарат, и тяхното значение за нас, трябва да бъде представена чрез електрическа активност в мозъка. Изглежда, че сортирането на информация по този начин се случва веднага щом сензорните сигнали влязат в мозъка.“

Това изследване беше подкрепено от Националната научна фондация (1453022, 1724218, 2021795) и Службата за военноморски изследвания (N00014-19-1-2049, 955 N00014-21-1-2343).

Памела Динева, превод

Статия: https://www.sciencedaily.com/releases/2023/08/230808181915.htm

Вземете (Доживотен) абонамент и Подарете един на училище по избор!