خريطة الرائحة: كيف تعمل حاسة الشم في الأنف

تعتبر حاسة الشم من الحواس الأساسية التي تلعب دورًا مهمًا في حياتنا اليومية. في هذا المقال، نستعرض أحدث الاكتشافات العلمية التي توضح كيفية عمل هذه الحاسة.

خريطة مخفية في أنفك تشرح كيفية عمل الرائحة

تشكل الرائحة الطريقة التي نختبر بها العالم كل يوم. فهو يساعدنا على اكتشاف المخاطر، ويضيف عمقًا للنكهة، ويرتبط بقوة بالذاكرة والعاطفة. وعلى الرغم من أهميته، فقد ناضل العلماء من أجل فهم كامل لكيفية عمل هذا المعنى على المستوى البيولوجي.

وقال سانديب (روبرت) داتا، أستاذ علم الأعصاب في معهد بلافاتنيك في كلية الطب بجامعة هارفارد: “إن الشم غامض للغاية”. بالمقارنة مع الرؤية والسمع واللمس، ظلت البيولوجيا الأساسية للرائحة أقل فهمًا.

العلماء ينشئون أول خريطة تفصيلية لمستقبلات الرائحة

وفي دراسة جديدة باستخدام الفئران، قام داتا وزملاؤه ببناء أول خريطة تفصيلية توضح كيفية ترتيب أكثر من ألف نوع من مستقبلات الشم داخل الأنف.

ما وجدوه يتحدى الافتراضات القديمة. وبدلاً من أن يتم توزيعها بشكل عشوائي، تكون الخلايا العصبية التي تحمل هذه المستقبلات منظمة للغاية. وهي تشكل أشرطة أو خطوط أفقية تمتد من أعلى الأنف إلى أسفله، مجمعة حسب نوع المستقبل.

وقال داتا، المؤلف الرئيسي للدراسة: “إن نتائجنا تجلب النظام لنظام كان يعتقد في السابق أنه يفتقر إلى النظام، والذي يغير من الناحية النظرية كيف نعتقد أن هذا يعمل”.

وأظهر الباحثون أيضًا أن هذه الخريطة الموجودة في الأنف تتوافق مع الخرائط المقابلة في البصلة الشمية للدماغ. يقدم هذا الارتباط رؤية جديدة حول كيفية انتقال معلومات الرائحة من الأنف إلى الدوائر العصبية.

تم نشر النتائج في 28 أبريل خلية.

البحث الطويل عن خريطة الرائحة

لقد فهم العلماء منذ فترة طويلة كيفية ترتيب المستقبلات الحسية في العينين والأذنين والجلد، وكيفية اتصال هذه الأنماط بالدماغ. وكانت الرائحة الاستثناء.

قال داتا: “كانت حاسة الشم هي الاستثناء الوحيد؛ إنها الإحساس الذي غاب عن الخريطة لفترة طويلة”.

أحد الأسباب هو التعقيد. تمتلك الفئران حوالي 20 مليون خلية عصبية شمية، كل منها يعبر عن واحد من أكثر من ألف نوع من المستقبلات. على النقيض من ذلك، تعتمد رؤية الألوان البشرية على ثلاثة أنواع من المستقبلات الرئيسية فقط. يكتشف كل مستقبل للرائحة مجموعة محددة من جزيئات الرائحة، مما يجعل النظام أكثر تعقيدًا.

بدأ الباحثون في تحديد مستقبلات الشم في عام 1991. وعلى مدى العقود التالية، بحثوا عن أنماط حول كيفية ترتيب هذه المستقبلات. اقترحت دراسات سابقة أن المستقبلات ظهرت في مناطق واسعة قليلة فقط، مما أدى إلى فكرة أن موضعها كان عشوائيًا في الغالب.

ومع توفر أدوات جينية جديدة، أعاد فريق داتا النظر في السؤال بطرق أكثر قوة.

تم الكشف عن نمط خفي في ملايين الخلايا العصبية

وقام الفريق بتحليل حوالي 5.5 مليون خلية عصبية في أكثر من 300 فأر. لقد جمعوا بين تسلسل الخلية الواحدة، الذي يحدد المستقبلات التي تعبر عنها كل خلية عصبية، مع النسخ المكانية، التي تحدد مكان وجود تلك الخلايا العصبية.

وقال داتا: “يمكن القول الآن أن هذا هو النسيج العصبي الأكثر تسلسلاً على الإطلاق، لكننا بحاجة إلى هذا الحجم من البيانات من أجل فهم النظام”.

وكشفت نتائجهم عن نمط واضح وثابت. تشكل الخلايا العصبية خطوطًا أفقية منظمة بإحكام ومتداخلة بناءً على المستقبل الذي تحمله. كان هذا الترتيب متطابقًا تقريبًا في جميع الحيوانات التي تمت دراستها، وكان متطابقًا بشكل وثيق مع كيفية رسم معلومات الرائحة في الدماغ.

كيف تتشكل خريطة الرائحة

وحقق الباحثون أيضًا في كيفية تطور هذا الهيكل الدقيق. وحددوا حمض الريتينويك، وهو الجزيء الذي ينظم نشاط الجينات، كعامل رئيسي.

ويبدو أن تدرج حمض الريتينويك في الأنف يوجه الخلايا العصبية، ويساعد كل منها على تنشيط مستقبلات الرائحة الصحيحة اعتمادا على موقعها. عندما قام الباحثون بتغيير مستويات هذا الجزيء، تحركت خريطة المستقبل بأكملها لأعلى أو لأسفل.

وقال داتا: “لقد أظهرنا أن التطور يمكن أن يحقق هذا الإنجاز المتمثل في تنظيم ألف مستقبلات مختلفة للرائحة في خريطة دقيقة بشكل لا يصدق ومتسقة عبر الحيوانات”.

دراسة منفصلة أجراها مختبر كاثرين دولاك، أستاذة جامعة زاندر في قسم البيولوجيا الجزيئية والخلوية بجامعة هارفارد، والتي نشرت في نفس العدد من مجلة الخلية، توصلت إلى نتائج متسقة.

ماذا يعني هذا لعلاج فقدان حاسة الشم

وبعيدًا عن تطوير العلوم الأساسية، يمكن أن يكون لهذا الاكتشاف تأثير عملي. لا يوجد حاليًا سوى القليل من العلاجات الفعالة لفقدان حاسة الشم، على الرغم من أنه يمكن أن يؤثر على السلامة والتغذية والصحة العقلية.

وقال داتا: “لا يمكننا إصلاح الرائحة دون فهم كيفية عملها على المستوى الأساسي”.

ويعمل الفريق الآن على فهم سبب ظهور خطوط المستقبلات بترتيبها المحدد وما إذا كان التنظيم نفسه موجودًا لدى البشر. ويمكن لهذه المعرفة أن توجه أساليب جديدة، بما في ذلك علاجات الخلايا الجذعية أو واجهات الدماغ والحاسوب، التي تهدف إلى استعادة حاسة الشم.

وقال داتا: “للرائحة تأثير عميق وشامل على صحة الإنسان، لذا فإن استعادتها ليس فقط من أجل المتعة والسلامة ولكن أيضًا من أجل السلامة النفسية”. “بدون فهم هذه الخريطة، محكوم علينا بالفشل في تطوير علاجات جديدة.”

التأليف والتمويل والإفصاحات

من بين المؤلفين الإضافيين في الورقة ديفيد بران، تاتسويا تسوكاهارا، سايروس تاو، دينيس كالور، رايلين لوباش، لاكشانيا كانان، نيل كليمبرت، ميهالي كولو، مارتن إسكاميلا ديل أرينال، بوجدان بينتو، أندرياس شيفر، ألكسندر فليشمان، وتوماس بوزا.

تم توفير التمويل للبحث من قبل المعاهد الوطنية للصحة (المنح R01DC021669، R01DC021422، R01DC021965، وF31DC019017)، ومجموعة يانغ تان في جامعة هارفارد، وزمالة أبحاث الدراسات العليا التابعة لمؤسسة العلوم الوطنية.

المصدر :- Health & Medicine News — ScienceDaily

إن فهم كيفية عمل حاسة الشم يمكن أن يفتح آفاقًا جديدة لعلاج فقدانها. من خلال البحث المستمر، نأمل في تطوير علاجات فعالة تعيد للناس القدرة على الاستمتاع بالعالم من حولهم.