Обоняние кажется простым: мы делаем вдох и чувствуем запах кофе, дыма, еды или цветка. На самом деле мозгу нужно быстро превратить поток молекул из воздуха в понятный сигнал: что это за запах, откуда он идёт и требует ли он действия.
Два новых исследования Северо-Западного университета (Northwestern University) показали, что мыши и люди используют неожиданно похожие основные механизмы обработки запахов. Работы опубликованы в журнале Science Advances.
Исследователи изучали обоняние с двух сторон. В одном исследовании команда наблюдала за свободно двигающимися мышами и обнаружила, что животные могут делать одиночный целенаправленный «проверочный» вдох перед едой. Во втором исследовании учёные записывали активность обонятельной луковицы у бодрствующих добровольцев и увидели, что один человеческий вдох запускает быстрые мозговые ритмы, похожие на ритмы у грызунов.
Один вдох как способ проверить мир
Обычно мыши исследуют окружающую среду частыми короткими вдохами. Но когда они берут пищу передними лапами, поведение меняется: животное на мгновение подносит кусочек к носу и делает один точно рассчитанный вдох.
Команда лаборатории Гордона М. Дж. Шеперда (Gordon M. G. Shepherd) построила роботизированную систему с несколькими камерами, чтобы одновременно отслеживать движения головы, лап и дыхание мышей. Исследование возглавляли Манг Гао (Mang Gao) и Джон М. Барретт (John M. Barrett).
Оказалось, что одиночный вдох происходит в тот момент, когда пища оказывается у носа. Это похоже на человеческое поведение: человек может поднести кусок еды или фрукт к лицу и один раз вдохнуть, прежде чем решить, есть ли его.
Это не простой рефлекс
Важный вопрос состоял в том, является ли такое обнюхивание автоматической реакцией на запах. Эксперименты показали, что нет.
Когда учёные нарушали обоняние мышей, животные всё равно продолжали выполнять «проверочный» вдох перед едой. Но когда исследователи временно подавляли работу моторной коры — области мозга, участвующей в управлении произвольными движениями, — это поведение прекращалось.
Это означает, что мышь не просто пассивно реагирует на запах. Она активно выбирает момент, чтобы взять пробу воздуха и получить больше информации о предмете. Такой процесс называют активным обонянием: животное или человек управляет дыханием, чтобы лучше исследовать запах.
Как люди успевают распознавать запахи
Второе исследование было посвящено человеку. У людей вдох обычно намного медленнее, чем у мышей. Поэтому возникал вопрос: как человеческий мозг может быстро распознавать запах, если сам вдох длится дольше?
Группа лаборатории Кристины Зелано (Christina Zelano), работавшая совместно с Брюсом Таном (Bruce Tan), использовала высокоточный малоинвазивный метод записи активности обонятельной луковицы у здоровых добровольцев. Обонятельная луковица — это первая крупная станция в мозге, куда поступают сигналы от рецепторов носа.
Когда участники делали один осознанный вдох, в их обонятельной луковице появлялись тета-колебания. Тета-колебания — это медленные ритмы электрической активности мозга с частотой примерно 2–8 герц, то есть 2–8 циклов в секунду. У грызунов именно в этом диапазоне происходит ритмическое обнюхивание.
По словам Эндрю Шерифа (Andrew Sheriff), прямые записи из обонятельной луковицы показали, что человеческий мозг способен организовывать обработку запаха во временных «окнах», похожих на те, которые используют грызуны.
Один механизм, разные скорости
У мышей дыхание и тета-ритм тесно связаны: животное быстро нюхает, и мозг обрабатывает запахи в том же темпе. У человека дыхание медленнее, но мозг, по-видимому, может запускать внутренний тета-ритм уже после одного вдоха.
Соавтор работы Цяохань Ян (Qiaohan Yang) отметила, что у грызунов обнюхивание и тета-ритм почти неразделимы, тогда как у людей более медленное дыхание позволяет увидеть тета-колебания как самостоятельный мозговой ритм.
Иными словами, различается внешний способ исследования запаха, но внутренняя логика обработки похожа. Мышь делает много быстрых вдохов, человек чаще делает один медленный вдох, однако мозг обоих млекопитающих использует сходный временной принцип для организации обонятельной информации.
Почему это важно для медицины
Обоняние часто меняется при заболеваниях нервной системы. Нарушения восприятия запахов могут встречаться при болезни Альцгеймера, болезни Паркинсона и расстройствах развития нервной системы, включая аутизм.
Это не значит, что по одному изменению обоняния можно поставить диагноз. Но понимание того, как в норме мозг берёт «пробу» запаха и обрабатывает её, может помочь в создании более чувствительных тестов для раннего выявления нарушений.
Такие исследования также помогают лучше использовать мышей как модель для изучения человеческого мозга. Если базовые ритмы обоняния у мышей и людей действительно сходны, то эксперименты на животных могут точнее показывать, что происходит при сбоях сенсорной обработки.
Обоняние связано не только с запахами
Запахи влияют на аппетит, память, эмоции и поведение. Поэтому обонятельная система интересна не только нейробиологам, но и врачам, изучающим нейродегенеративные заболевания, пищевое поведение и ранние признаки нарушений работы мозга.
Ранее МКБ-11 писал о том, что связь между обонятельными и мотивационными областями мозга может быть связана с пищевым поведением и индексом массы тела: новое исследование выявило связь между обонянием и пищевым поведением.
Литература
Gao M. et al. Dexterous single sniffs for ethological active olfaction // Science Advances. 2026. DOI: 10.1126/sciadv.aed3610.
Sheriff A. et al. Theta oscillations are an organizational unit of odor processing in the olfactory bulb // Science Advances. 2026. DOI: 10.1126/sciadv.aee1002.