Новое исследование стало шагом к дальнейшему пониманию того, как собака интегрирует обонятельные стимулы в свои когнитивные функции.
Коллектив американских ученых из Колледжа ветеринарной медицины Корнеллского университета, с факультета биологии Университета Джонса Хопкинса и Колумбийского университета получил первое исчерпывающее доказательство того, что обонятельные луковицы у собак напрямую связаны с другими областями коры головного мозга, то есть нюх этих животных интегрирован в их когнитивные функции. Исследование опубликовано в The Journal of Neuroscience.
Способность собак распознавать запахи в 10-100 тысяч раз лучше, чем у среднестатистического человека, ведь у них 300 миллионов обонятельных рецепторов по сравнению с шестью миллионами у нас. Нижний предел летучих органических соединений, выявляемых собаками, — одна часть на триллион. Они даже могут учуять и обнаружить триллионную долю грамма взрывчатого вещества.
Одну из главных ролей в этом процессе играют две обонятельные луковицы весом по 60 граммов каждая, то есть в четыре раза тяжелее, чем у человека. Они лежат на базальной поверхности лобных долей головного мозга, имеют округлую форму и желудочек. Именно в этих образованиях происходит начальная обработка запахового вещества.
Хотя о разнообразных функциях обоняния собак и том, как из него можно извлечь пользу, известно достаточно, структура их обонятельной системы остается малоизученной. И авторам новой работы удалось сделать шаг в изучении этого вопроса.
Они исследовали 23 собаки разного пола с умеренно длинными и широкими черепами (мезоцефальная форма). Для картирования связей между обонятельными луковицами и другими областями коры мозга применили неинвазивную диффузионную спектральную томографию и составили карту, после чего результаты перепроверяли методом рассечения белого вещества Клинглера.
В итоге ученые выявили обширный проводящий путь — цепочку нейронов, — состоящий из пяти трактов белого вещества и соединяющий обонятельные луковицы с затылочной долей (позади теменной и височной долей, именно там находится первичная зрительная кора), корково-спинномозговым проводящим путем, лимбической системой, грушевидной долей и энторинальной корой, которая расположена в височной доле и относится к гиппокамповой формации.
Цепочка нейронов проходит от обонятельных луковиц (внизу слева) к пяти точкам. Новая выявленная связь (оранжевый цвет) связывает обонятельную систему со зрительной корой. Другие ведут к корковому отделу спинного мозга (бирюзовый путь), который помогает запустить инстинктивное поведение; грушевидная доля (зеленый цвет) может играть роль в восприятии запахов; лимбическая система (синий) связана с поведением и эмоциями; энторинальная кора (розовый) помогает обрабатывать воспоминания / Philippa J. Johnson et al., 2022
Вероятно, это как раз объясняет, почему собаки, входя в комнату, первым делом начинают изучать ее при помощи нюха, и даже слепые особи удивительно хорошо ориентируются в пространстве и своем окружении. Кроме того, выявление связей в головном мозге открывает новые направления для исследований. «Это заставляет задуматься о том, что, быть может, и у нас есть рудиментарная связь между этими двумя областями, ведь, когда мы были более похожи на обезьян, то и ориентировались по запахам», — подытожили ученые.
