Les mystères du reniflement se sont révélés

Notre odorat est encore relativement mystérieux. Récemment, cependant, les chercheurs ont commencé à explorer comment le reniflage aide à identifier les odeurs, ainsi que la façon dont notre nez indique la sensation de pénétration de l'air dans le nez et les arômes.
Il y a plus à renifler qu'à le voir.

Le monde est un endroit compliqué, ce qui explique pourquoi nos crânes abritent un équipement particulièrement complexe.

Parce que nos cerveaux font un travail formidable pour démêler les informations de nos sens et les intégrer dans un récit continu, il est assez facile d'oublier le travail incroyable qu'il accomplit.

À partir d'une cacophonie de signaux, nos sens sont en mesure de détecter les informations importantes et de les porter à notre attention.

De tous les sens, l'olfaction reçoit souvent le moins d'attention. En dépit d'être notre sens le plus ancien, nous comptons beaucoup moins que la vision et l'ouïe. Cependant, c'est un domaine d'étude intriguant qui peut donner un aperçu de la manière dont notre cerveau code et transmet l'information en général.

L'énigme reniflante

Imaginez, si vous voulez, entrer dans une chocolaterie et respirer l'air. Chaque composant aromatique de l'arôme chocolaté active des neurones spécifiques dans votre nez. Celles-ci convergeront vers les glomérules, qui sont des structures sur le bulbe olfactif. De cette manière, ils créent un motif spécifique "chocolat".

En même temps, lorsque nous respirons, la pression mécanique provoquée par l’air qui pénètre dans notre nez déclenche également des glomérules. Mais l'air déclenche à la fois les récepteurs au chocolat et les autres. Jusqu'à récemment, il était difficile de savoir comment le cerveau pouvait différencier les deux signaux.

Maladie et odeur: une relation intriganteNous discutons ici de l'arôme de la maladie, du nez électronique et des dangers cachés de la perte de l'odorat.Lisez maintenant

Lorsque les nerfs tirent, ils envoient essentiellement un message identique à chaque fois, appelé potentiel d'action. Il était donc difficile de voir comment le cerveau pouvait déterminer si le potentiel d'action venait du flux d'air ou du chocolat sucré.

Des chercheurs du RIKEN Center for Developmental Biology, dirigé par Takeshi Imai, ont récemment attaqué cette question. Ils ont découvert que la réponse réside dans le timing.

"Étonnamment, nous avons constaté que les schémas temporels de déclenchement des neurones peuvent faire la distinction entre les signaux mécaniques entraînés par les flux d’air et ceux générés par les odeurs. De plus, nous avons découvert que la mécanosensation améliore

Takeshi Imai

Leurs résultats ont été récemment publiés dans la revue Neurone.

Visualiser les réponses neuronales à un sniff

Pour obtenir ce nouvel aperçu, les chercheurs ont conçu un moyen de contrôler le reniflage rythmique chez la souris. Ils ont constaté que lorsque les souris recevaient de l'air désodorisé (sans arôme), de nombreux glomérules étaient activés par le seul flux d'air. L'activité a diminué et s'est déroulée selon des cycles correspondant au taux de reniflage.

Ils ont identifié que, bien que le taux d'activité soit le même, les glomérules étaient tous déphasés les uns par rapport aux autres. Ainsi, l'un peut être déclenché 200 millisecondes après chaque sniff, un autre à 230 millisecondes et un autre à 400 millisecondes. Les impulsions étaient de même durée, mais l'activation était échelonnée.

La vidéo suivante illustre le taux d'activité des glomérules lorsque les souris reniflaient:

Au fur et à mesure que les scientifiques ont augmenté la vitesse, l’activité des glomérules a également augmenté. Cependant, le soi-disant codage de phase est resté similaire, en ce sens que les schémas de tir étaient plus intenses mais toujours décalés de la même manière.

Mais lorsqu'une odeur a été présentée aux souris, le moment de l'activité du glomérule s'est sensiblement déplacé dans le cycle d'inhalation. Et curieusement, quelle que soit la puissance de l'arôme, la phase a été déplacée de la même manière.

La vidéo suivante montre le schéma de tir glomérulaire avec et sans arôme:

L'importance du code de phase

La question suivante à laquelle il faut répondre est la suivante: pourquoi les récepteurs dans le nez sont-ils sensibles au flux d’air? Afin d'enquêter à ce sujet, l'équipe a maintenu un flux d'air constant (pas d'air pulsé comme vous le feriez en reniflant) et a constaté que la précision du code de phase était diminuée, surtout s'il n'y avait que des traces d'odeur. Cela rendrait beaucoup plus difficile de distinguer les odeurs.

Le codage de phase est un phénomène relativement mal compris dans le domaine du codage neuronal - c'est-à-dire comment les neurones répondent et traduisent les stimuli en signaux.

"Bien que cela ait également été trouvé dans l'hippocampe en relation avec la formation de la mémoire", explique Imai, "nous n'en savons toujours pas beaucoup.

"Si tout va bien", poursuit-il, "notre découverte facilitera une meilleure compréhension de la façon dont les neurones communiquent entre eux et de la manière dont le sens peut être dérivé de leurs signaux."

Il y a encore beaucoup à apprendre sur le codage de phase. Ensuite, Imai veut "comprendre comment les schémas temporels précis sont générés dans le bulbe olfactif, et pourquoi ils sont affectés par les odeurs mais pas par des signaux d'origine mécanique".

Olfaction détient encore de nombreux mystères, mais ce travail fournit une petite partie du puzzle. Cela aide également à lever le voile sur la façon dont les neurones transmettent des informations détaillées avec un langage aussi simple.