For at lære mere om, hvordan hjernen kan behandle flere lugte på én gang, uddannede forskere græshopper til at reagere på en bestemt lugt.
Få sekunder efter, at lugtpusten er givet, får johannesbrødet et stykke græs som en belønning som en form for pavlovsk konditionering. I stedet for at salive åbner de deres palper eller fingerlignende fremspring tæt på munddelene, når de forudsiger belønningen. Deres svar var mindre end et halvt sekund. Fotokredit: Lynette Schimming / Flickr
Græshopper har et relativt simpelt sensorisk system, som er ideelt til undersøgelse af hjerneaktivitet.
Barani Raman fra School of Engineering & Applied Science ved Washington University i St. Louis fandt, at lugt fremkaldte neurale aktiviteter i hjernen, der gjorde det muligt for sprækken at identificere stimulus korrekt, selv med andre lugte til stede.
Sådan trænes en sprinkhane
Holdet brugte en computerstyret pneumatisk pumpe til at administrere en lugtpuff til sprægen, som har lugtende receptorneuroner i sine antenner, svarende til sensoriske neuroner i vores næse.
Et par sekunder efter, at lugtpusten er givet, får sprægget et stykke græs som en belønning som en form for pavlovsk konditionering. Ligesom med Pavlovs hund, der speivede, da den hørte en klokke ring, forventede uddannede græshopper gylden, når lugten, der blev brugt til træning, blev leveret.
I stedet for at salive åbnede de deres palper eller fingerlignende fremspring tæt på munddelene, da de forudsagde belønningen. Deres svar var mindre end et halvt sekund.
Græshopperne kunne genkende den trænede lugt, selv når en anden lugt, der var beregnet til at distrahere dem, blev introduceret før målstikket.
”Vi forventede dette resultat, men hastigheden, hvormed det blev gjort, var overraskende,” siger Raman, adjunkt i biomedicinsk teknik. ”Det tog kun et par hundrede millisekunder, før græshoppens hjerne begyndte at spore en ny lugt introduceret i dets omgivelser. Græshopperne behandler kemiske signaler på en ekstremt hurtig måde. ”
”Der var nogle interessante signaler i den lugt, vi valgte,” siger Raman. ”Geraniol, der lugter som steg til os, var en tiltrækkende for græshopperne, men citral, der lugter som citron for os, er en afvisende middel for dem. Dette hjalp os med at identificere principper, der er fælles for lugtbehandlingen.
Raman har brugt et årti på at lære, hvordan den menneskelige hjerne og luftsystem fungerer til at behandle duft- og lugtsignaler. Hans forskning kunne føre til en anordning til ikke-invasiv kemisk sansning, der henter inspiration fra det biologiske luftsystem. En sådan anordning kunne bruges i hjemmesikkerhedsapplikationer til at detektere flygtige kemikalier og i medicinsk diagnostik til test af blod-alkoholniveau.
Denne undersøgelse er den første i en serie, der fokuserer på principperne for lugtberegning, siger Raman.
”Der er en præcursiv signal, der kan fortælle hjernen, at der er et rovdyr i miljøet, og det må forudsige, hvad der vil ske dernæst,” siger Raman. "Vi ønsker at bestemme, hvilke typer beregninger der skal gøres for at gøre disse forudsigelser."
Resultaterne blev offentliggjort i Naturneurovidenskab.
Via Futurity.org