Luktesansen er den eldste sansen vår. Derfor finner vi ut mye om luktesansen ved å studere arter som er helt ulike oss i dag. Trekk ved luktesansen har nemlig holdt seg stabile gjennom evolusjonen.
Professor Bente Gunnveig Berg og hennes kolleger nøster opp i noen av de ubesvarte spørsmålene rundt hvordan hjernen behandler luktinformasjon.
Det gjør de i Kjemosensorisk laboratorium ved Institutt for psykologi på NTNU.
– Vi bruker en nattsvermerhjerne som modellobjekt og kan dermed foreta eksperimenter der vi beskriver anatomi og fysiologi på enkeltcelle-nivå, forklarer Berg.
– Forgreningsmønstrene og kodingsmekanismene vi avdekker i den lille modellhjernen, ser ut til å være relevant ikke bare for insekter, men også for pattedyr. Det inkluderer mennesker.
Vi mennesker mangler ofte språklige begreper for luktopplevelsen. Isteden klassifiserer vi gjerne lukter som behagelige eller ubehagelige.
I en ny vitenskapelig artikkel på nettstedet eLife beskriver forskere ved NTNU hvordan duftsignaler, som enten tiltrekker eller frastøter, blir tolket i ulike områder av hjernen.
– Vi finner slående likheter i luktesystemets struktur og funksjon på tvers av ulike organismer, sier forsker Xi Chu ved Institutt for psykologi på NTNU.
Dette henger sannsynligvis sammen med at luktesansen er det evolusjonært eldste av alle sansesystemer.
Hos mennesket ser vi dette ved at luktinformasjon i vesentlig grad behandles i utviklingsmessig gamle hjerneområder. Disse omfatter for eksempel hippocampus og amygdala som er involvert i etablering av hukommelse og behandling av følelser.
– Det er verdt å merke seg at det primære luktsenteret i pattedyrhjernen er plassert kun én synapse fra den ytre verden, sier doktor Chu.
Det betyr at lukt har en mer direkte tilgang til hjerneområdene som tolker sansesignalene enn andre sanser har.
Slående likheter
Forskerne har studert nerveceller eller nevroner, hos nattsvermerhannen som fører signaler fra det primære luktsenteret til andre områder av hjernen hvor de tolkes videre for å gi de rette reaksjonene.
– De er merkverdig like tilsvarende nevroner hos mennesker og andre pattedyr, sier Chu.
Sånn virker luktesansen
Når vi lukter noe, er det fordi enkelte molekyler som spres i lufta først aktiverer sensoriske nevroner i et område i nesen. Disse fanger opp luktmolekyler og fører dem videre inn i hjernens primære luktsenter.
Annonse
Her danner de et slags kart. Nevroner med samme type luktreseptor, samler seg innenfor kuleformede områder kalt glomeruli. Insekter har et tilsvarende system.
De ulike luktene er representert i form av en samling ikke-overlappende glomeruli i det primære luktsenteret.
Men de er ordnet på en ganske annen måte i de påfølgende sentrene. Både insekter og mennesker har luktnevroner over relativt store områder som til dels overlapper.
– Gjennom høyoppløselige data fra elektrofysiologiske registreringer eller farginger av enkeltnevroner i insekthjernen, fant vi imidlertid også et mønster her, forklarer Chu.
Signaler knyttet til attraksjon og avvisning var i hovedsak adskilt i ulike områder.
Hunnens duft gir både attraksjon og avvisning
Hos nattsvermere kan hunnene produsere og skille ut luktstoffer kalt feromoner. Disse feromonene består av ulike komponenter og sender signaler til andre nattsvermere.
I artikkelen forklarer forskergruppen hvordan input fra tre feromonkomponenter som hunnene produserer, blir behandlet i de høyere luktsentra hos hannene.
Nattsvermerhannen er velegnet som modellobjekt for å utforske hvordan kjemiske signaler representeres i hjernen. Vi kjenner nemlig de relevante duftsignalene for reproduktiv adferd.
Dette er dessuten et relativt oversiktlig system som består av noen få stimuli. Noen setter i gang attraksjon, mens andre setter i gang avvisning.
Viktig for psykologer også
Hva er så årsaken til at forskere studerer insekthjernen ved Institutt for psykologi?
Annonse
– Det er viktig å utforske selve nervesystemets fysiologi og anatomi også for dette fagområdet, påpeker Kymre.
– Å få innblikk i noen av de avanserte nervenettverkene som skjuler seg i en liten insekthjerne, vil kanskje bidra til ettertanke – både med hensyn til hvor vi kommer fra og vår plass blant mangfoldet av arter, sier professor Bente Gunnveig Berg.
I tillegg til forskerne ved Kjemosensorisk lab ved NTNU, er publikasjonen et resultat av et langvarig og fruktbart samarbeid med en gruppe kinesiske forskere. Arbeidet inngår i et større prosjekt som er finansiert av Norges Forskningsråd.
