نقشه گیرندههای بویایی بینی و مغز از نظم عجیبی حکایت دارد که در بطن یکی از اسرارآمیزترین حواس بدن جریان دارد.
ما در حوزه بینایی نقشه شبکیه را داریم و در حوزه شنوایی هم نقشه حلزون گوش را ترسیم کردهایم. اما دانشمندان مدتها بر این باور بودند که حس بویایی ساختار مشخصی ندارد و گیرندههای بویایی بهشکل تصادفی در بافت بینی پراکنده شدهاند و اینکه هیچ منطقی در رابطه با تشخیص بیش از یک تریلیون بوی مختلف وجود ندارد. با اینحال، تحقیقات جدید نشان میدهند که این نظم از ابتدا در حس بویایی وجود داشته و تنها از چشم ما پنهان بوده است.
دو مطالعه جدید، که در نشریه سلول منتشر شدهاند، نشان میدهند که حس بویایی سازمانیافتهتر از آن چیزی است که تصور میکنید. دکتر سندیپ رابرت داتا، استاد دانشکده پزشکی هاروارد، و همکارانش موفق شدند برای نخستینبار از حدود هزار و ۱۰۰ گیرنده بویایی در بینی موشها نقشهبرداری کنند. تیم تحقیقاتی کاترین دولاک در مطالعهای تکمیلی از نقشهای رونمایی کرد که راه ارتباط این گیرندهها با مغز را به تصویر میکشد.
دولاک در ایمیلی به اپک تایمز نوشت: «برای نخستینبار به نقشه کامل سامانه بویایی در بینی و مغز دست یافتهایم؛ درست مثل نقشهای که برای بینایی و شنوایی تهیه شده است.»
برای افرادی که حس بویاییشان را بر اثر ابتلا به کووید-۱۹، آسیبهای مغزی یا افزایش سن از دست دادهاند، این نقشه اهمیت بسزایی دارد. از دست دادن حس بویایی چیز کوچکی نیست. در این حالت غذاها مزهشان را از دست میدهند و تشخیص بوی دود، گاز یا شیر فاسد دشوارتر میشود. احیای حس بویایی بسیار دشوار است و یافتههای جدید تا حدی علت این دشواری را توضیح میدهند.
جغرافیای پنهانِ بینی
این یافتهها نشان میدهند که حس بویایی منظمتر و پیچیدهتر از آن چیزی است که تصور میشود و اینکه از قدیم میگویند بویایی سازوکار مشخصی ندارد نادرست است.
گیرندههای بویایی، که در اپیتلیوم یا روپوشه بویایی قرار دارند، دسته خاصی از مولکولهای بو را شناسایی میکنند. اپیتلیوم بافتی در بخش فوقانی بینی است که مسئولیت تشخیص بو را برعهده دارد. دانشمندان از سال ۱۹۹۱ شروع به شناسایی گیرندههای بویایی کردند و اینطور تصور میکردند که این گیرندهها جا و مکان مشخصی ندارند.
داتا در ایمیلی به اپک تایمز نوشت: «تصور ما این بود که گیرندههای بویایی بدون نظم و ترتیب مشخصی در بینی پراکنده شدهاند و علت خاصی برای توضیح عملکرد این سامانه وجود ندارد.»
پژوهشگران برای تهیه این نقشهها حدود ۵ میلیون سلول عصبی را در صدها موش آزمایشگاهی مورد بررسی قرار دادند. آنها از ابزارهایی استفاده کردند که نشان دادند هرکدام از نورونها با چه گیرندهای در ارتباط هستند و دقیقاً در کدام بخش از بینی قرار دارند.
نتایج نشان داد سلولها براساس نوع گیرندهای که با آن ارتباط دارند، در نوارهای افقی مشخصی که از بالا تا پایین بینی امتداد دارند دستهبندی شدهاند. این الگو در صدها موش مشاهده شد و به تهیه نقشه بویایی انجامید.
این نقشه در مطالعه دوم با مغز سروکار پیدا کرد. پژوهشگران محل تبدیل ژنها به گیرندههای بویایی و نقاطی را که دادههای بویایی به آنجا ارسال میشدند، به شکل نقشه درآوردند. نقشه مغز شباهت زیادی به نقشه بینی داشت؛ امری که از وجود یک سامانه هماهنگ حکایت دارد که بینی را بهطور مستقیم به مغز وصل میکند.
این نقشه چگونه شکل میگیرد؟
تیم تحقیقاتی داتا بررسی کرد که نقشه بویایی بینی چگونه شکل میگیرد. یافتههای آنها نشان داد که رتینوئیک اسید- مولکولی که در فرایند رشد نقش دارد- در شکلگیری نقشه بویایی نقش اصلی را ایفا میکند.
نورونهایی که مسئول تشخیص بو هستند، در حین رشد در معرض سطوح مختلف رتینوئیک اسید قرار میگیرند که به روند رشد کمک میکند. غلظت رتینوئیک اسید در نقاط مختلف بینی متفاوت است و ظاهراً همین تفاوت است که ارتباط بین نورونها و گیرندهها را شکل میدهد.
وقتی پژوهشگران بهطور آزمایشی روند پیامرسانی رتینوئیک اسید را مختل کردند، نقشه گیرندهها دستخوش تغییر شد و محل قرارگیری گیرندهها در بافت بینی بهسمت بالا یا پایین جابهجا شد؛ امری که نشان میدهد رتینوئیک اسید در شکلگیری ساختار فضایی بینی دخیل است.
این یافتهها نشان میدهند که حس بویایی براساس مجموعهای از دستورالعملهای زیستی توسعه مییابند که نورونها را به مکان درست هدایت کرده و آنها را در قالب یک شبکه حسی کارآمد به هم متصل میکنند.
اهمیت این یافتهها برای احیای حس بویایی
اختلالات بویایی میلیونها نفر را درگیر کرده و راهکارهای درمانی همچنان محدود هستند. یافتههای جدید نشان میدهند که چرا احیای حس بویایی تا این اندازه دشوار است: جایگزینی نورونها ممکن است کفافِ بازسازی ساختار فضایی دقیق این سامانه را ندهد. سلولهای جدید باید در مکان درست قرار بگیرند و با هم ارتباط برقرار کنند.
داتا گفت: «اگر بخواهیم ابزاری برای ترمیم عملکرد بینی طراحی کنیم، باید ماهیت این نقشه را بشناسیم.»
برای نمونه، در روشهای درمانی مبتنی بر سلولهای بنیادی باید سلولهای جدید را در کل بافت بویایی و نه یک جای مشخص توزیع کنیم تا نقشه بهدرستی ترسیم شود.
با اینحال، پرسشهای مهمی بیپاسخ ماندهاند. ما هنوز نتوانستهایم نقشه گیرندههای بویایی انسان را با استفاده از این شیوه ترسیم کنیم و هنوز معلوم نیست سامانه بویایی انسانها از الگوی سازمانیافته موشها برخوردار است یا خیر.
دکتر بردلی گلدشتاین، متخصص بیماریهای سینوسی در دانشکده پزشکی دانشگاه دوک، که نقشی در این مطالعات نداشت، در ایمیلی به اپک تایمز نوشت: «شاید سامانه بویایی انسان از سازوکار مشابهی برخوردار باشد، اما هنوز مشخص نیست یافتههای مربوط به موشها تا چه اندازه در مورد انسانها صدق میکنند.»
گلدشتاین گفت: «هنوز شواهد روشنی دال بر سازمانیافتگی سامانه بویایی انسانها وجود ندارد، اما احتمال میدهیم که سازوکار مشابهی وجود دارد. دستیابی به شواهد، دستاورد مهمی خواهد بود.»
پژوهشگران مطالعه بافتهای انسانی را شروع کردهاند تا ببینند نقشه بویایی موشها تا چه اندازه به نقشه بویایی انسان شباهت دارد؛ اقدامی پیشگامانه برای درک اینکه چگونه میتوان این حس مهم و آسیبپذیر را در آینده احیا کرد.
