معمای سیستم بویایی انسان حل شد

zoomit.ir - حسین خلیلی صفا: انسان قادر است طیف گسترده‌ای از بوها را شنیده و به تفکیک آن‌ها را احساس کند. یکی از چالش‌های اصلی دانشمندان، بررسی فرآیند شناسایی یک رایحه و بو توسط سیستم بویایی و مغز انسان بود که حال به نظر می‌رسد تیمی از دانشمندان موفق شده‌اند گره از این مساله‌ی پیچیده باز کنند.



انسان‌ها قادرند طیف گسترده‌ای از بوها را تشخیص دهند که این رایحه‌ها شامل اولین گل‌ها و شکوفه‌های بهاری تا نامطبوع‌ترین بوهای ممکن می‌شود. دانشمندان در سال‌های اخیر همواره با چالش بزرگی در این مساله روبرو بوده و موفق نشده بودند تا گره از فرآیند کار سیستم بویایی و ترکیب آن با مغز انسان بگشایند.

براساس اطلاعات ارائه شده در پشت بینی انسان میلیون‌ها نورون گیرنده‌ی بویایی قرار دارند که بوهای شنیده شده توسط انسان را به مغز انتقال می‌دهند.

در هر دم که در چرخه‌ی تنفس انجام می‌دهیم، میلیون‌ها مولکول وارد بینی شده و از این طریق به نورون‌های قرار گرفته در پشت سیستم بویایی می‌رسند. هر یک از نورون‌های مورد نظر دارای یک گیرنده‌ی منحصر به فرد است که از این‌رو تنها قادر است تا مولکول‌های بودار مشخصی را شناسایی کرده و تشخیص دهد. چینش یا پراکندگی این نورون‌های گیرنده بصورت برابر باعث می‌شود تا انسان قادر باشد تا طیف گسترده‌ای از بوها را تشخیص دهد.

اما چرا سیستم بویایی چنین کارکردی دارد؟ جیان هوآ شینگ، محقق ارشدی که تحقیقات مورد نظر را به پیش می‌برد، در این خصوص چنین اظهار نظر کرده است:

در دهه‌های اخیر دانشمندان علوم اعصاب در پی یافتن پاسخ دو سوال اصلی در مورد ساختار سیستم بویایی انسان بودند؛ اول اینکه چرا هر نورون دارای فقط یک نوع از دریافت کننده‌های بویایی است و دوم اینکه چگونه در آن واحد می‌توانند در کنار یکدیگر با پراکندگی برابر اقدام به شناسایی یک رایحه و بو کنند.

براساس یافته‌های دانشمندان، سیستم بویایی انسان با استفاده از یک مکانیزم بسیار کارا تمام گیرنده‌های بویایی را با بهره‌گیری از پرداکندگی برابری در بینی به همراه دارد. سیستمی با چنین ساختاری را در فیزیک با عنوان Cooperativity می‌شناسند. مفهوم Cooperativity به معنای قرار گرفتن اعضای منحصر بفرد با عملکرد مستقل در یک سیستم است که در یک سیستم بصورت متحد عمل کرده و در قالب سیستم به حل مساله می‌پردازند. برای مثال می‌توان به دسته‌ی ماهی‌هایی اشاره کرد که هر یک موجودیت مستقلی دارند، اما در زمان شنا بصورت یکپارچه و با نظم خاصی درون آب به حرکت می‌پردازند.

در مورد سیستم بویایی انسان، دانشمندان مدلی را شبیه‌سازی کردند که در آن می‌توان نحوه‌ی عملکرد متحد گیرنده‌های بویایی را در یک ساختار سه لایه مشاهده کرد. یافته‌های جدید دانشمندان با اطلاعات پیش‌بینی که حاصل تحقیقات محققان در سال‌های گذشته است، همخوانی دارد.

جیان هوآ با اشاره به ساختار گیرنده‌های بویایی در انسان، به کارگیری یک فرآیند مهندسی پیچیده برای ترکیب این نورون‌ها را بصورت بسیار ساده، شگفت آور خوانده است.

بنابر اطلاعات ارائه شده دانشمندان در نظر دارند تا در تحقیقات آینده‌ی خود به بررسی عملکرد نورون‌ها بپردازند.