Роза представляет собой трехмерное расположение лепестков, листьев и стебля, которое создает соответствующее пространственное представление в мозгу. Поскольку соседние клетки работают вместе, объекты, близкие друг к другу в реальном мире, представлены в мозгу близко друг к другу. Точно так же, когда кто-то касается чужой руки, тактильное ощущение проецируется на соматосенсорную кору, точно отображая исходное местоположение раздражителя на теле. Это внутреннее представление внешней поверхности тела было описано как зрительный или сенсорный «гомункул». Остается неясным, существует ли нечто вроде «обонятельного гомункула», то есть может ли наше обоняние передавать пространственную информацию в мозг через структуру пространственных нейронов. группе впервые удалось показать существование пространственного представления обонятельного пространства в мозгу таракана. Результаты были опубликованы в онлайн-издании Current Biology..
Исследовательское сотрудничество, в котором участвуют ученые из Констанца и японских университетов Саппоро и Токио, исследует восприятие запаха у ночных американских тараканов. Как и для большинства животных, для тараканов очень важна обонятельная информация. У американского таракана есть две исключительно хорошо развитые антенны, которые позволяют ему последовательно исследовать обонятельную среду. Они снабжены обонятельными рецепторами, взаимодействующими со специфическими обонятельными молекулами. Через положение рецепторов на антеннах, длина которых может достигать четырех-пяти сантиметров, что соответствует размеру тела таракана, насекомые получают информацию о пространственном положении пахучего вещества. Поскольку все рецепторные нейроны одного и того же типа сходятся в одном и том же клубочке, считалось, что пространственная информация, связанная с их расположением на антенне, теряется.
Исследователи сосредоточились на запахе полового феромона самки таракана. Когда они исследовали макрогломерулы самцов - большую клубочковую структуру, предназначенную для приема и передачи информации, связанной с женскими половыми феромонами, - ученые обнаружили, что она отражает пространственное расположение рецепторов половых феромонов на антеннах. Используя различные методы визуализации, доктор Марко Паоли из Университета Констанца смог составить схему мозга таракана, задокументировав таким образом пространственную структуру, которая позволяет ему обрабатывать обонятельные молекулы. Нейроны из дистальной части антенны иннервируют медиальную часть макрогломерулы, тогда как нейроны из более проксимальной части антенны иннервируют более латеральную часть. Таким образом, исследователи смогли показать, что пространственная информация, генерируемая антенной, сохраняется в макрогломерулах и передается в грибовидное тело, предполагаемый центр формирования пространственной памяти. Рецепторы, расположенные рядом с каждым на антенне, также могут быть обнаружены рядом друг с другом в макрогломерулах.
Исследование описывает первую нейронную архитектуру, способную кодировать пространственное расположение одорантов. Это не только подтверждает, что тараканы имеют доступ к пространственным представлениям своего собственного внутреннего мира, но также предполагает, что они могут внутренне создавать пространственное представление окружающего обонятельного ландшафта. Рабочая группа Джованни Галиции изучает, можно ли применить эти результаты к другим насекомым, таким как мухи и пчелы, у которых очень короткие усики. В конечном счете, все это даст важную информацию об основных механизмах обработки информации в мозге, включая человеческий мозг.