بوها چگونه در مغز پردازش می‌شوند؟

یک دستگاه مخصوص انتشار بو همراه با تجزیه و تحلیل نوار مغزی مبتنی بر یادگیری ماشینی، به پژوهشگران "دانشگاه توکیو"(UTokyo) این امکان را داده است که ببینند بوها چه زمانی و در کدام قسمت از مغز پردازش می‌شوند.

این پژوهش نشان می‌دهد که اطلاعات مربوط به بو در مراحل ابتدایی پردازش در مغز، ارتباطی با ادراک ندارد اما بعدا زمانی که درک صورت می‌گیرد، بوهای ناخوشایند سریع‌تر از بوهای خوشایند پردازش می‌شوند. مشکلات پیش‌ آمده در درک بو می‌توانند یکی از نشانه‌های ابتدایی بیماری‌های عصبی باشند. بنابراین، کشف بیشتر پایه‌های عصبی ادراک بو می‌تواند به درک بهتر این بیماری‌ها در آینده کمک کند.

آیا بوی یک فنجان قهوه گرم به شما کمک می‌کند تا روز خود را به شیوه‌ درستی آغاز کنید؟ پژوهش‌های جدید نشان می‌دهند که سرعت پردازش بوی نوشیدنی صبحگاهی توسط مغز شما ممکن است به این بستگی داشته باشد که فکر می‌کنید آن بو خوشایند است یا خیر.

پژوهشگران دانشگاه توکیو، دستگاه ویژه‌ای ساخته‌اند که می‌تواند ۱۰ بوی گوناگون را با روشی دقیق و به موقع ارائه دهد. این بوها به شرکت‌کنندگانی ارائه شد که کلاه‌های مخصوص ثبت نوار مغزی(الکتروانسفالگرافی) را پوشیده بودند تا سیگنال‌های داخل مغز آنها به صورت غیرتهاجمی و از روی پوست سر ثبت شود. پژوهشگران با استفاده از تجزیه و تحلیل رایانه‌ای و مبتنی بر یادگیری ماشینی توانستند به پردازش داده‌های نوار مغزی بپردازند تا برای نخستین بار و با وضوح زمانی بالا ببینند که محدوده بوها در مغز چه زمانی و در کجا پردازش می‌شود.


"موگیهیکو کاتو"(Mugihiko Kato)، از پژوهشگران این پروژه گفت: ما از این که می‌توانیم سیگنال‌های بوهای پخش شده را به سرعت ۱۰۰ میلی‌ثانیه پس از آغاز پخش بو بوسیله دستگاه الکتروانسفالگرافی تشخیص دهیم، شگفت‌زده شدیم. این امر نشان می‌دهد که نمایش اطلاعات بو در مغز به سرعت رخ می‌دهد.

تشخیص بو توسط مغز پیش از درک بو صورت گرفت. کاتو ادامه داد: پژوهش ما نشان داد که جنبه‌های گوناگون ادراک به ویژه بوی خوش، ناخوشایند و کیفیت آن، از طریق پردازش‌های مختلف در مکان و زمان پدیدار می‌شوند.

"ماساکو اوکاموتو"(Masako Okamoto)، از پژوهشگران این پروژه گفت: نمایش بوی ناخوشایند در مغز، زودتر از بوی خوشایند ظاهر شد.

هنگامی که بوهای ناخوشایند ارائه شدند، مغز شرکت‌کنندگان تا ۳۰۰ میلی ثانیه پس از آغاز توانست آنها را از بوهای خنثی یا خوشایند تشخیص دهد. با وجود این، نمایش بوهای خوش مانند بوی گل و میوه در مغز، تا ۵۰۰ میلی ثانیه به بعد رخ نداد.

درک زودهنگام بوهای نامطبوع ممکن است یک سیستم هشدار اولیه در برابر خطرات احتمالی باشد.

اوکاموتو ادامه داد: روشی که هر سیستم حسی به واسطه آن، سیستم عصبی مرکزی را به کار می‌گیرد، در حس کردن موارد گوناگون مانند بو، نور، صدا، طعم، فشار و دما متفاوت است. روشن کردن زمان و مکان ادراک بویایی در مغز به ما کمک می‌کند تا نحوه عملکرد سیستم بویایی را درک کنیم. ما باور داریم که پژوهش ما پیامدهای روش‌شناختی گسترده‌تری دارد.

این بررسی با وضوح زمانی بالا در مورد نحوه پردازش بوها توسط مغز ممکن است گامی برای درک بهتر مکانیسم‌های مربوط به بیماری‌های عصبی مانند بیماری پارکینسون و آلزایمر در آینده باشد که اختلال در حس بویایی، یک علامت هشدار اولیه برای آنها به شمار می‌رود. این گروه پژوهشی علاقمند هستند که بررسی‌های بیشتری را در مورد این موضوع انجام دهند.

کاتو گفت: در زندگی روزمره ما، بوها همراه با سایر اطلاعات حسی مانند بینایی درک می‌شوند و هر حس بر درک حس دیگری تأثیر می‌گذارد. اگرچه ما در این پژوهش، محرک‌های بویایی را به تنهایی ارائه کردیم اما باور داریم که تجزیه و تحلیل فعالیت مغز در شرایط طبیعی‌تر، موضوعی مهم است.