Žinojimas, kaip smegenys reaguoja į kvapus, gali padėti kovoti su ligomis

Logo for WebMD

2022 m. gegužės 11 d. – Jūs žinote, kad sudėtingos lygtys gali nuspėti, kokia istorija pasirodys jūsų naujienų sraute arba kurį TikTok vaizdo įrašą žiūrėsite kitą kartą. Tačiau galbūt nežinote, kad matematika gali padėti suprasti, kas vyksta smegenyse, kai ką nors užuodžiame.

Ročesterio universiteto Del Monte Neurologijos instituto mokslininkai kuria sudėtingus matematinius modelius, kurie būtent tai ir daro – ir jei jie ir toliau darys pažangą, jų darbas gali padėti kovoti su nervų sistemos ligomis, tokiomis kaip Alzheimerio ir Parkinsono liga. .

Kvapo iššifravimas

Kiekvienas aromatas, su kuriuo susiliečiate, sukelia reakcijas jūsų smegenyse. Tikėkite ar ne, tuos atsakymus galima užkoduoti skaičiais.

Grubus palyginimas yra vaizdas ir spalvos, kurias matome vaizdo žaidimuose ir kompiuterių ekranuose. Kompiuterių programuotojai dešimtmečius dirbo, kad milijonus spalvų, kurias matote realiame pasaulyje, suskaidytų į mašinai suprantamas 1 ir 0.

Ilgamečiai žaidėjai stebėjo, kaip tai atsiskleidžia, kai sistemos progresavo nuo 8 bitų „Nintendos“ ir „Ataris“ iki 64 bitų „PlayStations“ ir „Xbox“ iki dar sudėtingesnių ir detalesnių vaizdo ekranų šiandien. Kiekviename etape besiplečiantis antgalio dydis leido pasiekti didesnį tikslumą ir daugiau detalių.

Momentinė nuotrauka ar simfonija?

Norint sukurti matematinį kvapo modelį, tereikia prieigos prie itin galingos skaičiavimo galios, žinių apie Hodžkino-Huxley modelį (daugelio lygčių neurologijos stuburą), kvapo tyrimų sričių katalogą ir būti tikrais. , tikrai protingas.

„Lygtys veikia kaip matematinis prožektorius, apšviečiantis smegenų dalis, kurios kitu atveju gali būti neaiškios“, – aiškina Krishnanas Padmanabhanas, daktaras, Ročesterio universiteto neurologijos docentas ir vyresnysis naujo smegenų uoslės sistemos tyrimo autorius. arba uoslė.

Kvapas yra viena iš tų mažiau gerai suprantamų smegenų dalių, sako Padmanabhanas.

„Per pastaruosius 30 metų buvo daug teorijų apie tai, kaip apdorojamas kvapas“, – sako jis. „Viename modelyje reakcijos į kvapus vaizduojamos kaip konkretaus laiko momento vaizdas. Kituose modeliai laikui bėgant vystosi, kaip simfonija.

Padmanabhanas ir jo komanda siekė suprasti, kodėl mokslinėje literatūroje egzistuoja tiek daug teorijų apie kvapą, ir įgyti daugiau įžvalgų, kurios yra teisingos.

Taigi jis ir jo komanda sukūrė kompiuterinį modeliavimą, naudodamas tik lygtis, panašias į smegenų kvapo sistemą. Tada jie pakeitė lygtis, kad išbandytų teorijas, kaip smegenys veikia, kai susiduria su kvapu.

Išvados (dabar)

Rezultatai rodo, kad smegenų kvapo apdorojimo būdas priklauso nuo to, ką joms šiuo metu reikia suprasti.

„Mūsų išvados atskleidžia, kad šie skirtingi modeliai iš tikrųjų gali būti skirtingos tos pačios monetos pusės“, – sako Padmanabhanas. „Užuot smegenys pasirinkusios vieną konkretų požiūrį į kvapo procesą, smegenys gali keistis tarp skirtingų strategijų, kaip interpretuoti kvapus aplinkoje.

Kitaip tariant, smegenys pritaiko savo reakciją prie to, kas vyksta mus supančiame pasaulyje. Tai gerai, nes smegenų užduotis yra išlaikyti pusiausvyrą kūne ir išlaikyti mus gyvus visose situacijose, todėl lankstumas padeda joms atitinkamai reaguoti. (Tyrėjai neprogramavo specifinių kvapų, nors jie gali būti ateityje, sako Padmanabhanas.)

Darbas taip pat turi įtakos sveikatai. Uoslės pokyčiai buvo siejami su smegenų sutrikimais, tokiais kaip Parkinsono ir Alzheimerio ligos. Laikui bėgant, gilesnis šių pokyčių supratimas gali padėti geriau aptikti ir gydyti.

Tačiau kol kas Padmanabhano modelis yra maža, bet svarbi detalė iššifruojant didesnę galvosūkį, kaip veikia smegenys.

Lygiai taip pat, kaip 8 bitų grafika atvedė į 16 bitų, iki fotorealistinių ekranų, kuriuos matome šiandien, Padmanabhan modelis gali padėti pakloti pagrindą būsimiems didesniems ir pažangesniems patobulinimams.

„Šis tyrimas yra susijęs su matematikos kalbos naudojimu smegenims tirti, – sako Padmanabhanas, – bet taip pat pasitelkiami dalykai, kuriuos žinome apie smegenis, įkvėpti geresnių būdų rašyti lygtis ir kurti skaičiavimo sistemas neurologijos srityje. “

.

Leave a Comment

Your email address will not be published.