Để tìm hiểu thêm về cách não có thể xử lý nhiều mùi cùng một lúc, các nhà khoa học đã đào tạo cào cào để phản ứng với một mùi cụ thể.
Một vài giây sau khi mùi hôi được đưa ra, con châu chấu lấy một mảnh cỏ làm phần thưởng, như một hình thức của điều hòa Pavlovian. Thay vì chảy nước miếng, họ mở lòng bàn tay, hoặc những hình chiếu giống như ngón tay gần với miệng, khi họ dự đoán phần thưởng. Phản ứng của họ chưa đến một nửa giây. Ảnh tín dụng: Lynette Schuration / Flickr
Châu chấu có một hệ thống cảm giác tương đối đơn giản, lý tưởng cho việc nghiên cứu hoạt động của não.
Barani Raman, thuộc Khoa Kỹ thuật & Khoa học Ứng dụng tại Đại học Washington ở St. Louis, phát hiện ra rằng mùi hôi đã thúc đẩy hoạt động thần kinh trong não cho phép châu chấu xác định chính xác kích thích, ngay cả với các mùi khác.
Cách huấn luyện châu chấu
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng một máy bơm khí nén điều khiển bằng máy tính để điều khiển mùi hôi cho châu chấu, nơi có các tế bào thần kinh thụ thể khứu giác trong râu, tương tự như các tế bào thần kinh cảm giác trong mũi của chúng ta.
Một vài giây sau khi mùi hôi được đưa ra, châu chấu được tặng một mảnh cỏ như một phần thưởng, như một hình thức của điều hòa Pavlovian. Như với con chó Pavlov, đã chảy nước miếng khi nghe thấy tiếng chuông, những con cào cào được huấn luyện đã lường trước phần thưởng khi mùi được sử dụng cho huấn luyện được đưa ra.
Thay vì chảy nước miếng, họ mở lòng bàn tay, hoặc những hình chiếu giống như ngón tay gần với miệng, khi họ dự đoán phần thưởng. Phản ứng của họ chưa đến một nửa giây.
Con cào cào có thể nhận ra mùi đã được huấn luyện ngay cả khi một mùi khác có nghĩa là làm chúng mất tập trung trước khi đưa ra dấu hiệu mục tiêu.
Chúng tôi đã mong đợi kết quả này, nhưng tốc độ thực hiện nó thật đáng ngạc nhiên, ông Raman, trợ lý giáo sư kỹ thuật y sinh cho biết. Chỉ mất vài trăm mili giây để bộ não châu chấu có thể bắt đầu theo dõi một mùi mới lạ được giới thiệu xung quanh nó. Con cào cào đang xử lý tín hiệu hóa học một cách cực kỳ nhanh chóng.
Có một số tín hiệu thú vị trong các mùi mà chúng tôi đã chọn, leo Raman nói. Mùi Geraniol, có mùi giống như hoa hồng đối với chúng tôi, là một chất hấp dẫn đối với châu chấu, nhưng citral, có mùi như chanh đối với chúng tôi, là một chất chống lại chúng. Điều này giúp chúng tôi xác định các nguyên tắc phổ biến cho việc xử lý mùi.
Raman đã dành một thập kỷ để tìm hiểu cách thức bộ não và hệ thống khứu giác của con người vận hành để xử lý các tín hiệu mùi hương và mùi. Nghiên cứu của ông có thể dẫn đến một thiết bị cho cảm biến hóa học không xâm lấn lấy cảm hứng từ hệ thống khứu giác sinh học. Một thiết bị như vậy có thể được sử dụng trong các ứng dụng an ninh nội địa để phát hiện các hóa chất dễ bay hơi và trong chẩn đoán y tế để kiểm tra nồng độ cồn trong máu.
Nghiên cứu này là nghiên cứu đầu tiên trong loạt bài tập trung vào các nguyên tắc tính toán khứu giác, Raman nói.
Có một gợi ý tiền thân có thể cho não biết có một kẻ săn mồi trong môi trường và nó phải dự đoán điều gì sẽ xảy ra tiếp theo, theo ông Ram Raman. Chúng tôi muốn xác định những loại tính toán nào phải được thực hiện để đưa ra những dự đoán đó.
Kết quả được công bố trong Khoa học thần kinh tự nhiên.
Qua Futurity.org