从嗅出糖尿病,癌症和COVID-19 阳性病例我们都知道狗对粪便有着令人厌恶的兴趣,但它们的嗅觉却非常强大。然而,研究人员惊讶地发现狗大脑中气味线路的范围之广。
康奈尔大学的兽医神经影像研究员 Erica Andrews 及其同事刚刚绘制了家养狗的地图(一只家庭狗)嗅觉大脑通路使用扩散磁共振成像扫描。该技术利用分子(例如水)流动的差异来创建复杂的组织结构图。
团队利用这些数据构建了 3D狗大脑神经束图,并追踪了连接嗅觉大脑区域的广泛白质,揭示了狗的嗅觉和视觉系统之间巨大的、以前未知的信息高速公路。
康奈尔大学神经影像学研究员皮普·约翰逊 (Pip Johnson) 表示:“我们从未见过任何物种的狗的鼻子和枕叶(功能上是视觉皮层)之间的这种联系。”解释。
“这确实是一致的。就大小而言,这些束与人类嗅觉系统中描述的相比非常引人注目,更像你在我们的视觉系统中看到的。”
这可能是允许的我们聪明的狗朋友即使没有视力,也能很好地发挥作用。例如,盲狗还能玩捡东西的游戏。
“这太棒了,”退休陆军兽医艾琳·詹金(Eileen Jenkin)没有参与这项研究,告诉劳拉·桑德斯在科学新闻。
“有很多人根据训练有素的狗和侦察犬的行为推测这种联系存在,但没有人能够证明这一点。”
狗的鼻子本身的功能令人印象深刻,它具有超过2.2 亿个气味检测细胞, 相比我们的5000万左右嗅觉受体(最后计数)。
仅凭这个嗅觉器官,狗就可以形成空间意识,阅读化学信息,感知我们的情绪,并跟踪各种事情,包括弱热源。所以所有这些额外的连接确实会加起来。
“这对狗来说很有意义,”说约翰逊. “当我们走进一个房间时,我们主要利用视觉来确定门在哪里、房间里有谁、桌子在哪里。
“而对于狗来说,这项研究表明,就狗如何了解环境并在其中定位自己而言,嗅觉确实与视觉相结合。”
在 23 只被扫描的狗中,研究人员还发现了白脑物质的信息通路,将嗅球(下图左下角)与其他四个大脑区域紧密相连。
狗大脑中的神经束图。 (皮普·约翰逊/Trackvis Software)
就像人类一样,嗅觉路径梨状皮层(绿色)和边缘系统(蓝色)可能将气味与记忆和情绪联系起来。这内嗅皮层(粉红色路径)被认为处理气味并连接到内存。
除了与视觉的联系外,嗅球和脑干之间还通过皮质脊髓大片(绿松石)也是一个意外的发现。安德鲁斯和同事怀疑,这些联系可能会让对气味产生更多本能反应,而不会影响大脑的高级处理。
研究人员解剖了两只犬类的大脑,以证实他们在成像模型中看到的情况。
然而,他们警告说,除了根据我们对其他物种的这些大脑区域的了解进行推测之外,我们还需要进行电生理学研究才能确定这些物理连接的含义。
当然,我们现阶段不知道这是否意味着狗可以“看到”气味,尽管大脑是能够做一些非常奇怪的事情。
研究小组总结道:“这些发现表明,嗅觉系统在犬类认知中发挥着重要作用(如果不是主导性的话),并且与大多数主要处理途径都有联系,使其成为研究犬类认知时需要考虑的重要网络。”在他们的论文中。
安德鲁斯和同事下一步的目标是绘制猫和马的嗅觉系统图。两者都具有惊人的嗅觉能力,但马是食草动物,因此它们对嗅觉的使用可能非常不同。
初步数据甚至暗示猫的嗅觉脑区可能比狗的更广泛。
这项研究发表于神经科学杂志。