Förmågan att upptäcka och reagera på lukten av möjliga hot är en förutsättning för människors och andra däggdjurs överlevnad. Med hjälp av ny teknik har forskare vid Karolinska Institutet nu kunnat studera vad som händer i hjärnan när det centrala nervsystemet avgör om en lukt är en fara eller inte. Studien som publicerats i PNAS tyder på att negativa lukter förknippade med obehag processas tidigare än positiva lukter och triggar en snabb och omedveten fysisk reaktion för undvikande.
– Människans undvikande respons på obehaglig lukt förknippad med hot har länge ansetts vara en viljestyrd kognitiv process. Vår studie visar för första gången att det är en omedveten och mycket snabb reaktion, säger Behzad Iravani, forskare vid institutionen för klinisk neurovetenskap, Karolinska Institutet, och studiens försteförfattare.
Hos människan upptar luktorganet cirka en tjugondel av hjärnan och vi kan urskilja många miljoner olika luktämnen. En betydande andel av dessa är förknippade med hot mot vår hälsa och överlevnad, som lukten av kemikalier och rutten mat. Luktsignaler når hjärnan inom 100 till 150 millisekunder efter inandning genom näsan.
Alla levande varelser överlever tack vare sin förmåga att undvika faror och uppsöka belöningar. Hos människan verkar luktsinnet speciellt viktigt för att upptäcka och reagera på potentiellt skadliga stimuli.
Det har länge varit okänt vilka neurala mekanismer som gör att en obehaglig lukt omsätts i undvikande beteende hos människor. Det beror bland annat på att det saknats icke-invasiva metoder för att mäta signaler från luktbulben, den första delen av lukthjärnan med direkt (monosynaptisk) koppling till de viktiga centrala delar av nervsystemet som hjälper oss att upptäcka och minnas hot or faror.
Nu har forskare på Karolinska Institutet utvecklat en metod som gjort det möjligt att för första gången mäta signaler från den mänskliga luktbulben som processar lukter och sedan skickar signaler till delar av hjärnan som kontrollerar rörelse och undvikande beteenden.
Resultaten bygger på tre experiment, där deltagare inledningsvis fick skatta sin upplevelse av sex olika lukter, några positiva och andra negativa. I ett senare skede analyserades lukthjärnans elektrofysiologiska aktivitet som respons på de negativa och positiva lukterna.
– Det blev tydligt att luktbulben reagerar specifikt och tidigt på negativa lukter och skickar en direkt signal till motorcortex redan cirka 300 ms efter att luktsystemet först reagerat på lukten. Den signalen resulterar sedan i att personen, utan att själv vara medvetna om det, lutar sig bakåt och bort från luktkällan, säger studiens sisteförfattare Johan Lundström, docent vid institutionen för klinisk neurovetenskap, Karolinska Institutet.
Han fortsätter:
– Resultatet tyder på att luktsinnet har en unik betydelse för vår förmåga att upptäcka faror i omgivningen, där en betydande del av den förmågan sker på ett omedvetet plan i högre grad än faror som förmedlas av syn- och hörselintryck.
Studien har finansierats av Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse, National Institute on Deafness and Other Communication Disorders och Vetenskapsrådet. Det finns inga rapporterade intressekonflikter.
Publikation: “The human olfactory bulb processes odor valence representation and cues motor avoidance behavior”, Behzad Iravani, Martin Schaefer, Donald A. Wilson, Artin Arshamian, Johan N. Lundström. PNAS, Proceedings of the National Academy of Sciences, online 13 oktober 2021, doi: 10.1073/pnas.2101209118.
För mer information, kontakta:
Johan Lundström, docent
Institutionen för klinisk neurovetenskap, Karolinska Institutet
E-post: johan.lundstrom@ki.se
Telefon: +46(0)70 0913 149
Karolinska Institutet är ett av världens ledande medicinska universitet med visionen att driva utvecklingen av kunskap om livet och verka för en bättre hälsa för alla. I Sverige står Karolinska Institutet för den enskilt största andelen medicinsk akademisk forskning och har det största utbudet av medicinska utbildningar. Varje år utser Nobelförsamlingen vid Karolinska Institutet mottagare av Nobelpriset i fysiologi eller medicin.
Taggar: