Een nieuwe kaart toont aan hoe geurreceptoren in de muisneus precies georganiseerd zijn in strakke banden, gebaseerd op type.
Deze microscopische foto van een dwarsdoorsnede van een muizenneus toont geursensoren neuronen in groen, evenals stervende neuronen in rood.(Beeld: Datta Lab)Deel dit artikel 0Word lid van het gesprekVolg onsVoeg ons toe als voorkeursbron op GoogleSchrijf je in voor onze nieuwsbrief
Wetenschappers hebben een uitgebreide kaart gemaakt van geurreceptoren in de muisneus, die enkele verrassingen onthult over dit fundamentele zintuig.
Men dacht eerder dat geurreceptoren, ook wel olfactorische receptoren genoemd, willekeurig verdeeld waren binnen het slijmvlies van de neusholte. Maar nu toont de eerste kaart in zijn soort aan dat ze hoogst georganiseerd zijn, met verschillende typen gescheiden in strakke banden.
Geuren worden gedetecteerd door olfactorische sensorische neuronen in de neusholte. Elk neuron drukt een van de 1.172 verschillende receptoren uit die gecodeerd zijn in het muizen-DNA, waarbij elke receptor een ander type geur detecteert.
Andere zintuigen – zoals tast, zicht en gehoor – maken bekend gebruik van sensorische kaarten. Zo worden voor gehoor verschillende frequenties op verschillende locaties in het slakkenhuis van het binnenoor gecodeerd, en vandaar wordt die informatie doorgestuurd naar de hersenen. Er werd niet gedacht dat geur van dergelijke mapping gebruik maakte, maar in de afgelopen zes of zeven jaar hebben nieuwere technieken wetenschappers in staat gesteld om ongeveer 5,5 miljoen neuronen bij meer dan 300 individuele muizen te onderzoeken en beter te begrijpen welke genen actief zijn in verschillende neuscellen.
Een van deze technieken heet single-cell sequencing, aldus hoofdauteur Dr. Sandeep Datta, een neurobioloog aan Harvard Medical School. Het stelde de onderzoekers in staat om elk volwassen olfactorisch sensorisch neuron “één voor één te bekijken om te identificeren welke receptor wordt uitgedrukt”, legde hij uit. Vervolgens hielp een techniek genaamd ruimtelijke transcriptomica de onderzoekers om die receptoren te lokaliseren.
Met behulp van deze gegevens creëerde het team een “prachtige kaart” van de meer dan 1.100 geurreceptoren in de muisneus. De kaart toonde “duizend afzonderlijke strepen van geurreceptor expressie die elkaar overlappen, maar zeer georganiseerd zijn”, zei Datta.
Neuronen die dezelfde receptor in de neus tot expressie brengen, richten zich op dezelfde plek binnen de bulbus olfactorius, het primaire verwerkingscentrum voor geur in de hersenen, zo ontdekte het team. “De kaart in de neus is precies uitgelijnd met de kaart in de hersenen”, zei Datta.
Een kaart van de duizend typen geurreceptoren in het geursensoren weefsel van een muizenneus, gelabeld met een kleurverloop. De onderste inzet toont de precieze ruimtelijke posities van specifieke geurreceptoren in de neus. (Beeld: Datta Lab)
De mate van complexiteit binnen het neusslijmvlies is opmerkelijk, voegde hij eraan toe. “Muizen hebben bijvoorbeeld ongeveer 20 miljoen olfactorische neuronen die meer dan duizend soorten geurreceptoren tot expressie brengen, vergeleken met slechts drie hoofdtypen visuele receptoren voor kleurenzicht”, zei hij.
Interessant is dat de posities van de ruwweg 1.100 typen receptoren in wezen hetzelfde waren bij elke laboratoriummuis die de onderzoekers onderzochten. Het werk identificeerde ook een molecuul genaamd retinoïnezuur (RA) dat waarschijnlijk elk neuron stuurt om de juiste receptor uit te drukken op basis van de locatie. Het toevoegen of verwijderen van RA resulteerde in een verschuiving van de receptor kaart naar boven of beneden, wat suggereert dat het molecuul kan helpen bij het controleren van de positie en invloed van de neuronen.
De onderzoekers kijken nu waarom de strepen in die specifieke volgorde zijn gerangschikt. “[Een andere] vraag waar we over nadenken is, in hoeverre zijn menselijke neuzen zo georganiseerd?”, zei Datta.
“Het menselijke reuksysteem is in veel opzichten vergelijkbaar met het muizen reuksysteem [hoewel we] minder geurreceptoren hebben”, merkte hij op. “Maar we weten weinig over de vraag of deze basisprincipes die we bij de muis leren, van toepassing zijn op mensen.” Het begrijpen hiervan zou kunnen helpen bij het ontwikkelen van behandelingen voor geurverlies en de gevolgen daarvan, waaronder een verhoogd risico op depressie.
Test hoe goed je de menselijke hersenen kent met onze hersenkraker!