Собаки могут "видеть" запахи, показали результаты сканирования мозга

Все мы знаем, что собаки обладают мощным обонянием - от вынюхивания диабета, рака и положительных результатов анализа на COVID-19 до отвратительного интереса к какашкам. Однако исследователи были удивлены, увидев, насколько обширна проводка обоняния в мозгу собаки.

Исследователь ветеринарной нейровизуализации Эрика Эндрюс из Корнельского университета и ее коллеги только что составили карту обонятельных путей мозга домашних собак (Canis familiaris) с помощью диффузионной МРТ. Этот метод использует различия в потоке молекул, таких как вода, для создания сложной карты тканевых структур.

С помощью полученных данных команда построила трехмерные карты нервных путей мозга собаки и проследила обширное белое вещество, связывающее обонятельные области мозга, обнаружив огромную, ранее неизвестную информационную магистраль между обонятельной и зрительной системами собак.

"Мы никогда не видели такой связи между носом и затылочной долей, функционально являющейся зрительной корой у собак, ни у одного вида", - объясняет исследователь нейровизуализации из Корнельского университета Пип Джонсон. 

"Это было действительно последовательно. И по размеру эти тракты были действительно впечатляющими по сравнению с тем, что описано в обонятельной системе человека, и больше похожи на то, что можно увидеть в нашей зрительной системе".

Вероятно, именно это позволяет нашим умным собачьим друзьям прекрасно функционировать даже без зрения. Например, слепые собаки могут играть в мяч.

"Это потрясающе", - сказала Лауре Сандерс из Science News отставной военный ветеринар Эйлин Дженкин, которая не принимала участия в исследовании.

"Многие люди предполагали, что такая связь существует, основываясь на поведении дрессированных собак и собак-детекторов, но никто не смог это доказать".

Нос собаки сам по себе впечатляюще оснащен, в нем более 220 миллионов клеток, определяющих запахи, по сравнению с нашими 50 миллионами или около того обонятельных рецепторов (по последним подсчетам). 

С помощью одного только этого органа нюха собаки могут формировать пространственное восприятие, читать химические сообщения, чувствовать наше настроение и отслеживать всевозможные вещи, включая слабые источники тепла. Так что все эти дополнительные связи действительно имеют значение.

"У собак это имеет огромный смысл", - говорит Джонсон. "Когда мы входим в комнату, мы в первую очередь используем зрение, чтобы определить, где дверь, кто в комнате, где стол.

"В то время как у собак, это исследование показывает, что обоняние действительно интегрировано со зрением в плане того, как они узнают о своем окружении и ориентируются в нем".

Среди 23 просканированных собак исследователи также выявили информационные пути белого вещества мозга, прочно связывающие обонятельную луковицу (слева внизу на рисунке) с четырьмя другими областями мозга. 

Как и у людей, обонятельные пути к пириформной коре (зеленый) и лимбической системе (синий), вероятно, связывают запах с памятью и эмоциями. Считается, что энторинальная кора (розовый путь) обрабатывает запахи и также связана с памятью.

Помимо связей со зрением, неожиданной находкой стали связи между обонятельной луковицей и стволом мозга через кортикоспинальный тракт (бирюзовый). Эти связи могут позволить более инстинктивно реагировать на запахи, не задействуя при этом высшие отделы мозга, подозревают Эндрюс и его коллеги. 

Исследователи препарировали два собачьих мозга, чтобы подтвердить то, что они увидели на моделях визуализации.

Однако они предупреждают, что прежде чем мы сможем точно сказать, что означают эти физические связи, необходимо провести электрофизиологические исследования, а не строить догадки на основе того, что мы знаем об этих областях мозга у других видов. 

И, конечно, на данном этапе мы не знаем, означает ли это, что собаки могут "видеть" запахи, хотя мозг способен на довольно странные вещи.

"Эти результаты показывают, что обонятельная система играет важную, если не доминирующую роль в познании собак и имеет связи с большинством основных путей обработки информации, что делает ее жизненно важной сетью, которую необходимо учитывать при изучении познания собак", - заключает команда в своей статье.

Далее Эндрюс и его коллеги намерены составить карту обонятельных систем кошек и лошадей. И те, и другие тоже обладают удивительными способностями к обонянию, но лошади - травоядные, поэтому они, вероятно, используют свое обоняние совсем по-другому.

Предварительные данные даже намекают на то, что обонятельные тракты мозга у кошек могут быть даже более обширными, чем у собак.

Это исследование было опубликовано в журнале The Journal of Neuroscience.