Wie wichtig der Geruchssinn ist, bemerken wir erst, wenn er nicht mehr da ist: Das Essen schmeckt kaum noch, oder auf Gefahren wie Brandgeruch wird nicht mehr reagiert. Forschende haben die neuronalen Mechanismen der menschlichen Geruchswahrnehmung untersucht. Nervenzellen im Gehirn erkennen Gerüche und reagieren spezifisch auf den Duft, das Bild und das geschriebene Wort eines Objektes, z.B. einer Banane.
Die Ergebnisse dieser Studie wurden in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht.
Nervenzellen im Gehirn identifizieren Gerüche
Welche Regionen des menschlichen Gehirns an der Geruchswahrnehmung beteiligt sind, konnte anhand von bildgebenden Verfahren wie der funktionellen Magnetresonanztomographie bereits gezeigt werden. Diese Methoden erlauben es jedoch nicht, den Geruchssinn auf der grundlegenden Ebene einzelner Nervenzellen zu untersuchen. „Daher beruht unser Verständnis der Geruchsverarbeitung auf zellulärer Ebene hauptsächlich auf Tierstudien, und es war bislang nicht klar, inwieweit sich diese Ergebnisse auf Menschen übertragen lassen“, sagt Prof. Florian Mormann von der Uni Bonn.
Der Forschungsgruppe gelang es jetzt erstmals, die Aktivität individueller Nervenzellen während des Riechens aufzuzeichnen. Den Proband*innen wurden angenehme und auch unangenehme Gerüche wie alter Fisch präsentiert. „Wir entdeckten, dass einzelne Nervenzellen im menschlichen Gehirn auf Gerüche reagieren. Anhand deren Aktivität konnten wir präzise vorhersagen, welcher Duft gerade gerochen wird“, sagt Erstautor Marcel Kehl.
Die Messungen zeigten, dass unterschiedliche Hirnregionen wie die primäre Riechrinde (piriformer Kortex) und bestimmte Bereiche des medialen Schläfenlappen (konkret die Amygdala), der Hippokampus und der entorhinale Kortex, an spezifischen Aufgaben beteiligt sind:
- Die Aktivität der Nervenzellen in der Riechrinde sagte am genauesten vorher, welcher Duft gerochen wurde.
- Die Nervenaktivität im Hippokampus konnte vorhersagen, ob Düfte richtig identifiziert wurden.
- Ausschließlich Nervenzellen in der Amygdala, einer Region die an emotionalen Prozessen beteiligt ist, reagierten unterschiedlich, je nachdem, ob ein Duft als angenehm oder unangenehm empfunden wurde.
Nervenzellen reagieren auf Geruch, Bild und Name der Banane
In einem nächsten Schritt untersuchten die Forschenden den Zusammenhang zwischen der Wahrnehmung von Düften und Bildern. Dazu präsentierten sie den Studien-Teilnehmenden neben dem Geruch das passende Foto, z.B. den Duft und später ein Bild von einer Banane. Und untersuchten die Reaktion der Neuronen.
Erstaunlicherweise reagierten Nervenzellen in der primären Riechrinde nicht nur auf Düfte, sondern auch auf Bilder. „Dies legt nahe, dass die Aufgabe der menschlichen Riechrinde weit über die reine Wahrnehmung von Düften hinausgeht“, sagt Prof. Marc Spehr von der RWTH Aachen.
- Die Forschenden entdeckten einzelne Nervenzellen, die spezifisch auf den Duft, das Bild und das geschriebene Wort beispielsweise der Banane reagierten.
- Diese Entdeckung deutet darauf hin, dass schon früh in der menschlichen Geruchsverarbeitung semantische Informationen verarbeitet werden.
Die Resultate bestätigen Tierstudien. Und sie zeigen, wie unterschiedliche Hirnregionen bei spezifisch menschlichen Funktionen der Geruchsverarbeitung mitwirken.
„Dies ist ein wichtiger Beitrag auf dem Weg zur Entschlüsselung des menschlichen olfaktorischen Codes“, sagt Prof. Mormann. „Weitere Forschung auf diesem Gebiet ist notwendig, um eines Tages Riechhilfen zu entwickeln, die wir im Alltag so selbstverständlich nutzen können wie Brillen oder Hörgeräte.“
Quelle: Universitätsklinikum Bonn
