Добавить новость
smi24.net
News in English
Июль
2020

New study reveals how the brain organizes information about odors

0

The premiere of the movie “Scent of Mystery” in 1960 marked a singular event in the annals of cinema: the first, and last, motion picture debut “in glorious Smell-O-Vision.”

Hoping to wow moviegoers with a dynamic olfactory experience alongside the familiar spectacles of sight and sound, select theaters were outfitted with a Rube Goldberg-esque device that piped different scents directly to seats.

Audiences and critics quickly concluded that the experience stunk. Fraught with technical issues, Smell-O-Vision was panned and became a running gag that holds a unique place in entertainment history.

The flop of Smell-O-Vision, however, failed to deter entrepreneurs from continuing to chase the dream of delivering smells to consumers, particularly in recent years, through digital scent technologies.

Such efforts have generated news headlines but scant success, due in part to a limited understanding of how the brain translates odor chemistry into perceptions of smell — a phenomenon that in many ways remains opaque to scientists.

A study by neurobiologists at Harvard Medical School (HMS) now provides new insights into the mystery of scent. Reporting in Nature on July 1, researchers describe for the first time how relationships between different odors are encoded in the olfactory cortex, the region of brain responsible for processing smell.

By delivering odors with carefully selected molecular structures and analyzing neural activity in awake mice, the team showed that neuronal representations of smell in the cortex reflect chemical similarities between odors, thus enabling scents to be placed into categories by the brain. Moreover, these representations can be rewired by sensory experiences.

The findings suggest a neurobiological mechanism that may explain why individuals have common but highly personalized experiences with smell.

“All of us share a common frame of reference with smells. You and I both think lemon and lime smell similar and agree that they smell different from pizza, but until now, we didn’t know how the brain organizes that kind of information,” said senior study author Sandeep Robert Datta, associate professor of neurobiology in the Blavatnik Institute at HMS.

The results open new avenues of study to better understand how the brain transforms information about odor chemistry into the perception of smell.

“This is the first demonstration of how the olfactory cortex encodes information about the very thing that it’s responsible for, which is odor chemistry, the fundamental sensory cues of olfaction,” Datta said.

Computing odor

The sense of smell allows animals to identify the chemical nature of the world around them. Sensory neurons in the nose detect odor molecules and relay signals to the olfactory bulb, a structure in the forebrain where initial odor processing occurs. The olfactory bulb primarily transmits information to the piriform cortex, the main structure of the olfactory cortex, for more comprehensive processing.

Unlike light or sound, stimuli easily controlled by tweaking characteristics such as frequency and wavelength, it is difficult to probe how the brain builds neural representations of the small molecules that transmit odor. Often, subtle chemical changes — a few carbon atoms here or oxygen atoms there — can lead to significant differences in smell perception.

Datta, along with study first author Stan Pashkovski, research fellow in neurobiology at HMS, and colleagues approached this challenge by focusing on the question of how the brain identifies related but distinct odors.

“The fact that we all think a lemon and lime smell similar means that their chemical makeup must somehow evoke similar or related neural representations in our brains,” Datta said.
To investigate, the researchers developed an approach to quantitatively compare odor chemicals analogous to how differences in wavelength, for example, can be used to quantitatively compare colors of light.

They used machine learning to look at thousands of chemical structures known to have odors and analyzed thousands of different features for each structure, such as the number of atoms, molecular weight, electrochemical properties and more. Together, these data allowed the researchers to systematically compute how similar or different any odor was relative to another.

From this library, the team designed three sets of odors: a set with high diversity; one with intermediate diversity, with odors divided into related clusters; and one of low diversity, where structures varied only by incremental increases in carbon-chain length.

They then exposed mice to various combinations of odors from the different sets and used multiphoton microscopy to image patterns of neural activity in the piriform cortex and olfactory bulb.

Smell prediction

The experiments revealed that similarities in odor chemistry were mirrored by similarities in neural activity. Related odors produced correlated neuronal patterns in both the piriform cortex and olfactory bulb, as measured by overlaps in neuron activity. Weakly related odors, by contrast, produced weakly related activity patterns.

In the cortex, related odors led to more strongly clustered patterns of neural activity compared with patterns in the olfactory bulb. This observation held true across individual mice. Cortical representations of odor relationships were so well-correlated that they could be used to predict the identity of a held-out odor in one mouse based on measurements made in a different mouse.

Additional analyses identified a diverse array of chemical features, such as molecular weight and certain electrochemical properties, that were linked to patterns of neural activity. Information gleaned from these features was robust enough to predict cortical responses to an odor in one animal based on experiments with a separate set of odors in a different animal.

The researchers also found that these neural representations were flexible. Mice were repeatedly given a mixture of two odors, and over time, the corresponding neural patterns of these odors in the cortex became more strongly correlated. This occurred even when the two odors had dissimilar chemical structures.

The ability of the cortex to adapt was generated in part by networks of neurons that selectively reshape odor relationships. When the normal activity of these networks was blocked, the cortex encoded smells more like the olfactory bulb.

“We presented two odors as if they’re from the same source and observed that the brain can rearrange itself to reflect passive olfactory experiences,” Datta said.

Part of the reason why things like lemon and lime smell alike, he added, is likely because animals of the same species have similar genomes and therefore similarities in smell perception. But each individual has personalized perceptions as well.

“The plasticity of the cortex may help explain why smell is on one hand invariant between individuals, and yet customizable depending on our unique experiences,” Datta said.

Together, the results of the study demonstrate for the first time how the brain encodes relationships between odors. In comparison to the relatively well-understood visual and auditory cortices, it is still unclear how the olfactory cortex converts information about odor chemistry into the perception of smell.

Identifying how the olfactory cortex maps similar odors now provides new insights that inform efforts to understand and potentially control the sense of smell, according to the authors.

“We don’t fully understand how chemistries translate to perception yet,” Datta said. “There’s no computer algorithm or machine that will take a chemical structure and tell us what that chemical will smell like.”

“To actually build that machine and to be able to someday create a controllable, virtual olfactory world for a person, we need to understand how the brain encodes information about smells,” Datta said. “We hope our findings are a step down that path.”

Additional authors on the study include Giuliano Iurilli, David Brann, Daniel Chicharro, Kristen Drummey, Kevin Franks, and Stefano Panzeri.

The study was supported by the Vallee Foundation, the National Institutes of Health (RO11DC016222, U19NS112953) and the Simons Collaboration on the Global Brain.








Профилактика варикоза: как реально снизить риски

В Москве прошла седьмая премия в области здоровья и красоты THE MEDICAL STARS & BEAUTY AWARDS

Marins Park Hotel Нижний Новгород – партнёр фестиваля «ПАРИ ФЕСТ 2025»

Слуховые аппараты: как выбрать идеальные устройства для улучшения слуха?


Report: AC Milan’s Christian Pulisic set to team up with $87 million Manchester United star

Cameroon star has said yes to Man Utd transfer but Red Devils face hurdle

Man Utd have agreed deal with AC Milan for £40m star's exit, await player decision - report

OpenAI launches GPT-5, its most powerful AI yet—will it be enough to stay ahead in today’s ruthless AI race? 


ГК «КОРТРОС» — в числе лидеров страны по объему ввода жилья

НПС завершил проходку подземного перехода под МЦД-3

Специалисты Нацпроектстроя – в фотовыставке ко Дню Строителя

Аэропорт Внуково (станция метро)


Mafia: The Old Country получила положительные оценки в Steam

Находи идеальные места для персонажей-фигурок в «Is This Seat Taken?»

The US Air Force wants to test blowing up Cybertrucks because 'it is likely the type of vehicles used by the enemy may transition to Tesla Cyber trucks'

Steam for Chromebooks is getting axed in 2026 instead of exiting its 4-year beta



Продвижение Песни в Импульсе Яндекс Музыка.

Добро в каждой чашке: Елизавета Боярская, фонд «Жизнь в Движении» и сеть кофеен «Ягода» запускают авторский кофе для помощи детям с ОВЗ

«Бежим за Мечту — Ходить»: подростки на протезах пробегут марафон в Екатеринбурге

«Бежим за Мечту — Ходить»: подростки на протезах пробегут марафон в Екатеринбурге


Замена хрусталика: советы офтальмолога о рисках и лазерной корректировке

Землетрясение 6,1 балла в Балыкесире: толчки ощущались в Стамбуле

Стало известно, как выглядит любимая квартира Татьяны Булановой

Героическое участие армян в СВО. Часть шестнадцатая


"Динамо" Карпина упустило победу над "Сочи" в конце матча

«Бежим за Мечту — Ходить»: подростки на протезах пробегут марафон в Екатеринбурге

Охранник из аэропорта Внуково стал моделью

Причиной гибели Бутусова могло стать мертвое волнение в Черном море


Теннисистка Калинская пробилась в третий круг турнира в Цинциннати

Самсонова уступила 125-й ракетке мира во втором раунде турнира в Цинциннати

Фриц достиг третьего раунда на турнире в Цинциннати

Павлюченкова уступила 94-й ракетке мира на турнире WTA в Цинциннати


Охранник из аэропорта Внуково стал моделью

Похороны режиссера Юрия Бутусова пройдут в Санкт-Петербурге

7 быстрорастущих культур, которые вы успеете посадить в августе

Легендарный футболист СССР отмазался от проблем с законом: решил все одним звонком


Музыкальные новости

«Бежим за Мечту — Ходить»: подростки на протезах пробегут марафон в Екатеринбурге

Концерт Тимберлейка в Стамбуле превратился в хаос: Мот рассказал о давке, сломанных заборах и драках

Metallica хочет выступить на Суперкубке 2026 и рассматривает резиденцию в Las Vegas Sphere

Концерт нижегородского фестиваля «Музыка балконов» прошел в Санкт-Петербурге


«Бежим за Мечту — Ходить»: подростки на протезах пробегут марафон в Екатеринбурге

«Бежим за Мечту — Ходить»: подростки на протезах пробегут марафон в Екатеринбурге

Добро в каждой чашке: Елизавета Боярская, фонд «Жизнь в Движении» и сеть кофеен «Ягода» запускают авторский кофе для помощи детям с ОВЗ

"Динамо" Карпина упустило победу над "Сочи" в конце матча


«Торпедо» и «Спартак» Кострома сразятся за три очка. «Торпедо» Москва — «Спартак» Кострома: прогноз и ставка

Ротенберг про Кубок Овечкина: «Спасибо Александру, Правительству Московской области и организаторам. Такие события вдохновляют детей, дают веру в свои силы и желание двигаться вперед»

Отец Маска счел возможной дружбу России и США

Охранник из аэропорта Внуково стал моделью


Дилеры по всей России получают Lada Iskra. Пока отгружают только седаны в цвете «Капитан» и универсалы в цвете «Табаско»

Процесс сошел с рельсов // Верховный суд определил пересмотреть дело о наезде Kia на трамвай

Грузовик опрокинулся на Рязанском проспекте у дома №1 — съезд с ЮВХ заблокирован

Участники АНО «СВОй спорт» организовали открытую тренировку по боксу на стадионе «Москвич» в День физкультурника


Медиа сообщили о планах Зеленского в ответ на встречу Путина и Трампа

Путин обратился с приветствием к участникам форума «Машук»

Путин выразил поздравления Адабашяну по случаю юбилея

МИД РФ: Киев может устроить провокации перед встречей Путина и Трампа на Аляске




«Бежим за Мечту — Ходить»: подростки на протезах пробегут марафон в Екатеринбурге

День физкультурника отметили спортивными шествиями по всей стране

«Бежим за Мечту — Ходить»: подростки на протезах пробегут марафон в Екатеринбурге

Будут ли магнитные бури сегодня, 10 августа 2025 года?


В Киеве заявили о тайном приказе Зеленского перед Аляской

NYT: своими заявлениями Зеленский может разозлить Трампа и навлечь на себя

В Киеве сделали заявление о территориальных уступках

В Киеве раскрыли тайный приказ Зеленского перед саммитом США и РФ на Аляске


Московское «Торпедо» и «Спартак» из Костромы обменяются голами, «Пюник» возьмет три очка. Экспресс дня 11 августа: прогноз и ставка

"Динамо" Карпина упустило победу над "Сочи" в конце матча

Akon в Москве: полная арена и феерия хитов на главном концерте года

День физкультурника отметили спортивными шествиями по всей стране



Сергей Собянин. Главное за день

Собянин поздравил строителей с профессиональным праздником

Сергей Собянин поздравил строителей Москвы с профессиональным праздником

Собянин поздравил московских строителей с профессиональным праздником


Специалист указал необходимое количество редкоземельных металлов для производства электромобиля

Москва: Новая эра зарядных станций для электромобилей с поддержкой инвесторов

Без морщин. Эксперты рассказали о плюсах изменения климата в Москве

За прошедшие сутки в России ликвидировано 28 лесных пожаров


«Бежим за Мечту — Ходить»: подростки на протезах пробегут марафон в Екатеринбурге

Причиной гибели Бутусова могло стать мертвое волнение в Черном море

Легендарный футболист СССР отмазался от проблем с законом: решил все одним звонком

"Динамо" Карпина упустило победу над "Сочи" в конце матча


без заголовка

В Алтайском крае не будут проводить проверку на предмет чрезмерного роста тарифов на ЖКУ

Полицейский погиб при задержании поджигателя релейного шкафа под Архангельском

Льготные ипотеки на Дальнем Востоке активно получают участники СВО и сотрудники ОПК


На консервном заводе в Симферополе изъяли 12 тонн небезопасного сырья

Сергей Карякин: 7 августа на поезде из Москвы в Симферополь выехали участники специальной спортивно-образовательной программы «Шахматный лагерь Сергея Карякина», которая стартует в Международном детском центре «Артек»

Прогноз погоды в Крыму на 10 августа

Подросток на Мersedes сбил пешехода на трассе в Керчь


7 быстрорастущих культур, которые вы успеете посадить в августе

"Динамо" Карпина упустило победу над "Сочи" в конце матча

От Чехова с мангустами до встречи “Варягов”: что скрывают стены Московского вокзала Тулы

«Ротор» обыграл «Уфу» в матче Первой лиги














СМИ24.net — правдивые новости, непрерывно 24/7 на русском языке с ежеминутным обновлением *