Wie reagiert das Gehirn auf einen bisher unbekannten Geruch? Dank der ersten Riechkarte kann dies jetzt vorhergesagt werden. Basierend auf den chemischen Eigenschaften von Duftmolekülen stellten Wissenschaftler jetzt eine Karte zusammen, die erstmals die relativen Unterschiede zwischen Düften als Distanzen darstellt. Die in Nature Methods veröffentlichte Studie stützt zudem die Theorie, dass es universelle, in der Gehirnstruktur verankerte Gesetzmäßigkeiten des Riechens gibt.
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Ähnelt der Geruch von Mandeln mehr dem von Rosen oder dem von Bananen? Bei einer musikalischen Note wissen wir genau, dass ein c dem e näher steht als das h – nicht nur, weil unsere Ohren uns eine akustische Rückmeldung geben, sondern auch, weil die Frequenzen der Schallwellen von e und h weiter auseinander liegen als von c und e. Für Gerüche jedoch existierte bisher eine solche objektive physikalische Messlatte nicht, unter anderem, weil die Struktur der Duftmoleküle sehr viel komplexer ist als das einfache Messen einer Schallfrequenz.
Wissenschaftler des Weizmann Institute of Science in Tel Aviv haben sich jedoch dieser Herausforderung gestellt. Sie begannen zunächst mit 250 Duftstoffen und ermittelten für jeden eine Liste von rund 1.600 chemischen Charakteristiken. Daraus erzeugten sie mithilfe mathematischer Verfahren eine multidimensionale Karte, die diese Eigenschaftenliste auf die 40 wesentlichsten kürzte und die strukturelle Entfernung zwischen verschiedenen Duftmolekülen abbildete.
Um herauszufinden, ob diese Karte auch der Wahrnehmung unseres Gehirns entspricht, verglichen sie die neuronalen Muster, die diese Düfte im Gehirn von Tieren hervorriefen. Anhand ihrer Riechkarte prognostizierten sie, wie ähnlich oder unähnlich sich die entstehenden Muster sein würden und prüften es anschließend nach, indem sie existierende Tierversuche anderer Forscher heranzogen. Tatsächlich stimmten die auf der Karte basierenden vorhersagen mit den Versuchsergebnissen überein.
Diese Befunde stützen die Theorie, dass Riechen keineswegs, wie landläufig angenommen, eine rein subjektive Angelegenheit ist. Stattdessen scheint es universelle Gesetze zu geben, die die Organisation der Gerüche und die Reaktion unseres Gehirns darauf steuern.
(Weizmann Institut, 28.05.2008 – NPO)
