Ein internationales Forscherteam hat Mäuse gezüchtet, die Licht riechen können – die Tiere reagieren auf Helligkeitsreize, als seien es Aromen. Der Grund für die Züchtungsbemühungen der Wissenschaftler: Der Geruchssinn ist von allen Sinnen der chemisch komplexeste, denn er muss in der Lage sein, Millionen von Gerüchen zu unterscheiden, die oft nur in winzigen Nuancen voneinander abweichen. Entsprechend schwierig gestaltet sich die Erforschung der Riechwahrnehmung, etwa die Frage, wie das Gehirn die detektierten Reize verarbeitet und verschiedene Gerüche unterscheidet. Anhand der gentechnisch veränderten Mäuse soll dies künftig deutlich einfacher werden: Durch Lichtreize können nun gezielt einzelne Duftstoff-Empfangseinheiten stimuliert werden. Dadurch lässt sich die Reaktionskette, die sie in Gang setzen, leichter nachverfolgen.
“Den” Rosenduft oder “das” Erdbeeraroma gibt es nicht: Keine Geruchswahrnehmung gleicht einer zweiten, die Informationen, die unser Gehirn mit jedem Einatmen erreichen, weichen jedes Mal ein wenig voneinander ab. Das macht es Wissenschaftlern extrem schwer, zu präzisieren, wie Riechen auf nervlicher Ebene im Gehirn eigentlich funktioniert. Was sie bereits wissen, ist, dass jeder Duftstoff nur eine ganz spezielle Gruppe von Empfängereinheiten in der Riechschleimhaut der Nase anspricht. Diese wiederum aktivieren ebenfalls nicht alle, sondern nur ganz bestimmte Geruchsschaltstellen im Gehirn. Wie das genau funktioniert, ist allerdings unklar. Die Idee von Murthy und seinem Team war nun folgende: Gelänge es, die Empfängereinheiten in der Nase einzeln zu stimulieren, könnte die Weiterverarbeitung dieses Reizes leichter nachverfolgt werden.
Zu diesem Zweck entwickelten sie Mäuse, bei denen Geruchseindrücke durch Lichtreize ausgelöst werden. Diese Eigenschaft verdanken die Tiere sogenannten Channelrhodopsinen. Bei diesen Transportproteinen wird durch Licht die Leitfähigkeit für bestimmte Ionen gesteuert, die für die Reizweiterleitung entscheidend sind. Tatsächlich gelang es den Wissenschaftlern daraufhin, durch Lichtstrahlen winzigen Durchmessers einzelne Sensorneuronen zu stimulieren und die dadurch im sogenannten Riechkolben ausgelöste Aktivität zu beobachten. Der Riechkolben oder Bulbus olfactorius ist eine Ausstülpung im vorderen Bereich der Großhirnrinde und Anknüpfungspunkt für die Riechnerven, die hier ihre Informationen über Geruchseindrücke weitergeben.
Aus ihren Experimenten konnten die Forscher bereits einige neue Erkenntnisse gewinnen: Wie das Gehirn einen Riechreiz verarbeitet und der Geruch letztlich wahrgenommen wird, hängt demnach nicht nur von der Zusammensetzung des Geruchs ab, sondern zu großen Teilen auch von der Dauer des Einatmens.
Venkatesh Murthy (Harvard University, Cambridge) et al.: Nature Neuroscience, Onlineveröffentlichung, doi:10.1038/nn.2673 dapd/wissenschaft.de ? Mascha Schacht
