Ang pagtugon sa isang 100 Taon na Hamon ay Maaaring Manguna sa Daan sa Mga Digital na aroma

Mga samyo – nangangako na misteryo, intriga at ipinagbabawal na kaguluhan – ay halo-halong may mga master pabango, ang kanilang mga recipe ay nakatago. Sa isang kamakailang pag-aaral tungkol sa amoy ng amoy, natagpuan ng mga mananaliksik sa Weizmann Institute of Science ang karamihan sa misteryo mula sa kahit na kumplikadong mga timpla ng amoy, hindi sa pamamagitan ng pagtuklas ng kanilang mga lihim na sangkap, ngunit upang maitala at mapa kung paano ito nakikita. Mahulaan na ngayon ng mga siyentista kung paano maaamoy ang anumang kumplikadong amoy mula sa istrakturang molekular lamang. Ang pag-aaral na ito ay hindi lamang maaaring ibahin ang anyo ng saradong mundo ng pabango, ngunit sa huli ay hahantong sa kakayahang i-digitize at kopyahin ang mga amoy na inorder. Ang iminungkahing balangkas para sa mga amoy, na binuo ng mga neurobiologist, computer scientist, at isang master-perfumer, at pinondohan ng isang European na hakbangin para sa Future Emerging Technologies (FET-OPEN), ay nai-publish ng KALIKASAN.

“Ang hamon ng pagdidisenyo ng mga amoy sa isang organisado at lohikal na paraan ay unang iminungkahi ni Alexander Graham Bell higit sa 100 taon na ang nakalilipas,” sabi ni Prof. Noam Sobel ng Neurobiology Department ng Institute. Ibinagsak ni Bell ang lakad: “Mayroon kaming iba’t ibang mga samyo, mula sa amoy ng mga violet at rosas hanggang sa asafoetida. Ngunit hanggang sa masukat mo ang kanilang pagkakatulad at pagkakaiba-iba ay wala kang magagawa na pang-agham na pang-agham.” Ang hamong ito ay nananatiling hindi malulutas hanggang ngayon.

Ang daan-daang taon ng hamon na ito ay talagang nagha-highlight ng kahirapan ng paglalagay ng mga amoy sa isang lohikal na sistema: Mayroong milyon-milyong mga receptor ng amoy sa aming mga ilong, na binubuo ng daan-daang iba’t ibang mga subtypes, ang bawat isa ay hinulma upang makita ang mga tiyak na hugis ng molekula. Ang aming utak ay may kaugaliang makita ang milyun-milyong mga amoy kung saan ang mga molekulang ito ay halo-halong at halo-halong sa iba’t ibang mga intensidad. Samakatuwid, ang pagmamapa ng impormasyong ito ay isang hamon. Ngunit si Sobel at ang kanyang mga kasamahan, na pinangunahan ng nagtapos na mag-aaral na sina Aharon Ravia at Dr. Si Kobi Snitz, ay nahanap na may mabahong amoy na order. Napagpasyahan nila ito sa pamamagitan ng pag-aampon ng konsepto ni Bell – na idisenyo hindi ang kanilang mga amoy, sa halip na ang mga ugnayan sa pagitan ng mga amoy tulad ng nakikita nila ito.

Sa isang serye ng mga eksperimento, ipinakita ng koponan ang mga kalahok na nagboluntaryong magkaroon ng isang pares ng samyo at hiniling sa kanila na i-rate ang mga halimuyak na ito sa kung paano sila tumutugma sa bawat isa, na tumutugma sa mga pares ng kaliskis. Pagkakatulad mula sa “pantay” sa “labis na naiiba.” Sa paunang eksperimento, ang koponan ay gumawa ng 14 na mabangong pagsasama, bawat isa ay gawa sa 10 mga sangkap na molekular, at ipinakita ang pares na ito sa halos 200 mga boluntaryo, kaya sa pagtatapos ng eksperimento ang bawat boluntaryo ay nag-check ng 95 pares.

Upang mabigyang kahulugan ang nagresultang database ng libu-libong mga visual na na-view na pananaw ng isang kapaki-pakinabang na balangkas, bumuo ang koponan ng isang hakbang na physicochemical na dati nilang binuo. Sa pagkalkula na ito, ang bawat amoy ay kinakatawan ng isang vector na naghalo ng 21 pisikal na mga hakbang (polarity, bigat ng molekula, atbp.). Upang ihambing ang dalawang amoy, bawat isa ay kinakatawan ng isang vector, ang anggulo sa pagitan ng mga vector ay kinuha upang maipakita ang pagkakapareho ng paningin sa pagitan nila. Ang isang pares ng amoy na may isang maikling distansya sa pagitan ng mga ito ay hinulaang magkapareho, ang mga may malayong distansya sa pagitan nila ay hinuhulaan na magkakaiba.

Upang subukan ang modelong ito, ito ay unang ginamit ng pangkat ng data na nakolekta ng iba, pangunahin sa isang malakihang pag-aaral ng stigma diskriminasyon ni Bushdid at mga kasamahan mula sa Prof. lab. Leslie Vosshall sa Rockefeller Institute sa New York. Natuklasan ng koponan ni Weizmann na ang kanilang pagmomodelo at pagbagay ay tumpak na hinulaan ang mga kahihinatnan ng Bushdid: Ang mga Odorant na may isang maliit na distansya ng anggulo sa pagitan nila ay mahirap makilala ang mga amoy na may mataas na distansya. Ang distansya sa pagitan nila ay madaling makilala. Pinasigla ng modelo na tumpak na hinuhulaan ang data na nakolekta ng iba, ang grupo ay patuloy na sumusubok para sa kanilang sarili.

Lumikha ang koponan ng mga bagong halimuyak at inimbitahan ang isang sariwang pangkat ng mga boluntaryo na aliwin sila, na ginagamit din ang kanilang pamamaraan upang mahulaan kung paano magtatakda ng mga pares ang mga kalahok – una sa 14 na bagong mga mixture at pagkatapos, sa susunod na eksperimento, 100 mga mixture. Ang modelo ay mahusay na ginawa. Sa katunayan, ang mga resulta ay nasa parehong ballpark tulad ng sa pagtingin sa kulay – impormasyong pandama batay sa mahusay na pagkaunawang mga parameter. Ito ay mas nakakagulat kung ang bawat indibidwal ay itinuturing na may isang natatanging pagtaas sa mga subtypes ng amoy na receptor, na maaaring mag-iba hanggang sa 30% sa mga indibidwal.

Ang hanay ng mga tool na ito ay hindi lamang hinuhulaan kung paano naaamoy ang isang nobela, ngunit maaari ring synthesize ng mga amoy sa pamamagitan ng disenyo.

Dahil hinuhulaan ng “mapa ng pabango,” o “sukat” ang pagkakapareho ng alinmang dalawang amoy, maaari rin itong magamit upang hulaan kung paano ang amoy sa paglaon ay amoy. Halimbawa, ang anumang nobelang halimuyak na nilalaman sa loob ng 0.05 radians o mas kaunti pa mula sa isang saging ay maaaring amoy isang saging. Habang ang mabangong nobela ay nakakakuha ng isang distansya mula sa saging, amoy ito tulad ng banana-ish, at lampas sa isang tiyak na distansya, tumitigil ito sa pagiging tulad ng isang saging.

Ang koponan ay bumubuo ngayon ng isang tool na batay sa web. Ang hanay ng mga tool na ito ay hindi lamang hinuhulaan kung paano naaamoy ang isang nobela, ngunit maaari ring synthesize ng mga amoy sa pamamagitan ng disenyo. Halimbawa, maaari kang kumuha ng anumang pabango na may mga kilalang sangkap, at gamit ang mapa at sukatan, lumikha ng isang bagong pabango na walang mga sangkap na kapareho ng orihinal na pabango, ngunit pareho. Katulad ng amoy. Ang mga nasabing mga nilikha sa kulay ng paningin, na kung saan ay hindi nagsasapawan na mga komposisyon ng parang multo na lumilikha ng parehong nakikitang kulay, ay tinatawag na mga color metamer, at dito lumilikha ang koponan ng mga olfactory metamer.

Ang mga natuklasan sa pag-aaral ay isang mahalagang hakbang patungo sa pagtupad ng isang pangitain ni Prof David Harel ng Computer and Applied Matematika Department, na nagsisilbi rin bilang Bise Presidente ng Israel Academy of Science and Humanities at kung sino ang may-akda ng kasamahan sa pag-aaral: Pinapagana ang mga computer sa gawing digital at kopyahin ang mga amoy. Bilang karagdagan, syempre, upang makapagdagdag ng makatotohanang bulaklak o pabango sa dagat sa iyong mga larawan sa bakasyon sa social media, na nagbibigay sa mga computer ng kakayahang bigyang kahulugan ang mga amoy sa isang paraan na maaaring makaapekto sa mga tao sa pagsubaybay sa kapaligiran at industriya ng biomedical at pagkain, upang pangalan ng ilang. Gayunpaman, ang master perfumer na si Christophe Laudamiel, na isa ring co-author ng pag-aaral, ay nagsabi na hindi pa siya nag-aalala tungkol sa kanyang propesyon.

Nagtapos si Sobel: “100 taon na ang nakakalipas, isang hamon si Alexander Graham Bell. Nasagot na namin ito: Ang distansya sa pagitan ng rosas at lila na 0.202 radians (pareho silang distansya), ang distansya sa pagitan ng lila at asafoetida ay 0.5 radian (sila ay ibang-iba), at ang pagkakaiba sa pagitan ng rosas at asafoetida ay 0.565 radians (mas magkakaiba pa sila). Binabago namin ang pang-amoy ng mga numero, at dapat talaga nitong isulong ang scent science. “

Sanggunian: “Ang isang panukalang amoy ay maaaring lumikha ng mga olpaktoryo na metamer” nina Aharon Ravia, Kobi Snitz, Danielle Honigstein, Maya Finkel, Rotem Zirler, Ofer Perl, Lavi Secundo, Christophe Laudamiel, David Harel at Noam Sobel, 11 Nobyembre 2020, KALIKASAN.
DOI: 10.1038 / s41586-020-2891-7

Prof. Si Noam Sobel ay Pinuno ng Azrieli National Institute for Human Brain Imaging and Research; ang kanyang pagsasaliksik ay suportado din ng Norman at Helen Asher Center para sa Human Brain Imaging; ang Nadia Jaglom Laboratory para sa Neurobiology of Olfaction Research; ang Rob at Cheryl McEwen Fund para sa Brain Research; at Sonia T. Marschak. Prof. Si Sobel ay ang nanunungkulan ng Sara at Michael Sela Professional Head ng Neurobiology.

Ang pagsasaliksik ni Propesor David Harel ay suportado ng pag-aari ni Emile Mimran. Si Prof Harel ay ang nanunungkulan ng William Sussman Professional Matematika Tagapangulo.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Pagkuha ng Impormasyon sa Kasaysayan ng Neanderthal na Populasyon Gamit ang Sinaunang Nuclear DNA Mula sa Mga Ciment Sediment

Gallery sa lugar ng yungib ng mga estatwa sa hilagang Espanya. Kredito: Javier Trueba - Madrid Scientific Films Ang Mitochondrial DNA ng mga archaic...

Kung Paano Maaaring Lumaki ang Iba Pang Mga Karamdaman na Fungi Sa Maliit na Puwang

Ang isang pangkat na pinangunahan ng Tsukuba University ay natagpuan ang isang makabuluhang pagkakaiba na nagpapaliwanag kung bakit ang ilang mga species ng fungi...

Para sa Mga Tatanggap ng Transplant, Isang Pangatlong Dosis ng Bakuna sa COVID Maaaring Mag-alok ng Mas mahusay na Proteksyon

Ipinakita ng mga mananaliksik sa Johns Hopkins Medicine na tatlong dosis ng bakuna laban sa SARS-CoV-2-ang virus na sanhi ng pagtaas ng antas ng...

Ang mga sigla ng usok na nasa daang siglo na napanatili sa niyebe ay nagbubunyag ng isang maalab na nakaraan – at ang hinaharap...

Inisyu ni Harvard John a. Paulson School of Engineering at Applied Science Hunyo 18, 2021 Ang usok mula sa mga wildfires na gawa ng tao...

Inihanda ng NASA ang “Moonikin” na kumander para sa Artemis 1 lunar na misyon

Sa larawang ito, sinusubukan ng mga inhinyero ang isang pagsubok na panginginig ng boses sa upuan ng Orion at ang Chemini Space Center -...

Newsletter

Subscribe to stay updated.