Harvard-Forscher enthüllen die geheime Struktur hinter dem menschlichen Geruchssinn

Dennoch haben Wissenschaftler sich lange schwer getan, die Funktionsweise dieses Sinnes auf grundlegender biologischer Ebene vollständig zu erklären. „Der Geruchssinn ist außerordentlich rätselhaft", sagte Sandeep (Robert) Datta, Professor für Neurobiologie am Blavatnik-Institut der Harvard Medical School. Im Vergleich zu Sehen, Hören und Tasten ist die Wissenschaft hinter dem Geruchssinn weniger weit entwickelt.

Erster detaillierter Landkarte der Geruchsrezeptoren in der Nase: Mit Mäusen haben Datta und sein Team nun die erste detaillierte Karte erstellt, die zeigt, wie mehr als tausend verschiedene Geruchsrezeptoren in der Nase angeordnet sind. Ihre Ergebnisse widerlegen eine langjährige Annahme. Anstatt zufällig verteilt zu sein, sind die Neuronen, die diese Rezeptoren tragen, in einer hochgradig organisierten Weise angeordnet.

Sie bilden horizontale Streifen, die sich unteren Ende erstrecken und nach Rezeptortypen gruppiert sind. „Unsere Ergebnisse bringen Ordnung in ein System, das zuvor als unstrukturiert galt, was unser konzeptuelles Verständnis dessen, wie dies funktioniert, grundlegend verändert", sagte Datta, leitender Autor der Studie.

Das Team stellte zudem fest,

Das Team stellte zudem fest, dass diese Anordnung in der Nase mit entsprechenden Karten im Riechkolben des Gehirns übereinstimmt. Diese Verbindung liefert neue Hinweise darauf, wie Geruchssignale übertragen werden. Die Ergebnisse wurden am 28. April in Cell veröffentlicht.

Warum der Geruchssinn so lange über keine Karte verfügte Wissenschaftler wissen seit langem, wie sich Sinnesrezeptoren in den Augen, Ohren und der Haut anordnen und wie diese Anordnungen mit dem Gehirn verbunden sind. Der Geruchssinn stellt hier die Ausnahme dar. „Der Geruchssinn ist die einzige Ausnahme; er ist der Sinn, der am längsten über keine Karte verfügte", sagte Datta.

Ein Teil der Herausforderung geht auf die Komplexität des Systems zurück. Mäuse verfügen über etwa 20 Millionen olfaktorische Neuronen, die mehr als tausend verschiedene Geruchsrezeptortypen exprimieren. Im Gegensatz dazu beruht die Farbwahrnehmung auf lediglich drei Hauptrezeptortypen. Jeder Geruchsrezeptor ist so abgestimmt, dass er eine spezifische Gruppe üstmolekülen erkennt. Die Identifizierung 1991.

In den folgenden 35 Jahren unternahmen

In den folgenden 35 Jahren unternahmen Studien Versuche, zu klären, ob eine räumliche Ordnung existiert. Frühe Beobachtungen zeigten, dass die Rezeptoren auf wenige breite Zonen beschränkt waren, was Wissenschaftler zu der Annahme veranlasste, ihre Verteilung sei weitgehend zufällig.

Mit dem Fortschritt neuer genetischer Methoden beschlossen Datta und seine Kollegen, die Frage mit leistungsfähigeren Techniken erneut zu untersuchen. Kartierung üllt eine verborgene Ordnung. In der neuen Studie untersuchten die Forscher etwa 5,5 Millionen Neuronen aus mehr als 300 Mäusen.

Sie kombinierten Einzelzell-Sequenzierung, die die identifiziert, mit räumlicher Transkriptomik, die zeigt, wo sich diese Neuronen befinden. „Dies ist wohl das am besten sequenzierte neuronale Gewebe, das je untersucht wurde, doch wir benötigten diese Datenmenge, um das System zu verstehen", sagte Datta.

Die Analyse ergab ein klares Muster:

Die Analyse ergab ein klares Muster: Neuronen sind in dicht gepackten, sich überlappenden horizontalen Streifen angeordnet, die sich nach dem vom jeweiligen Neuron exprimierten Geruchsrezeptortyp unterscheiden. Diese Struktur war bei den untersuchten Tieren konsistent und entsprach eng der Organisation, ähnlich wie bei Mustern, die bei Sehen, Hören und Tastwahrnehmung beobachtet werden.

Retinsäure hilft bei der Ausbildung der Geruchskarte Die Forscher untersuchten zudem, wie sich diese präzise Anordnung bildet. Sie identifizierten Retinsäure, eine Molekülklasse, die die Genaktivität reguliert, als einen Schlüsselfaktor. Ein Gradient aus Retinsäure innerhalb der Nase scheint die Neuronen zu leiten und bestimmt basierend auf ihrer Position, welchen Rezeptor jedes einzelne exprimiert.

Wenn die Forscher die Konzentration dieses Moleküls erhöhten oder verringerten, verschob sich die gesamte Rezeptorkarte nach oben oder nach unten. „Wir zeigen, dass die Entwicklung dieses Wunder vollbringen kann: die Organisation eine unglaublich präzise Karte, die bei Tieren konsistent ist", sagte Datta.

Eine separate Studie, die vom Labor,

Eine separate Studie, die vom Labor, der Xander University Professorin am Department of Molecular and Cellular Biology der Harvard University, geleitet wurde und in derselben Ausgabe öffentlicht wurde, ergab übereinstimmende Ergebnisse. Was diese Entdeckung für die Behandlung bietet eine Grundlage zum Verständnis der Funktionsweise des Geruchssinns und könnte wichtige medizinische Implikationen haben.

Der Verlust des Geruchssinns bietet derzeit nur begrenzte Behandlungsmöglichkeiten, obwohl er erhebliche Auswirkungen auf Sicherheit, Ernährung und psychische Gesundheit hat. „Wir können den Geruchssinn nicht reparieren, ohne zu verstehen, wie er auf fundamentaler Ebene funktioniert", sagte Datta.

Forschende untersuchen nun, warum die Rezeptorstreifen in ihrer spezifischen Reihenfolge auftreten und ob ähnliche Muster auch beim Menschen existieren.

Diese Arbeit könnte zukünftige Therapien wie

Diese Arbeit könnte zukünftige Therapien wie Stammzelltherapien oder Gehirn-Computer-Schnittstellen zur Wiederherstellung des Geruchssinns leiten sowie damit verbundene Probleme wie ein erhöhtes Depressionsrisiko adressieren. „Der Geruch hat einen wirklich tiefgreifenden und weitreichenden Einfluss auf die menschliche Gesundheit; daher dient seine Wiederherstellung nicht nur dem Vergnügen und der Sicherheit, sondern auch dem psychischen Wohlbefinden", sagte Datta. „Ohne dieses Kartenwerk zu verstehen, sind wir verurteilt, bei der Entwicklung neuer Therapien zu scheitern." Referenz: „Ein räumlicher Code steuert die Auswahl olfaktorischer Rezeptoren und synchronisiert sensorische Karten in Nase und Gehirn", Tatsuya Tsukahara, Cyrus Tau, Dennis Kalloor, Rylin Lubash, Lakshanyaa Thamarai Kannan, Nell Klimpert, Mihaly Kollo, Martín Escamilla-Del-Arenal, Bogdan Bintu, Andreas Schaefer, Alexander Fleischmann, Thomas Bozza und Sandeep Robert Datta, 28.

April 2026, Cell. DOI: 10.1016/j.cell.2026.03.051 Zusätzliche Autoren der Publikation sind David Brann, Tatsuya Tsukahara, Cyrus Tau, Dennis Kalloor, Rylin Lubash, Lakshanyaa Kannan, Nell Klimpert, Mihaly Kollo, Martin Escamilla-Del-Arenal, Bogdan Bintu, Andreas Schaefer, Alexander Fleischmann und Thomas Bozza.

Die Forschung wurde finanziert durch die National Institutes of Health (Projektförderungen R01DC021669, R01DC021422, R01DC021965 und F31DC019017), den Yang Tan Collective an der Harvard University sowie durch ein Graduate Research Fellowship der National Science Foundation.