میکروتوموگرافی کامپیوتری (میکرو سی‌تی) یک روش تصویربرداری پیشرفته و غیرمخرب است که ساختار داخلی اجسام را مشابه سی‌تی اسکن بالینی اما در مقیاس کوچکتر و با قدرت تفکیک بسیار بالاتر به صورت سه‌بعدی به تصویر می‌کشد. پژوهشگران می‌توانند با تصویربرداری از ساختارهای موجود در بدن موجودات زنده مانند پستانداران و آنالیز نتایج به دست آمده، به نحوه‌ی عملکرد این ساختارهای پیچیده پی ببرند.
گربه چگونه تشخیص می‌دهد که چه چیزی را بو می‌کشد؟ کشف راز عملکرد پیچیده‌ی ساختار بینی گربه با استفاده از میکرو سی‌تی
بر اساس مطالعه‌ای که در ماه ژوئن 2023 درPLOS computational Biology منتشر شد، پژوهشگران دانشگاه ایالت اوهایو با انجام تصویربرداری میکرو سی‌تی از سر گربه و شناسایی انواع بافت در سراسر حفره‌ی بینی توانسته‌اند یک مدل کامپیوتری سه بعدی ایجاد و چگونگی جریان یافتن هوای حاوی بوهای رایج غذای گربه را در ساختارهای پیچ‌خورده‌ی آن شبیه‌سازی کنند. آنها دریافتند که هوا به دو جریان تقسیم می‌شود، یکی که تمیز و مرطوب می‌شود و دیگری، بو را سریع و به طور موثر به سیستم مسئول بویایی می‌رساند.
در اصل، محققان پیشنهاد می‌کنند که بینی گربه به عنوان یک کروماتوگرافی گازی (ابزاری که در آزمایشگاه، مواد شیمیایی را به شکل تبخیر شده شناسایی و جدا می‌کند) بسیار کارآمد و دو منظوره عمل می‌کند. در واقع، بینی گربه در این کار آنقدر کارآمد است که ساختار آن می‌تواند الهام بخش بهبود کروماتوگراف‌های گازی‌ای باشد که امروزه مورد استفاده قرار می‌گیرند. کای ژائو، استادیار گوش و حلق و بینی در دانشکده پزشکی ایالت اوهایو و نویسنده‌ی ارشد این مقاله گفته است: « برای پستانداران، بویایی در یافتن طعمه، شناسایی خطر، یافتن منابع غذایی و ردیابی محیط بسیار مهم است. این یک سیستم بویایی شگفت انگیز است و من فکر می‌کنم به طور بالقوه راه‌های مختلفی برای تکامل آن وجود دارد.»
آزمایشگاه ژائو پیش از این مدل‌هایی از بینی موش و انسان را برای مطالعه‌ی الگوهای جریان هوا ایجاد کرده بود، اما مدل ایجاد شده از بینی گربه بر اساس داده‌های میکرو سی‌تی با وضوح بالا و آزمایش‌های شبیه‌سازی، پیچیده‌ترینِ آنها تا به امروز است.در طی یک استنشاق شبیه‌سازی شده، محققان دو ناحیه‌ی مجزا از جریان هوا را مشاهده کردند؛ یکی هوای تنفسی که فیلتر می‌شود و به آرامی بالای سقف دهان در مسیر خود به سمت ریه‌ها پخش می‌شود و دیگری جریان جداگانه‌ای که حاوی مواد معطر است و به سرعت از طریق یک گذرگاه مرکزی به طور مستقیم به ناحیه‌ی بویایی، پشت حفره‌ی بینی حرکت می‌کند. آنالیز انجام شده هم محل جریان و هم سرعت حرکت آن را از طریق شاخک‌ها (ساختارهای استخوانی داخل بینی) در نظر گرفته است.ژائو گفت: «برای تشخیص بسیار سریع بو، یک شاخه وجود دارد که بو را با سرعت بالا منتقل می‌کند و به طور بالقوه امکان تشخیص سریع را به جای منتظر ماندن برای فیلتر شدن هوا از طریق ناحیه‌ی تنفسی فراهم می‌کند.» (اگر هوا پاکسازی شده باشد، ممکن است بیشتر بو را از دست بدهید و روند کند شود.)
این شبیه‌سازی همچنین نشان داد که هوایی که به ناحیه‌ی بویایی منتقل می‌شود، پس از رسیدن به آنجا در کانال‌های موازی به گردش در می‌آید.این مطالعه، اولین مطالعه‌ای است که تفاوت کروماتوگرافی گازی بین پستانداران و سایر گونه‌ها را کمّی می‌کند. ژائو و همکارانش تخمین می‌زنند که بینی گربه در تشخیص بو بیش از 100 برابر موثرتر از بینی دوزیستان در جمجمه‌ای با اندازه مشابه عمل می‌کند و یک نظریه‌ی کروماتوگرافی گازی ارائه دادند: ساختارهای پیچ‌خورده‌ی بویایی موازی که از جریان پرسرعت تغذیه می‌شوند، طول موثر مسیر جریان را افزایش می‌دهند و در عین حال سرعت جریان هوای موضعی را برای پردازش بهتر بو کاهش می‌دهند. ژائو در انتها گفت: «ما چیزهای زیادی در مورد بینایی و شنوایی می‌دانیم، اما در مورد بینی اطلاعات زیادی نداریم. این پژوهش می‌تواند به درک بیشتر مسیرهای تکاملی پشت ساختارهای مختلف بینی و هدف عملکردی آنها منجر شود.»
