ในสัตว์มีกระดูกสันหลังโดยมาก ป่องรับกลิ่นเป็นส่วนหน้าสุด (rostral) ของสมอง ดังที่เห็นในหนูแต่ในมนุษย์ ป่องรับกลิ่นอยู่ที่ด้านล่างสุด (inferior) ของสมองป่องรับกลิ่นมีฐานและเครื่องคุ้มกันเป็นส่วนของกระดูกเอทมอยด์คือแผ่นกระดูกพรุน (cribriform plate) ซึ่งในสัตว์มีกระดูกสันหลัง จะเป็นตัวแยกป่องจากเยื่อรับกลิ่น (olfactory epithelium) แอกซอนจากเซลล์ประสาทรับกลิ่นที่เยื่อรับกลิ่นซึ่งบุบางส่วนของโพรงจมูก จะรวมตัวเป็นมัด ๆ ซึ่งรวม ๆ กันเรียกว่า ประสาทรับกลิ่น/ฆานประสาท (olfactory nerve) แล้ววิ่งผ่านแผ่นกระดูกพรุนไปยังโครงสร้างนิวโรพิลที่เรียกว่าโกลเมอรูลัสในป่องรับกลิ่น โดยไปสุดเป็นไซแนปส์ที่สื่อประสาทแบบเร้าด้วยกลูตาเมต

สำหรับข้อมูลขาออก เซลล์รีเลย์ที่เรียกว่าเซลล์ไมทรัลและ tufted cell จะเป็นตัวส่งสัญญาณกลิ่นออกจากป่องหลังจากการประมวลผลทางไซแนปส์กับ interneuron ต่าง ๆ ภายในป่องรวมทั้งเซลล์รอบโกลเมอรูลัส (periglomerular cell) และ granule cell โดยส่งสัญญาณกลิ่นไปยังส่วนต่าง ๆ ของเปลือกสมองส่วนการได้กลิ่น แม้เซลล์รีเลย์ทั้งสองจะส่งไปยังเป้าหมายต่างกันบ้าง คือ tufted cell จะส่งข้อมูลไปยัง anterior olfactory nucleus, olfactory tubercle, และ piriform cortex แต่เซลล์ไมทรัลจะส่งข้อมูลไปยังส่วนที่กล่าวเหล่านั้นด้วย และส่งไปยังอะมิกดะลาบวกกกับ entorhinal cortex อีกด้วย[6]

ป่องจะแบ่งออกสองส่วน คือ ป่องรับกลิ่นหลัก (main olfactory bulb) และป่องรับกลิ่นเสริม (accessory olfactory bulb) ป่องรับกลิ่นหลักมีหน้าที่รับกลิ่นทั่วไป ส่วนป่องรับกลิ่นเสริมทำงานขนานคู่กับป่องรับกลิ่นหลักโดยรับรู้ฟีโรโมน มนุษย์ไม่ปรากฏว่ามีส่วนที่สามารถจัดว่าเป็นป่องรับกลิ่นเสริมที่ทำงานได้

ชั้นต่าง ๆ

ป่องรับกลิ่นหลักมีโครงสร้างเซลล์ประสาทแบบเป็นชั้น ๆ เริ่มจากส่วนผิวไปถึงตรงกลางรวมทั้ง[7][2]

• ชั้นโกลเมอรูลัส ประกอบด้วยแอกซอนจากเซลล์ประสาทรับกลิ่น, เดนไดรต์หลัก (primary/apical) จากเซลล์ประสาทรีเลย์คือเซลล์ไมทรัลและ tufted cell, และตัวอินเตอร์นิวรอน คือเซลล์รอบโกลเมอรูลัส (periglomerular cell) ซึ่งเป็นตัวกำหนดขอบเขตของโกลเมอรูลัส บวกกับเดนไดรต์ของมัน
• External plexiform layer ประกอบด้วยเดนไดรต์ส่วนข้าง/ฐาน (lateral/basal/secondary) ของเซลล์ไมทรัล, ตัว tufted cell และเดนไดรต์ส่วนฐานของมัน, และเดนไดรต์จาก granule cell ที่เชื่อมกับเดนไดรต์อื่น ๆ ในชั้น
• ชั้นเซลล์ไมทรัล ประกอบด้วยตัวเซลล์ไมทรัล
• Internal plexiform layer ประกอบด้วยแอกซอนของเซลล์ไมทรัล
• Granule cell layer ประกอบด้วยตัว Granule cell

ป่องรับกลิ่นส่งข้อมูลกลิ่นจากจมูกไปยังสมอง ดังนั้น จึงเป็นโครงสร้างที่จำเป็นเพื่อได้กลิ่นโดยเป็นวงจรประสาทวงจรหนึ่ง ชั้นโกลเมอรูลัสจะได้รับข้อมูลแบบเร้าโดยตรงจากใยประสาทนำเข้าซึ่งเป็นมัดแอกซอนจากเซลล์ประสาทรับกลิ่น (olfactory receptor neuron) ประมาณ 12 ล้านตัวในเยื่อเมือกรับกลิ่น (olfactory mucosa) ซึ่งอยู่ในส่วนหนึ่งของช่องจมูกมนุษย์ในซีกร่างกายเดียวกัน[8]ปลายของแอกซอนจะรวมกลุ่มที่โครงสร้างนิวโรพิลรูปกลมซึ่งเรียกว่า glomerulus (พหูพจน์ glomeruli)ซึ่งใหญ่ประมาณ 100-200 ไมโครเมตรและอยู่ติดใต้ผิวของป่องรับกลิ่น[7][2]

เซลล์รอบโกลเมอรูลัสและ granule cell เป็นเซลล์ประสาทในสมองส่วนหน้าประเภทที่สามารถสร้างทดแทนขึ้นใหม่ได้ตลอดชีวิต ซึ่งเป็นคุณสมบัติของเซลล์ประสาทน้อยประเภท[7]

โกลเมอรูลัส

เซลล์รับกลิ่นแต่ละตัวจะส่งแอกซอนไปยังโกลเมอรูลัสอันเดียวเท่านั้นโดยเชื่อมกับเดนไดรต์ของทั้งเซลล์รีเลย์และอินเตอร์นิวรอน ส่วนเซลล์รีเลย์คือเซลล์ไมทรัลและ tufted cell ก็จะส่งเดนไดรต์หลักไปยังโกลเมอรูลัสเดียวเช่นกัน แต่สำหรับโกลเมอรูลัสแต่ละตัว จะมีแอกซอนจากเซลล์รับกลิ่นจำนวนเป็นพัน ๆ ที่แสดงออกหน่วยรับกลิ่นประเภทเดียวเท่านั้น เทียบกับเดนไดรต์จากเซลล์รีเลย์เพียง 40-50 ตัว เป็นการลดจำนวนเซลล์ที่ส่งสัญญาณกลิ่นต่อ ๆ กันเป็นร้อยเท่า[2]

เซลล์รับกลิ่นที่แสดงออกหน่วยรับกลิ่นประเภทเดียวกันจะส่งแอกซอนไปยังโกลเมอรูลัสไม่กี่อันในข้างทั้งสองของป่องรับกลิ่น (ปกติเป็นคู่) โดยตำแหน่งของโกลเมอรูลัสเช่นนี้ในป่องรับกลิ่นทั้งสองข้างจะสมมาตรกัน และตำแหน่งเช่นนี้จะคล้ายกันในระหว่างสัตว์แต่ละตัว ส่วนอินเตอร์นิวรอนคือเซลล์รอบโกลเมอรูลัสจะได้รับข้อมูลขาเข้าแบบเร้าจากเซลล์รับกลิ่น และสื่อประสาทแบบยับยั้งผ่านไซแนปส์แบบเดนไดรต์-เดนไดรต์ กับเซลล์รีเลย์ทั้งสองชนิดภายในโกลเมอรูลัสเดียวกันหรือบางทีในโกลเมอรูลัสข้าง ๆ ด้วย ซึ่งอาจช่วยปรับข้อมูลกลิ่น[2]

โครงสร้างเช่นนี้ในป่องรับกลิ่นอาจมีประโยชน์หลายอย่างคือ[2]

1. เป็นการรวมสัญญาณกลิ่นจากหน่วยรับกลิ่นประเภทเดียวกันเพื่อส่งต่อโดยเซลล์รีเลยไม่กี่ตัว จึงอาจช่วยให้ได้กลิ่นอ่อน ๆ ได้ดี
2. ตำแหน่งของโกลเมอรูลัสเป็นคู่หรือหลายตัวที่ได้รับข้อมูลจากหน่วยรับกลิ่นประเภทเดียวกันจะไม่เปลี่ยนตลอดชีวิต แม้เซลล์ประสาทรับกลิ่นและแอกซอนของมันจะต้องทดแทนใหม่เรื่อย ๆ นี่จึงเป็นแผนที่กลิ่นที่สามารถใช้เข้ารหัสกลิ่นได้อย่างคงที่ตลอดชีวิต ดังนั้น สัตว์จึงสามารถจำกลิ่นที่เคยประสบในอดีตนาน ๆ ได้
3. การสื่อสัญญาณแบบยับยั้งจากเซลล์รอบโกลเมอรูลัสและ granule cell อาจช่วยทำให้ได้กลิ่นชัดขึ้นโดยระงับการส่งสัญญาณกลิ่นพื้นฐานที่อ่อน และเน้นสัญญาณกลิ่นที่ชัดกว่าเมื่อส่งสัญญาณต่อไปยังเปลือกสมองส่วนการได้กลิ่น

ชั้นโกลเมอรูลัสของป่องรับกลิ่นเป็นระดับแรกที่แปลผลข้อมูลกลิ่นผ่านไซแนปส์[9]เพราะกลิ่นต่าง ๆ ที่สัมพันธ์อย่างใกล้ชิดดูเหมือนจะทำให้โกลเมอรูลัสใกล้ ๆ กันทำงาน ชั้นนี้จึงอาจเป็นแผนที่ที่จัดตามโครงสร้างทางเคมีของโมเลกุลกลิ่น เช่น ตามหมู่ทำหน้าที่ (functional group) และตามความยาวของโซ่คาร์บอนเป็นต้นแผนที่จะแบ่งออกเป็นกลุ่ม ๆ คือเป็นโกลเมอรูลัสที่คล้าย ๆ กัน และดังนั้น จะทำงานตอบสนองต่อกลิ่นที่คล้าย ๆ กันแผนที่ของชั้นโกลเมอรูลัสอาจใช้เพื่อการรับรู้กลิ่นในเปลือกสมองส่วนการรู้กลิ่น (olfactory cortex) ที่ประมวลผลในขั้นต่อ ๆ ไป[10]

โกลเมอรูลัสที่ได้ข้อมูลจากหน่วยรับกลิ่นชนิดเดียวกันจะตอบสนองต่อกลิ่นเป็นบางอย่างกลิ่นหนึ่ง ๆ จะทำให้โกลเมอรูลัสหลายกลุ่มทำงานกลิ่นที่แรงเพิ่มขึ้นจะเพิ่มการทำงานของโกลเมอรูลัสหนึ่ง ๆ แต่ก็ยังเพิ่มจำนวนโกลเมอรูลัสที่ทำงานด้วย[7]กลุ่มโดยเฉพาะกลุ่มหนึ่งสัมพันธ์กับกลิ่นเหม็นเน่า ซึ่งเป็นคุณสมบัติพิเศษทางเคมีซึ่งอาจวิวัฒนาการเกิดขึ้นเพื่อช่วยระบุอาหารที่ไม่ควรกินอีกต่อไป

โกลเมอรูลัสจำนวนน้อยดูเหมือนจะตอบสนองต่อกลิ่นบริสุทธิ์ต่างหาก ๆ ดังนั้น ก็น่าจะหวังได้ว่า โกลเมอรูลัสจำนวนมากจะตอบสนองต่อกลิ่นธรรมชาติซึ่งเป็นสารประกอบที่ซับซ้อน เช่น กลิ่นกาแฟ ผลไม้เป็นต้น แต่ปรากฏว่า แม้สำหรับกลิ่นธรรมชาติ ก็ยังเป็นโกลเมอรูลัสจำนวนน้อยที่ตอบสนอง เพราะฉะนั้น ระบบรับกลิ่นดูเหมือนจะตอบสนองต่อแค่สารเคมีหลัก ๆ ในกลิ่นธรรมชาติหนึ่ง ๆ เท่านั้น เป็นกระบวนการที่สามารถเรียกได้ว่า การเข้ารหัสแบบใช้โครงสร้างน้อยส่วน (sparse coding)[7] และเพราะมีกลุ่มโกลเมอรูลัสที่ตอบสนองต่อกลิ่น ๆ หนึ่งอย่างเป็นรูปแบบ นี่ก็สามารถเรียกได้ว่า การเข้ารหัสเชิงผสม (combinational coding)[11]

External plexiform layer

การแปลผลขั้นต่อไปในป่องรับกลิ่นเกิดที่ชั้น external plexiform layer ซึ่งอยู่ระหว่างชั้นโกลเมอรูลัสและชั้นเซลล์ไมทรัลแม้ชั้นนี้จะมีเซลล์ประสาทแบบแอสโทรไซต์, interneuron, และเซลล์ไมทรัลบ้างแต่ก็มีตัวเซลล์ไม่มากเพราะเป็นเดนไดรต์ของเซลล์ไมทรัลและ granule cell โดยมาก[12]

ในชั้น External plexiform เซลล์รีเลย์คือเซลล์ไมทรัลและ tufted cell จะมีเดนไดรต์ด้านข้างที่เชื่อมกับเดนไดรต์ของ granule cell โดยเซลล์รีเลย์จะส่งสัญญาณแบบเร้า และ granule cell จะส่งสัญญาณแบบยับยั้ง เป็นโครงสร้างที่อำนวยการป้อนกลับสัญญาณเชิงลบ (negative feedback)[2]

Granule cell

มี interneuron มากมายหลายประเภทในป่องรับกลิ่นรวมทั้งเซลล์รอบโกลเมอรูลัส (periglomerular cell) ซึ่งมีไซแนปส์อยู่ทั้งในโกลเมอรูลัสเดียวกันและต่าง ๆ กัน และมี granule cell ซึ่งมีไซแนปส์กับเซลล์รีเลย์คือเซลล์ไมทรัลและ tufted cellชั้น granule cell เป็นชั้นลึกที่สุดของป่องรับกลิ่นซึ่งประกอบด้วย granule cell ที่ส่งเดนไดรต์ไปสุดเป็นไซแนปส์กับเดนไดรต์ของเซลล์รีเลย์ในชั้น external plexiform[13]

granule cell ในป่องรับกลิ่นปกติของสัตว์มีกระดูกสันหลังจะไม่มีแอกซอนและสื่อประสาทโดยกาบาแต่ละเซลล์จะมีเดนไดรต์ส่วนฐานสั้น ๆ และเดนไดรต์ส่วนยอดยาวอันหนึ่งที่ยื่นไปทาง granule cell layer เข้าไปในชั้นเซลล์ไมทรัลเดนไดรต์จะไปยุติเป็นสาขาต่าง ๆ ภายในชั้น external plexiform พร้อมกับเดนไดรต์ต่าง ๆ ของเซลล์รีเลย์ที่เป็นส่วนของ olfactory tract[14]ในป่องรับกลิ่นของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม granule cell จะสามารถรับและส่งข้อมูลภายใน spine ของเดนไดรต์ที่ใหญ่[15]

granule cell เป็นเซลล์สื่อสัญญาณแบบกาบาซึ่งมีจำนวนมากที่สุดในป่อง การส่งสัญญาณแบบยับยั้งของเซลล์มีบทบาทที่ขาดไม่ได้ในการประมวลข้อมูลกลิ่นของป่อง[16]มีข้อมูลแบบเร้าขาเข้าสองแบบที่ granule cell ได้รับคือข้อมูลที่ได้จากหน่วยรับความรู้สึกแบบ AMPA receptor และแบบ NMDA receptorซึ่งช่วยให้เซลล์สามารถควบคุมการประมวลผลของป่องรับกลิ่น[16]เซลล์ยังพบว่าสำคัญต่องการสร้างความจำที่เชื่อมกับกลิ่น[17]