El cerebro es capaz de distinguir y reconocer personas basándose en señales visuales como los ojos, incluso si la nariz u orejas de la persona no se pueden ver. ¿Existen estas características distintivas relacionadas a los olores? ¿Cómo diferencia el cerebro entre olores? En experimentos con ratones, los investigadores de la Facultad de Medicina Grossman de la NYU crearon una firma eléctrica que se percibe como un olor en el el bulbo olfativo (centro de procesamiento de olores del cerebro) a pesar de que el olor no existe (Chong et al., 2020).
Debido a que la señal de simulación de olores fue hecha por el hombre, los investigadores pudieron manipular el tiempo y el orden de la señalización nerviosa relacionada e identificar qué cambios fueron más importantes en la capacidad de los ratones para identificar con precisión el “olor sintético.”
Los resultados se centran en el bulbo olfatorio, que está detrás de la nariz en animales y humanos. Estudios anteriores han demostrado que las moléculas en el aire vinculadas a los olores activan las células receptoras que recubren la nariz para enviar señales eléctricas a los paquetes que terminan en los nervios en el bulbo llamados glomérulos, y luego a las células cerebrales (neuronas).
Explican los investigadores que el momento y el orden de activación de los glomérulos son únicos para cada olor, con señales que luego se transmiten a la corteza cerebral, que controla cómo un animal percibe, reacciona y recuerda un olor. Pero debido a que los olores pueden variar con el tiempo y mezclarse con otros, los científicos han luchado hasta ahora para rastrear con precisión un solo signo de olor en varios tipos de neuronas.
En este estudio, los investigadores diseñaron experimentos basados en la disponibilidad de ratones genéticamente modificados por otro laboratorio para que sus células cerebrales pudieran activarse al iluminarlos, una técnica llamada optogenética. A continuación, entrenaron a los ratones para que reconocieran una señal generada por la activación de la luz de seis glomérulos, conocidos por parecerse a un patrón provocado por un olor, dándoles una recompensa de agua solo cuando percibieron el “olor” correcto y presionaron una palanca.
Si los ratones empujaban la palanca después de la activación de un conjunto diferente de glomérulos (simulación de un olor diferente), no recibían agua. Usando este modelo, los investigadores cambiaron el tiempo y la combinación de los glomérulos activados, y observaron cómo cada cambio impactaba la percepción de un ratón reflejada en un comportamiento: la precisión con la que actuaba sobre la señal de olor sintético para obtener la recompensa.
Específicamente, los investigadores encontraron que cambiar uno de los glomérulos dentro de cada conjunto que define el primer olor activado condujo a una caída de hasta un 30 por ciento en la capacidad del ratón para detectar correctamente una señal de olor y obtener agua. Los cambios en los últimos glomérulos en cada conjunto se produjeron con tan solo una disminución del 5 por ciento en la detección precisa de olores.
El momento de las activaciones de los glomérulos funcionó en conjunto “como las notas en una melodía,” dicen los investigadores, con demoras o interrupciones en las primeras “notas” que degradan la precisión. El control estricto en su modelo sobre cuándo, cuántos y qué receptores y glomérulos se activaron en los ratones, permitió al equipo examinar muchas variables e identificar qué características de olor destacaban.
“Ahora que tenemos un modelo para desglosar el tiempo y el orden de activación de los glomérulos, podemos examinar el número mínimo y el tipo de receptores que necesita el bulbo olfativo para identificar un olor particular,” dice el doctor Dmitry Rinberg, neurobiólogo e investigador principal del estudio
Rinberg, profesor asociado de NYU Langone y su Instituto de Neurociencia, dice que se sabe que la nariz humana tiene unos 350 tipos diferentes de receptores de olor, mientras que los ratones, cuyo sentido del olfato es mucho más especializado, tienen más de 1,200.
“Nuestros resultados identifican por primera vez un código sobre cómo el cerebro convierte la información sensorial en percepción de algo, en este caso un olor,” agrega Rinberg. “Esto nos acerca a responder la larga pregunta en nuestro campo sobre cómo el cerebro extrae información sensorial para evocar el comportamiento.”
Referencia bibliográfica: Chong, E., Moroni, M., Wilson, C., Shoham, S., Panzeri, S., & Rinberg, D. (2020). Manipulating synthetic optogenetic odors reveals the coding logic of olfactory perception. Science, 368(6497). https://doi.org/10.1126/science.aba2357
Fuente: Science Daily
