Investigadores de Estados Unidos han creado por primera vez una firma eléctrica que, en animales de laboratorio, la perciben como un olor en el bulbo olfativo, a pesar de que no existe, antes de enviar la señal al cerebro.
Así, pudieron manipular el tiempo y el orden de la señalización nerviosa relacionada e identificar cuáles fueron los cambios más importantes para que estos roedores pudieran identificar con procesión el olor sintético.
Edmund Chong, investigador principal de este estudio que hoy publica Science, explica que “decodificar cómo el cerebro distingue los olores es complicado, en parte, porque a diferencia de otros sentidos como la vista, todavía no se conocen los aspectos más importantes de los olores individuales”.
“En el reconocimiento facial, por ejemplo, el cerebro -añade- puede reconocer a las personas basándose en señales visuales, como los ojos, incluso sin ver la nariz y los oídos de alguien. Pero estas características distintivas, según lo registrado por el cerebro, aún no se han encontrado para cada olor”.
Los resultados de este trabajo se refieren al bulbo olfativo, que está detrás de la nariz tanto en animales como en personas. 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 haces que terminan en los nervios en el bulbo llamados glomérulos y, luego, a las células cerebrales.
Activación de glomérulos únicos para cada olor
Los científicos saben que el momento y el orden de activación de los glomérulos son únicos para cada olor, con señales que posteriormente se transmiten a la corteza cerebral, que controla cómo un animal percibe, reacciona y recuerda un olor.
Sin embargo, debido a que los olores pueden variar con el tiempo y mezclarse con otros, los investigadores se han centrado hasta ahora en rastrear con precisión un solo signo de olor en varios tipos de neuronas.
Para 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.
Más tarde, entrenaron a los roedores 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. Les dieron, como recompensa, agua solo cuando percibieron el olor correcto y presionaron un dispositivo.
Cuando los ratones empujaron la palanca después de la activación de un conjunto diferente de glomérulos (simulación de un olor diferente), no recibieron agua. Usando este modelo, estos científicos cambiaron el tiempo y la combinación de los glomérulos activados y observaron cómo cada alteración impactaba la percepción de un ratón como se reflejaba en un comportamiento: la precisión con la que actuaba sobre la señal de olor sintético para obtener la recompensa.
El cerebro convierte la información sensorial en un olor
Específicamente, descubrieron que cambiar cuál de los glomérulos dentro de cada conjunto que define el olor se activó primero condujo a una caída de hasta un 30% en la capacidad de un ratón para detectar correctamente una señal de olor y, de esta forma, obtener agua.
Los cambios en los últimos glomérulos en cada conjunto se produjeron con tan solo una disminución del 5% en la detección precisa de olores.
El momento de las activaciones de los glomérulos trabajó en conjunto “como las notas en una melodía”, dicen los investigadores, con retrasos o interrupciones en las primeras notas de precisión degradante.
El control estricto en su modelo sobre cuándo, cuántos y qué receptores y glomérulos se activaron en los ratones, permitió a los científicos examinar muchas variables e identificar las características de olor que 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”, asegura Dmitry Rinberg, miembro de este equipo.
Rinberg, profesor asociado de NYU Langone y de su Instituto de Neurociencia, detalla 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.
“Estos resultados -concluye- identifican por primera vez un código sobre cómo el cerebro convierte la información sensorial en percepción de algo, en este caso un olor”.
En este estudio, financiado por los Institutos Nacionales de Salud (INH) de Estados Unidos, participaron también los científicos italianos Mónica Moroni y Stefano Panzeri, del Instituto di Tecnologia, en Rovereto.
