Los científicos han descifrado cómo los cerebros de los mamíferos perciben los olores -a pesar de que los olores, en realidad, no existen- y distinguen uno de entre miles. En experimentos en ratones, los investigadores de la NYU Grossman School of Medicine (EE. UU.) crearon por primera vez una firma eléctrica que se percibe como un olor en el centro de procesamiento del olfato del cerebro, el bulbo olfativo.
Es decir, crearon un estímulo cerebral imitando la sensación de un olor determinado. Éste, por su carácter artificial, podía ser manipulado en tiempo y orden para poder identificar qué cambios fueron más importantes para la capacidad de los ratones para identificar con precisión el «olor sintético». Algo así como una «melodía» cerebral relacionada con el olfato que permite saber cómo los cerebros de los mamíferos reconocen un olor específico.
Muchos olores
«Decodificar cómo el cerebro distingue los olores es complicado, en parte, porque a diferencia de otros sentidos como la visión, todavía no conocemos los aspectos más importantes de los olores individuales», explica el investigador principal del estudio, Edmund Chong, MS, estudiante de doctorado en NYU Langone Health. «En el reconocimiento facial, por ejemplo, el cerebro 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», afirma.
Los resultados del estudio, publicado en la revista «Science», se centran en el bulbo olfativo, situado justo detrás de la nariz en los mamíferos, incluisos los humanos. Estudios anteriores ya habían 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 los nervios en el bulbo, llamados glomérulos. Desde ahí, se transmiten a las células cerebrales (neuronas).
Se sabe 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 existe un escollo bastante importante: los olores pueden variar con el tiempo y mezclarse con otros, por lo que aislar con precisión un solo signo de olor en varias neuronas ha sido un reto científico durante mucho tiempo.
El experimento
Para el nuevo estudio, los investigadores utilizaron ratones genéticamente modificados para que sus células brillaran al activarse, una ténica llamada optogenética. Después, se entrenó a los ratones para reconocer una señal generada por la activación de la luz de seis glomérulos, que se asemejan a un patrón evocado por un olor. Es decir, se provocaba en el bulbo olfativo la sensación de que se estaba oliendo algo concreto, y los investigadores podían ver la reacción cerebral del ratón. Además, se les daba una recompensa solo cuando percibieron el «olor» correcto y presionaban una palanca. Si los ratones empujaban la palanca después de la activación de un conjunto diferente de glomérulos (que simulaban un olor diferente), no recibían recompensa.
Usando este modelo, los investigadores cambiaron el tiempo y la combinación de los glomérulos activados -es decir, activando una sucesión u otra de activación de los glomérulos creaban la sensación de un olor u otro en el cerebro de los ratones- y observaron cómo cada cambio tenía un impacto en la percepción de cada ratón y se reflejaba en un comportamiento distinto: presionar o no la palanca.
No es lo mismo el principio que el final de la «canción»
Específicamente, los investigadores descubrieron que cambiar el primero de los glomérulos que activaba la sensación del supuesto olor -recordemos que en cada experiencia se activaban seis- condujo a una caída de hasta un 30% de la capacidad del ratón para detectar un olor correctamente y accionar la palanca. Por el contrario, los cambios en los últimos glomérulos solo hicieron bajar la eficacia de la capacidad de los ratones en un 5%.
«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», explica el investigador principal del estudio y neurobiólogo Dmitry Rinberg. Es decir, este método utiliza una suerte de pautas musicales, variando el tipo de notas y el «tempo» de la pieza para poder definir cada uno de los olores como si fuera una canción.
Rinberg, profesor asociado de NYU Langone y su Instituto de Neurociencia, explica 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 de 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 de cómo el cerebro extrae información sensorial para evocar el comportamiento».
Lo que la nariz nos puede enseñar contra el coronavirus
Y este avance no solo nos acerca a comprender el funcionamiento del olfato en los mamíferos, sino que puede aplicarse en casos concretos, como nuevos avances en la lucha contra la actual pandemia de coronavirus que asola el planeta.
«Descifrar cómo funciona el sentido del olfato ha recibido recientemente un nuevo giro interesante por dos razones: un síntoma temprano robusto de Covid-19 es una pérdida del sentido del olfato, y los animales entrenados pueden potencialmente ser entrenados para detectar enfermedades», afirma otro de los autores principales, Edmund Chong. «Por lo tanto, una mejor comprensión de los mecanismos del olfato puede ayudar potencialmente al diseño de herramientas poderosas para la detección y el tratamiento de enfermedades durante una pandemia».