¿Cómo distinguen los seres humanos y otros animales el olor del marisco podrido o el tentador encanto de un plátano maduro? Una nueva investigación de la New York University Langone Health y sus colegas utiliza olores creados artificialmente para ayudar a revelar la intrincada cadena de eventos que permiten distinguir un olor de otro. Los resultados se publican hoy en Science.
En las profundidades de la nariz hay millones de neuronas sensoriales que, junto con nuestros ojos y oídos, ayudan a conjurar el mundo que nos rodea. Cuando son estimuladas por una sustancia química con olor, o un odorante, envían impulsos nerviosos a miles de grupos de neuronas en los glomérulos, que conforman el bulbo olfativo, el centro del olfato del cerebro. Se sabe que diferentes patrones de activación glomerular generan la sensación de olores específicos. La activación de un conjunto de glomérulos provoca la percepción de piñas; la activación de otro evoca los pepinillos.
A diferencia de otras sensaciones, como la vista y el oído, los científicos no saben qué cualidades de un olor concreto utiliza el cerebro para percibirlo. Cuando uno ve la cara de una persona, puede recordar los ojos, lo que le ayuda a reconocer a ese individuo en el futuro. Pero las orejas y la nariz podrían ser menos importantes en la forma en que el cerebro representa a esa persona. Los autores del nuevo estudio trataron de identificar los rasgos distintivos que intervienen en la formación de la representación de los olores en el cerebro.
Para ello, utilizaron una técnica llamada optogenética para activar glomérulos en ratones. La optogenética utiliza la luz para estimular neuronas específicas en el cerebro. Y puede ayudar a determinar la función de regiones cerebrales concretas.
Al activar ciertos patrones de actividad en los glomérulos, los investigadores generaron «olores sintéticos» que los ratones percibieron como reales. Primero entrenaron a los roedores para que reconocieran el encendido de seis glomérulos específicos, lo que les hizo percibir un olor desconocido para los investigadores. Los ratones recibían una recompensa de agua cuando reconocían el olor correcto y recibían agua de un surtidor. Cuando se activaban otros glomérulos -que generaban un olor diferente- no había recompensa.
Los autores del estudio alteraron entonces el momento y la mezcla de glomérulos activados y observaron cómo hacerlo afectaba al comportamiento de los ratones. Este paso les permitió determinar la importancia de cada glomérulo para reconocer con precisión el olor. Un glomérulo determinado, en efecto, actúa como su propio mini órgano sensorial dentro del bulbo olfativo.
Descubrieron que la secuencia de activación glomerular era crucial para la percepción del olor. Cuando cambiaron el glomérulo que se activaba primero, los ratones demostraron una caída del 30 por ciento en la capacidad de percibir el olor correcto. Cuando cambiaron el último en activarse, sólo hubo una reducción del 5 por ciento en la capacidad de detección.
«Creamos un patrón de activación artificial, o un olor artificial, y entrenamos a los ratones para que lo reconocieran», explica el autor principal del trabajo, Dmitry Rinberg, neurocientífico de la Universidad de Nueva York Langone. «Luego modificamos ese patrón para ver qué pistas eran más importantes para formar una percepción del mismo. La cuestión es que no tenemos ni idea de lo que los ratones están oliendo realmente: si es una manzana o una naranja, si apesta, si es agradable…»
Rinberg compara la percepción del olor con la melodía de una canción: Las notas -en este caso, representando a los glomérulos activados- son importantes. Pero sin el ritmo adecuado, la canción, o la experiencia perceptiva, se desmorona. Cambiar la séptima nota de una melodía puede ser imperceptible. Pero si se cambian las dos primeras, la melodía puede ser totalmente nueva. Cuando olemos, no se trata sólo de qué glomérulos se activan, sino también de qué secuencia temporal siguen.
El profesor de biología de la Universidad de Harvard Venkatesh N. Murthy, especializado en la neurociencia del olfato y que no participó en el estudio, señala que hay un gran número de pruebas que relacionan los patrones de activación glomerular con la percepción del olor. La incertidumbre ha sido si las regiones cerebrales superiores «leen» estos patrones de activación para identificar un olor, así como la importancia del orden de activación. «Rinberg y sus colegas demuestran que el orden de activación es importante», dice, «y, además, que las neuronas activadas más tempranamente son más importantes para la identificación del olor que las neuronas que se activan más tarde». En la analogía de la canción, es como si las primeras notas fueran clave para identificar la pieza (¡piensa en la Quinta de Beethoven!)»
Rinberg espera llevar su investigación más profundamente en el cerebro para ver cómo otras regiones del órgano ayudan a percibir los olores y los objetos una vez que reciben la información del bulbo olfativo. «Estamos un pequeño paso más cerca de la película Matrix», bromea. La película presenta un mundo cedido a ordenadores inteligentes que relegan a los humanos a una realidad simulada compartida y creada en sus cerebros, de forma similar a como los investigadores idearon un olor artificial. «En cierto sentido, hemos recreado la película con el olor», añade Rinberg.