The Brain Interprets Smell like the Notes of a Song

How do human and other animals distinguish between the cheell of roting seafood or the seding allure of a madureureurea banana? Novas pesquisas na Universidade de Nova Iorque Langone Health e os seus colegas utilizam odores criados artificialmente para ajudar a revelar a intrincada cadeia de eventos que permitem distinguir um odor de outro. Os resultados foram publicados hoje em Science.

Nos recessos profundos do nariz estão milhões de neurónios sensoriais que, juntamente com os nossos olhos e ouvidos, ajudam a conjurar o mundo à nossa volta. Quando estimulados por um químico com cheiro, ou odor, enviam impulsos nervosos a milhares de aglomerados de neurónios nos glomérulos, que constituem o bolbo olfactivo, o centro olfactivo do cérebro. São conhecidos diferentes padrões de activação glomerular que geram a sensação de odores específicos. A queima de um conjunto de glomérulos provoca a percepção de ananás; a queima de outro evoca pickles.

Não se conhecem outras sensações, como a visão e a audição, os cientistas não sabem quais as qualidades de um odor particular que são utilizadas pelo cérebro para o perceber. Quando se vê o rosto de uma pessoa, pode-se lembrar dos olhos, o que nos ajuda a reconhecer esse indivíduo no futuro. Mas os ouvidos e o nariz podem ser menos importantes na forma como o cérebro representa essa pessoa. Os autores do novo estudo procuraram identificar características distintivas envolvidas na formação da representação de odores no cérebro.

Para o fazer, utilizaram uma técnica chamada optogenética para activar glomérulos em ratos. A optogenética utiliza a luz para estimular neurónios específicos no cérebro. E pode ajudar a determinar a função de determinadas regiões cerebrais.

Ao activar certos padrões de actividade em glomérulos, os investigadores geraram “cheiros sintéticos” que os ratos percebiam como reais. Primeiro treinaram os roedores para reconhecerem a activação de seis glomérulos específicos, fazendo-os perceber um odor que era desconhecido pelos investigadores. Os ratos receberam uma recompensa pela água quando reconheceram o cheiro correcto e receberam água de um bico. Quando outros glomérulos eram activados – gerando um odor diferente – não havia recompensa.

Os autores do estudo alteraram então o momento e a mistura de glomérulos activados e observaram como isso afectava o comportamento dos ratos. Este passo permitiu-lhes determinar a importância de cada glomérulo para o reconhecimento exacto do cheiro. Um dado glomérulo, com efeito, actua como o seu próprio mini-órgão sensorial dentro do bolbo olfactivo.

p> Descobriram que a sequência de activação glomerular era crucial para a percepção do odor. Quando mudaram o glomérulo activado primeiro, os ratos demonstraram uma queda de 30% na capacidade de sentir o odor correcto. Quando mudaram o último activado, houve apenas uma redução de 5% na capacidade de detecção.

“Criámos um padrão de activação artificial, ou cheiro artificial, e treinámos os ratos para o reconhecerem”, explica o autor sénior do artigo, Dmitry Rinberg, um neurocientista da N.Y.U.Langone. “Depois modificámos esse padrão para ver quais as pistas mais importantes para formar uma percepção do mesmo. A questão é que não temos ideia do que os ratos cheiram realmente – se é uma maçã ou uma laranja, se cheira mal, se é agradável””

Rinberg gosta da percepção do cheiro à melodia de uma canção: As notas – neste caso, representando glomérulo-activado – são importantes. Mas sem o momento certo, a canção, ou a experiência perceptiva, desmorona-se. A alteração da sétima nota de uma melodia pode ser imperceptível. Trocar as duas primeiras pode resultar numa nova melodia. Quando cheiramos, não se trata apenas de que glomérulos são activados, mas também da sequência temporal que seguem.

professor de biologia da Universidade de Harvard Venkatesh N. Murthy, especialista em neurociência do olfacto e que não esteve envolvido no estudo, salienta que existe um grande conjunto de provas relacionadas com os padrões de activação glomerular para a percepção olfactiva. A incerteza tem sido se as regiões cerebrais superiores “lêem” estes padrões de activação para identificar um odor, bem como o quão importante é a ordem de activação. “Rinberg e colegas mostram que o timing é importante”, diz ele, “e, além disso, que os neurónios activados mais cedo são mais importantes para a identificação do odor do que os neurónios que são activados mais tarde”. Na analogia da canção, é como se as primeiras notas fossem a chave para identificar a peça (pense no quinto de Beethoven!)”

Rinberg espera levar a sua investigação mais a fundo no cérebro para ver como outras regiões do órgão ajudam na percepção de odores e objectos, uma vez que recebem informações do bolbo olfactivo. “Estamos um pequeno passo mais perto do filme A Matriz”, brinca ele. O filme apresenta um mundo cedido a computadores inteligentes que relegam os seres humanos a uma realidade simulada partilhada criada nos seus cérebros – semelhante à forma como os investigadores conceberam um odor artificial. “De certa forma, recriámos o filme com cheiro”, acrescenta Rinberg.

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