Descodificación del olor: el código neuronal determina las respuestas instintivas a los olores atractivos o aversivos
Tinción inmunoquímica fluorescente de un trozo de bulbo olfativo de ratón. Crédito: Qiang Qiu, PhD, Stowers Institute for Medical Research
Desde el comienzo de la pandemia, la pérdida del olfato ha surgido como uno de los signos reveladores de COVID-19. Aunque la mayoría de las personas recuperan el sentido del olfato en cuestión de semanas, otras pueden notar que los olores familiares se distorsionan. El café huele a gasolina; las rosas huelen a cigarrillos; el pan fresco huele a carne rancia.
Este extraño fenómeno no solo es desconcertante. También representa la interrupción del antiguo circuito olfativo que ha ayudado a asegurar la supervivencia de nuestra especie y otras, al indicar cuándo es inminente una recompensa (¡cafeína!) o un castigo (¡intoxicación alimentaria!).
Científicos Hace tiempo que saben que los animales poseen una capacidad innata para reconocer ciertos olores para evitar a los depredadores, buscar comida y encontrar pareja. Ahora, en dos estudios relacionados, los investigadores del Yu Lab en el Stowers Institute for Medical Research muestran cómo se codifica esa capacidad, conocida como valencia innata. Los hallazgos, publicados en las revistas Current Biology y eLife, indican que nuestro sentido del olfato es más complicado y maleable de lo que se pensaba.
Nuestra comprensión actual de cómo se codifican los sentidos se divide en dos puntos de vista contradictorios: la teoría de la línea etiquetada. y la teoría del patrón. La teoría de la línea etiquetada sugiere que las señales sensoriales se comunican a lo largo de una línea directa fija que conecta una entrada con un comportamiento. La teoría de patrones sostiene que estas señales se distribuyen a través de diferentes vías y diferentes neuronas.
Algunas investigaciones han proporcionado apoyo a la teoría de la línea marcada en especies simples como los insectos. Pero ha faltado evidencia a favor o en contra de ese modelo en los sistemas de mamíferos, dice Ron Yu, Ph.D., investigador del Instituto Stowers y autor correspondiente de los informes. Según Yu, si el modelo de la línea etiquetada es verdadero, entonces la información de un olor debería aislarse de la influencia de otros olores. Por lo tanto, su equipo mezcló varios olores y probó su impacto en las respuestas innatas predichas de los ratones.
«Es un experimento simple», dice Qiang Qiu, Ph.D., especialista en investigación en Yu Lab y primer autor de los estudios. Qiu mezcló varias combinaciones de olores que eran innatamente atractivos (como el olor a mantequilla de maní o la orina de otro ratón) o aversivos (como el olor a comida podrida o la orina de un depredador). Luego presentó esas mezclas de olores a los ratones, usando un dispositivo que el laboratorio diseñó especialmente para ese propósito. El dispositivo tiene un cono nasal que puede registrar la frecuencia con la que los ratones investigan un olor. Si los ratones encuentran atractiva una mezcla en particular, meten la nariz en el cono repetidamente. Si encuentran aversiva la mezcla, evitan el cono nasal a toda costa.
Para su sorpresa, los investigadores descubrieron que mezclar diferentes olores, incluso dos olores atractivos o dos olores aversivos, borraba las respuestas conductuales innatas de los ratones. . «Eso nos hizo preguntarnos si era simplemente un caso de un olor que enmascara a otro, lo que la industria del perfume hace todo el tiempo cuando desarrolla aromas agradables para enmascarar los desagradables», dice Yu. Sin embargo, cuando el equipo observó la actividad de las neuronas en el bulbo olfativo que responden a los olores aversivos y atractivos, descubrieron que no era así.
Más bien, los patrones de actividad que representaban la mezcla de olores fueron sorprendentemente diferentes de los de los olores individuales. Aparentemente, el cerebro del ratón percibió la mezcla como una nueva identidad de olor, en lugar de la combinación de dos olores. El hallazgo respalda la teoría del patrón, según la cual una entrada sensorial activa no solo una neurona sino una población de neuronas, cada una en diversos grados, creando un patrón o código de población que se interpreta como un olor particular (¡orina de coyote! ¡Corre!). El estudio se publicó en línea el 1 de marzo de 2021 en Current Biology.
Pero, ¿este complicado código neuronal está programado desde el nacimiento o puede verse influenciado por nuevas experiencias sensoriales? El equipo de Yu exploró esa pregunta silenciando las neuronas sensoriales en una etapa temprana de la vida, cuando los ratones tenían solo una semana de edad. Descubrieron que los ratones manipulados perdieron su capacidad innata para reconocer olores atractivos o aversivos, lo que indica que el sistema olfativo sigue siendo maleable durante este período crítico de desarrollo.
Curiosamente, los investigadores descubrieron que cuando expusieron a los ratones durante este período crítico a un componente químico de la orina del gato montés llamado PEA, los animales ya no evitaron ese olor más adelante en la vida. «Debido a que los ratones encontraron este olor mientras aún estaban con sus madres en un ambiente seguro y descubrieron que no representaba un peligro, aprendieron a no tenerle miedo nunca más», dice Yu. Este estudio se publicó en línea el 26 de marzo de 2021 en eLife.
Aunque la pandemia de COVID-19 ha distorsionado el sentido del olfato en millones de personas, Yu no predice que tendrá implicaciones significativas para la mayoría de los adultos. que se recuperan de la enfermedad. Sin embargo, él piensa que esta experiencia sensorial alterada podría tener un gran impacto en los bebés y niños afectados, especialmente si se considera el papel que juegan muchos olores en las conexiones sociales y la salud mental.
«El sentido del olfato tiene una fuerte influencia emocional Es el olor de la cocina casera lo que te da una sensación de comodidad y seguridad», dice Yu. «La mayoría de las personas no reconocen lo importante que es hasta que lo pierden».
Otros coautores de Stowers incluyen a Yunming Wu, Ph.D. Limei Ma, Ph.D., Wenjing Xu, Ph.D., Max Hills y Vivekanandan Ramalingam, Ph.D.
El trabajo fue financiado por el Stowers Institute for Medical Research y el National Institute on sordera y otros trastornos de la comunicación de los Institutos Nacionales de Salud (números de premio R01DC008003, R01DC014701 y R01DC016696). El contenido es responsabilidad exclusiva de los autores y no representa necesariamente los puntos de vista oficiales de los NIH.
Resumen Lay de hallazgos
Los animales poseen una capacidad innata para reconocer ciertos olores para evitar depredadores, buscan alimento y encuentran pareja. Dos nuevos estudios del laboratorio del investigador Ron Yu, Ph.D., en el Instituto Stowers para la Investigación Médica descubren detalles sobre cómo esta capacidad conocida como valencia innata se codifica en el sistema nervioso de los ratones.
En un estudio publicado en línea el 1 de marzo de 2021 en la revista Current Biology, los investigadores demostraron que si un olor en particular es atractivo o aversivo se comunica a través de un código computacional complicado, en el que diferentes neuronas olfativas se activan en diversos grados para deletrear la valencia del olor. En un estudio separado publicado en línea el 26 de marzo de 2021 en la revista eLife, el equipo de investigación descubrió que esta codificación de la valencia innata no está programada en el nacimiento, sino que es maleable y puede moldearse mediante la exposición a diferentes olores durante un período crítico temprano. en la vida.
Explore más a fondo
La respuesta de la nariz a los olores es más que una simple suma de partes Información de la revista: Current Biology , eLife
Proporcionado por Stowers Institute for Medical Research Cita : Decodificación del olor: el código neuronal determina las respuestas instintivas a los olores atractivos o aversivos (29 de marzo de 2021) consultado el 30 de agosto de 2022 en https://medicalxpress.com/news/2021-03-decoding-neural-code-instinctual -responses.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.