El código neuronal determina las respuestas instintivas a los olores atractivos o aversivos

Desde el comienzo de la pandemia, la pérdida del olfato ha surgido como uno de los signos reveladores del COVID-19. Aunque la mayoría de las personas recuperan el sentido del olfato en cuestión de semanas, otros pueden encontrar 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 señalar cuándo es inminente una recompensa (¡cafeína!) O un castigo (¡intoxicación alimentaria!).

Los científicos saben desde hace mucho tiempo 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 Laboratorio Yu en el Instituto Stowers de Investigación Médica muestran cómo se codifica esa capacidad, conocida como valencia innata. Los hallazgos, publicados en las revistas Biología actual y eLife, indican que nuestro sentido del olfato es más complicado – y maleable – de lo que se pensaba anteriormente.

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 fija y directa 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 etiquetada en especies simples como los insectos. Pero la evidencia a favor o en contra de ese modelo ha faltado en los sistemas de mamíferos, dice Ron Yu, PhD, investigador del Stowers Institute y autor correspondiente de los informes. Según Yu, si el modelo de línea etiquetada es verdadero, entonces la información de un olor debe 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, PhD, especialista en investigación en el Laboratorio Yu 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, utilizando 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, introducen la nariz en el cono repetidamente. Si encuentran aversiva la mezcla, evitan el cono de la nariz 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 en el que un olor enmascara a otro, lo que la industria del perfume hace todo el tiempo cuando desarrollan aromas agradables para enmascarar los malos”, dice Yu. Sin embargo, cuando el equipo observó la actividad de las neuronas en el bulbo olfatorio que responden a olores aversivos y atractivos, descubrieron que ese no era el caso.

Más bien, los patrones de actividad que representaban la mezcla de olores eran 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 de patrones, 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! ¡Corra!). El estudio fue publicado en línea el 1 de marzo de 2021 en Biología actual.

Pero, ¿este complicado código neuronal está programado desde el nacimiento o puede estar influenciado por nuevas experiencias sensoriales? El equipo de Yu exploró esa cuestión 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 todavía es maleable durante este período crítico de desarrollo.

Curiosamente, los investigadores encontraron que cuando expusieron ratones durante este período crítico a un componente químico de la orina de lince llamado PEA, los animales ya no evitaban ese olor en el futuro. “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 más miedo”, dice Yu. Este estudio fue publicado en línea el 26 de marzo de 2021 en eLife.

Aunque la pandemia de COVID-19 ha deformado 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, cree que esta experiencia sensorial alterada podría tener un gran impacto en los bebés y niños afectados, especialmente considerando el papel que juegan muchos olores en las conexiones sociales y la salud mental.

“El sentido del olfato tiene un fuerte componente emocional: es el olor de la comida casera lo que te da una sensación de comodidad y seguridad”, dice Yu. “La mayoría de la gente no reconoce lo importante que es hasta que lo pierde”.

Otros coautores de Stowers incluyen a Yunming Wu, PhD Limei Ma, PhD, Wenjing Xu, PhD, Max Hills y Vivekanandan Ramalingam, PhD.

El trabajo fue financiado por el Instituto Stowers de Investigación Médica y el Instituto Nacional de 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 necesariamente representa las opiniones oficiales de los NIH.

.

Leave a Reply

Your email address will not be published.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.