Verso la comprensione di come il cervello trasforma le informazioni da molecole odorose in percezione olfattiva
Un recente studio, pubblicato su Nature e condotto dal team di neurobiologi della Harvard Medical School, fornisce approfondimenti dettagliati su come le relazioni tra i diversi odori sono codificate nella corteccia olfattiva, regione del cervello responsabile dell’elaborazione dell’olfatto.
I risultati evidenziano un meccanismo neurobiologico che potrebbe spiegare perchè diversi individui hanno esperienze olfattive comuni, ma altamente personalizzate. La ricerca apre nuove strade verso la comprensione di come il cervello trasforma le informazioni della chimica degli odori in percezione dell’olfatto.
Il Dr. Sandeep Robert Datta, uno degli autori principali dello studio, ha dichiarato: “Tutti condividiamo un quadro comune di riferimento per gli odori. Concordiamo che il limone e il lime abbiano un odore simile, ma diverso dalla pizza. Fino ad ora non sapevamo come il cervello organizza questo tipo di informazioni.”
Il senso dell’olfatto consente agli animali di identificare la natura chimica del mondo che li circonda. I neuroni sensoriali del naso rilevano le molecole odorose e trasmettono i segnali al bulbo olfattivo, struttura nel cervello anteriore in cui avviene l’elaborazione iniziale dell’olfatto. Il bulbo olfattivo trasmette principalmente informazioni alla corteccia piriforme, la struttura principale della corteccia olfattiva, per un’elaborazione più completa.
A differenza della luce o del suono, stimoli facilmente misurabili mediante grandezze come frequenza e lunghezza d’onda, è difficile stimare come il cervello elabora le molecole che trasmettono odore. Spesso, sottili cambiamenti chimici possono portare a differenze significative nella percezione dell’olfatto.
In questo studio i neurobiologi hanno affrontato questa sfida concentrandosi su come il cervello identifica odori correlati ma distinti.
“Il fatto che tutti pensano che un odore di limone e lime sia simile significa che la loro composizione chimica deve in qualche modo evocare rappresentazioni neurali simili o correlate nel nostro cervello”, afferma il Dr. Datta.
Le rappresentazioni neurali degli odori sono elaborate dal cervello in maniera flessibile
I ricercatori hanno considerato varie caratteristiche chimiche delle molecole odorose, come il numero di atomi, il peso molecolare, le proprietà elettrochimiche e altre. Questi dati hanno permesso di calcolare sistematicamente quanto un odore fosse simile o diverso da un altro. Sono riusciti a produrre particolari odori selezionando molecole specifiche. Hanno progettato tre set di odori con diverso grado di diversità, in cui le strutture molecolari dei composti differivano per la lunghezza della catena carboniosa.
Gli odori prodotti sono stati sottoposti a un gruppo sperimentale di cavie alle quali successivamente è stata analizzata l’attività neurale. Il team ha scoperto che le rappresentazioni neuronali dell’olfatto nella corteccia riflettono le somiglianze chimiche tra gli odori, permettendo così ai profumi di essere inseriti in categorie dal cervello. Queste rappresentazioni possono essere ripescate da esperienze sensoriali.
Le rappresentazioni neurali degli odori nella corteccia sono flessibili. Infatti, successivamente alle cavie è stata ripetutamente somministrata una miscela di due odori. Nel tempo, i corrispondenti modelli neurali di questi odori man mano diventavano simili. Ciò si è verificato anche per molecole odorose con strutture chimiche diverse. Da ciò il team ha dedotto che la capacità della corteccia di adattarsi deriva in parte da reti di neuroni che rimodellano selettivamente le percezioni olfattive.
“Parte del motivo per cui il limone e il lime hanno lo stesso odore”, ha aggiunto il Dr. Datta, “è probabilmente dovuto al fatto che gli animali della stessa specie hanno genomi simili e, quindi, somiglianze nella percezione dell’olfatto. Ma ogni individuo ha anche percezioni personalizzate”.
Insieme, i risultati dello studio dimostrano per la prima volta in che modo il cervello codifica le relazioni tra odori. Secondo gli autori, identificare come la corteccia olfattiva mappa percezioni simili fornisce nuove conoscenze per comprendere e potenzialmente controllare il senso dell’olfatto.
Lisa Frisco