Los olores agradables y desagradables son parte de la vida de todos, pero ¿cómo cambian nuestras reacciones a los olores cuando hay otros olores? Para responder a esta pregunta, los investigadores del RIKEN Brain Science Institute en Japón han combinado enfoques experimentales y de modelado para revelar elproceso a través del cual se calcula la preferencia del olor en el cerebro. Publicado en neurona , el trabajo muestra cómo la actividad de las neuronas en el centro de procesamiento olfativo del Drosophila el cerebro se puede decodificar para predecir las respuestas de comportamiento a los olores, y revela que la preferencia relativa de los olores puede cambiar según la situación.
Para muchos animales, el sentido del olfato, la capacidad de detectar e interpretar productos químicos en el medio ambiente, es fundamental para la supervivencia. Desde los insectos hasta los mamíferos, el olfato es fundamental para una variedad de comportamientos, incluidos la alimentación, el hábitat y la ubicación de la presa, evitación de depredadores y comunicación social. Si bien responder adecuadamente a los olores requiere la capacidad de distinguir aquellos que son dañinos de los que son beneficiosos, cómo esto se logra en el cerebro es una pregunta abierta.
Cuando se huele un olor, se activa una población de pequeñas estructuras neuronales llamadas glomérulos en el primer centro olfativo del cerebro. Si bien la información del olor generalmente se reconoce como codificada como patrones de actividad glomerular a través del espacio y el tiempo, la gran cantidad deglomérulos, aproximadamente 1.800 en ratones y 5.500 en humanos, es un impedimento importante para la investigación olfativa.
Para superar este obstáculo, Hokto Kazama y su equipo aprovecharon el sistema olfativo más simple en la mosca de la fruta Drosophila melanogaster que es similar en función y organización a la de los mamíferos, pero contiene solo alrededor de 50 glomérulos. Explica Kazama, "Debido al número limitado de glomérulos, pudimos usar la tecnología de imágenes de calcio de dos fotones para registrar sistemáticamente el olor-actividad evocada de casi todos los glomérulos de mosca en respuesta a una gran cantidad de odorantes "
El comportamiento de la mosca fue monitoreado en un campo inteligente de simulador de vuelo. En este sistema de realidad virtual, la cabeza de la mosca está fija y rodeada por un paisaje olfativo y visual que se rota en tiempo real en respuesta a los movimientos de las alas.Continuidad de respuestas que van desde una fuerte atracción hasta una fuerte aversión, virtualmente volando dentro o fuera del olor, y sus juicios se hicieron extremadamente rápido, a veces en tan solo 200 milisegundos.
Al analizar estos datos conductuales y fisiológicos, los investigadores formularon un modelo matemático que explica cómo se puede calcular la atracción y la repulsión a los odorantes a partir de la actividad de los glomérulos olfativos. Su modelo sugiere que cada glomérulo contribuye a la atracción o aversión con un peso específico.La actividad transformada y ponderada de todos los glomérulos no solo coincidía con las respuestas reales de comportamiento a los olores utilizados para hacer el modelo, sino que también predecía con precisión las respuestas a los nuevos odorantes. Kazama señala que, contrariamente a la hipótesis prevalente en el campo, los resultados implican que estoel cálculo no se basa en un pequeño subconjunto de glomérulos, pero probablemente requiere la mayoría, si no todos, de ellos.
El modelo también predijo que la preferencia relativa de los olores variaría e incluso podría cambiar, dependiendo de la naturaleza de otros olores presentes en el medio ambiente. El equipo realizó una serie de experimentos en los que se presentaron los mismos olores en diferentes condiciones,y verificó con éxito esta predicción. Agrega Kazama, "Esto no solo demuestra que incluso las moscas tienen la capacidad de adaptarse a su entorno olfativo, sino que ejemplifica la utilidad de nuestro enfoque que combina mediciones fisiológicas con modelos matemáticos de comportamiento y actividad neuronal".
Debido a que la función básica y el cableado del sistema olfativo están bien conservados de las moscas a los humanos, se espera que el estudio proporcione una comprensión más profunda de los principios y mecanismos del procesamiento olfativo en el cerebro humano.
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Materiales proporcionado por RIKEN . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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