Cum sunt percepute mirosurile de creier

Deşi se cunoaşte de mult timp că simţul mirosului se află într-o zonă a creierului numită cortexul piriform, funcţionarea lui a fost o enigmă. Această regiune pe care o găsim şi la mamifere, amfibieni şi reptile este aparent dezorganizată deoarece apare ca un amestec de conexiuni între neuroni, formând un amalgam.

O echipă de oameni de ştiinţă de la Institutul Salk din SUA auprezentat informaţii în această privinţă, aratând că o caracteristică aparent aleatorie a cortexului piriform este cheia creierului de a distinge în mod corect mirosuri şi mai mult, le primeşte într-un mod extrem de precis.

„Paradigma actuală ne spune că informaţia ajunge la creier fiind transmisă de neuronii care sunt activaţi la primirea unui stimul“, a declarat Charles Stevens, unul dintre autorii acestui studiu. De exemplu, în cazul vederii, o parte a ochilor este activată şi transmite informaţia către o anumită parte a cortexului vizual care la rândul său transportă informaţiile către creier. Totuşi, se pare că sistemul olfactiv nu urmează această cale: "Ceea ce contează aici este cât de multe celule sunt active şi în ce măsură sunt active", afirmă Stevens.

Sistemul olfactiv nu funcţionează ca cel vizual şi până acum a fost un mister.

Când moleculele aromatice se leagă de receptorii din nasul unei persoane, semnalul este transmis la bulbul olfactiv şi apoi la cortexul piriform. „Până acum nu am putut distinge nicio ordine în legăturile cortexului piriform la nicio specie ce a fost studiată“, afirmă Shyam Srinivasan, unul dintre coautori.

Pentru a studia cum sunt codificate informaţiile mirosului şi a verifica dacă conexiunile sale sunt cu adevărat aleatoare, echipa de oameni de ştiinţă au analizat cortexul piriform la mai mulţi şoareci, folosind diferite tehnici de colorare si microscopie, care le-a permis să vizualizeze diferite tipuri de celule în această regiune a creierului. Primul obiectiv a fost de a cuantifica numărul şi densitatea neuronilor, iar cercetătorii au ajuns la concluzia că la şoareci, cortexul piriform conţine aproximativ o jumătate de milion de celule ce sunt împărţite în două zone: cortexul posterior este mai mare şi mai puţin dens şi cortexul anterior, mai mic şi mai dens.

Folosind aceste informaţii şi cunoştinţe relatate de studiile anterioare asupra sinapselor - conexiunile neuronale – care leagă bulbul olfactiv cu cortexul piriform, cercetătorii au făcut o descoperire surprinzătoare: fiecare neuron din bulbul olfactiv este conectat cu aproape toţi neuronii din cortexul piriform.

"Fiecare celulă din piriform obtine informaţii de la fiecare receptor de miros", afirmă Stevens. "Nu există un neuron pentru mirosul de cafea", ci o mulţime de neuroni ai celulelor de cafea. Adică, în loc să ai un singur receptor care detectează un miros şi aprinde un grup de neuroni indicativi, explică el, fiecare miros are o amprentă care se bazează mai mult pe puterea conexiunilor. În timp ce mirosul de cafea poate activa aproape aceiaşi neuroni în cortexul piriform ca şi mirosul de ciocolată, se va activa fiecare neuron la un grad diferit.

"Un avantaj al acestui sistem este acela că poate codifica informaţii foarte complexe", explică Srinivasan. „Pe de altă parte, are o capacitate mai mare de a răspunde la posibile interferenţe: în cazul în care un neuron trimite un semnal mai zgomotos, acest zgomot este anulat din cauza multor altor neuroni ce transmit semnale simultane mai precise.“

Rezultatele acestei lucrări au fost publicate în Journal of Neuroscience. Acum, oamenii de ştiinţă doresc să repete studiul şi pe alte animale, pentru eventuale similitudini sau diferenţe şi să investigheze alte zone ale creierului guvernate de conexiuni aparent aleatorii, pentru a constata dacă sunt organizate în acelaşi mod ca în cortexul piriform.

Cortexul piriform şi memoria pe termen lung

Aceasta nu este singura descoperire surprinzătoare legată de cortexul piriform: o echipa de cercetători germani a arătat că această regiune a creierului este, de asemenea, implicată în stocarea amintirilor pe termen lung printr-un mecanism mediat de cortexul prefrontal. Rezultatele lucrării au fost publicate în revista Cerebral Cortex.

Surse: - Srinivasan & Stevens, Journal of Neuroscience https://doi.org/10.1002/cne.24492

- Strauch şi Manahan-Vaughan, Cereb Cortex. 2018 Feb 1; 28 (2): 764-776. doi: 10.1093 / cercor / bhx315.