Dos nuevos estudios complementarios de la Universidad Northwestern (EEUU), publicados este viernes en la revista ‘Science Advances’, analizaron el olfato desde perspectivas opuestas y descubrieron que roedores y humanos se basan en la misma neurofisiología subyacente -los componentes motores y rítmicos del cerebro- para procesar los olores.

Si bien el olfateo de un ratón es mucho más breve que el de un humano, el ritmo subyacente del procesamiento olfativo es el mismo. Este descubrimiento sugiere que estos sistemas sensoriales son fundamentalmente similares y se han conservado a lo largo de la evolución.

En conjunto, los hallazgos de ambos laboratorios sugieren algo importante: todos los mamíferos dependen de un sistema olfativo subyacente similar, aunque cada especie le da su propio toque al mismo diseño básico.

Este trabajo responde a una pregunta fundamental: ¿Cómo analizan los ratones y los humanos su entorno para comprenderlo y predecir próximas acciones?

“La verdadera similitud reside en ese único olfateo, pero no se trata solo de un olfateo”, según John M. Barrett, profesor asistente de investigación en neurociencia de la Facultad de Medicina Feinberg de la Universidad Northwestern, antes de añadir: “Los ratones incluso mueven las manos mientras olfatean, lo que demuestra que es un acto voluntario: lo hacen a propósito”.

IMPLICACIONES HUMANAS

Los cambios de comportamiento relacionados con el olfato están vinculados a afecciones como el autismo y las enfermedades de Alzheimer y Parkinson, por lo que comprender el funcionamiento básico del sistema olfativo podría ayudar a una detección más temprana o a mejores tratamientos, según los autores del estudio.

“Saber que contamos con este conjunto de mecanismos conservados evolutivamente nos ayuda a comprender cómo funcionan los cerebros de los mamíferos, lo que, en última instancia, podría ayudarnos a entender cómo fallan en las patologías”, apunta Andrew Sheriff, investigador postdoctoral en el laboratorio de Zelano, quien agrega: “Nos ayuda a comprender cómo funciona el cerebro para saber cómo repararlo cuando no funciona”.

Un estudio revela que los ratones inspeccionan su comida mediante olfateos individuales que se asemejan notablemente a los humanos.

Otro estudio halló que los humanos organizan la información olfativa a gran velocidad en un solo olfateo, mediante un procesamiento cerebral olfativo que se asemeja notablemente al de los roedores.

En conjunto, estas investigaciones, independientes pero complementarias, sugieren que existen reglas biológicas fundamentales compartidas que rigen el funcionamiento del sentido del olfato de estos dos mamíferos y que estas se han conservado a lo largo de la evolución.

PRIMER ESTRUDIO

El primer artículo partía de una simple observación: cuando los ratones manipulan la comida, ocasionalmente la acercan brevemente a su nariz antes de seguir comiendo.

El estudio se llevó a cabo en el laboratorio de Gordon MG Shepherd, de la Facultad de Medicina Feinberg de la Universidad Northwestern, junto con colegas locales y de la Universidad de Pensilvania y la Facultad de Medicina de la Universidad de Florida.

El equipo construyó un sistema robótico de grabación multicámara para seguir a los ratones mientras buscaban alimento y se alimentaban. Dirigidos por Mang Gao y Barret,t del laboratorio Shepherd, los científicos rastrearon con alta resolución los movimientos de las manos y la cabeza de los ratones, al tiempo que monitorizaban su respiración.

Los ratones sincronizaron un único olfateo con el momento exacto en que la comida llegaba a su nariz, coordinando con precisión sus manos, cabeza y respiración. A diferencia del olfateo constante que utilizan al buscar alimento, este comportamiento es rápido y deliberado, muy parecido a cuando un humano acerca la comida a su nariz para olerla cuidadosamente antes de darle un bocado.

El estudio revela que los ratones olfateaban con mayor intensidad al manipular alimentos poco apetitosos, pero no solo la presencia del olor influía en este comportamiento. Cuando los científicos interfirieron con el sentido del olfato de los ratones, estos continuaron olfateando la comida con normalidad. Lo que finalmente detuvo este comportamiento fue la inhibición de la corteza motora, la región del cerebro asociada con el movimiento consciente e intencional.

“Esto significa que cuando los ratones huelen la comida, no lo hacen como una respuesta refleja a un olor, sino como un acto proactivo de muestreo sensorial deliberado”, explica Gao, investigador postdoctoral en el laboratorio de Shepherd, al tiempo que indica: “Resulta que los ratones eligen realizar estas rápidas ‘comprobaciones olfativas’, algo característico de muchos comportamientos olfativos humanos, en lugar de ser activados pasivamente para olfatear”.

SEGUNDO ESTUDIO

El segundo estudio, realizado en el laboratorio de Christina Zelano en el departamento de neurología de Feinberg, en colaboración con Bruce Tan, Del departamento de otorrinolaringología de Feinberg, buscaba responder cómo los humanos pueden lograr la misma precisión perceptiva que los roedores con un solo y lento olfateo.

“Queríamos comprender cómo podemos identificar olores tan rápido como los roedores, a pesar de que olfateamos más de 10 veces más despacio”, explica Sheriff, investigador postdoctoral en el laboratorio de Zelano.

Sheriff subraya: “Al registrar directamente la actividad del bulbo olfatorio humano mediante una técnica innovadora, pudimos encontrar ritmos de procesamiento de olores muy similares a los de los roedores, lo que sugiere que existen intervalos de tiempo conservados para la olfacción en diferentes especies”.

El equipo utilizó un método mínimamente invasivo y de alta precisión, desarrollado en el laboratorio de Zelano, para registrar la actividad olfativa en el cerebro de voluntarios humanos sanos.

Cuando los participantes inhalaban intencionalmente una sola vez, se generaban ondas cerebrales de baja frecuencia llamadas oscilaciones theta (dos a ocho Hz) en el bulbo olfatorio humano, precisamente a las mismas frecuencias a las que olfatean los roedores.

Este ritmo cerebral lento ayuda a organizar las ráfagas de actividad más rápidas que ocurren cuando el cerebro procesa un olor, según el estudio. Esto significa que el cerebro humano puede generar el ritmo theta a partir de una sola inhalación y usarlo de la misma manera que los roedores usan su ciclo de olfateo.

“En roedores, el olfateo y la actividad theta están tan estrechamente ligados que resultan prácticamente indistinguibles. En humanos, la menor frecuencia del olfateo los separa, revelando la oscilación theta como un ritmo distinto e independiente que se activa con una sola inhalación deliberada”, concluye Qiaohan Yang, estudiante de posgrado del Departamento de Neurociencia Interdepartamental de la Universidad Northwestern.