Mapeando o caminho do olfato à percepção

Nosso olfato tem um efeito poderoso em nosso comportamento e emoções. Os aromas podem evocar memórias vívidas do passado ou nos alertar sobre um fogo latente. No entanto, para os neurocientistas, o olfato continua sendo o mais misterioso dos nossos cinco sentidos.

Uma vez que o nariz detecta algo, como o cérebro determina o que isso significa? Os cientistas não têm certeza. Para ajudá-los a descobrir isso, os investigadores do Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) Florin Albeanu, Alexei Koulakov e Anthony Zador criaram um extenso novo mapa dos circuitos olfativos do cérebro. Seus trabalhos são publicados em Célula.

“É uma questão em aberto neste momento, como exatamente processamos o cheiro”, diz Albeanu. “Quais são as características do espaço de odor que o cérebro está extraindo e usando para criar percepções de objetos olfativos? E quais são exatamente os mecanismos no cérebro?”

Porque estudos anteriores da córtex olfativo não conseguiram encontrar nenhuma organização lógica entre os neurônios, muitos neurocientistas suspeitaram que informações sobre odores eram retransmitidas aleatoriamente pelo cérebro. Mas esses estudos examinaram os padrões de conectividade de apenas algumas dezenas de neurônios.

Usando novas tecnologias de mapeamento cerebral baseadas em DNA desenvolvidas no laboratório de Zador, chamadas MAPseq e BARseq, a equipe da CSHL pode rastrear os caminhos de mais neurônios individuais de processamento olfativo do que nunca – milhares dentro do cérebro de um único rato. Graças ao seu trabalho, os cientistas podem entender o circuito olfativo e sua lógica subjacente.

O novo mapa mostra como as informações sensoriais são roteadas entre as partes de processamento olfativo do cérebro. Estes incluem o bulbo olfativo, que recebe informação sensorial do nariz, o principal centro de processamento de cheiro chamado de córtex piriformee vários outros regiões do cérebro que recebem entradas do bulbo olfativo.

Dentro do córtex piriforme, a equipe descobriu que os neurônios na parte frontal do cérebro tinham padrões de conectividade diferentes dos da parte de trás. “À medida que você se move ao longo desse eixo, você vê o padrão de projeção dos neurônios mudando gradualmente em termos de como ele transmite informações para outras regiões do cérebro”, diz Koulakov. “Isso está sincronizado com a forma como o bulbo olfativo projeta para essas regiões do cérebro, bem como para os mesmos locais dentro do córtex piriforme”, explica. Cada um desses “motivos de circuito” paralelos pode processar diferentes aspectos da informação do odor.

Isso lembra o que os neurocientistas encontraram em outras partes do cérebro onde as conexões e localizações dos neurônios correspondem a características específicas de entradas sensoriais como imagens e sons. No sistema auditivo, a posição dos neurônios ao longo de um eixo se relaciona com as frequências de som que ouvimos. Da mesma forma, no sistema visual, neurôniosA posição transmite informações sobre a localização de um objeto visto, entre outras características, e diferentes circuitos neurais são sintonizados com as localizações e identidades dos objetos (caminhos “onde” vs. “o quê”).

Pesquisadores dizem que o mapa olfativo pode oferecer incursões para “a última fronteira da neurociência sensorial”. Eles sugerem que isso aponta para a existência de diferentes circuitos neurais dedicados a avaliar a identidade de um cheiro, quão agradável é, ou de onde vem e como agir sobre ele. “Isso coloca nós e o campo de uma maneira, em um estado de espírito muito diferente”, diz Albeanu. “É um passo para entender a natureza do processamento olfativo.”