La percepción de los olores y un nuevo modo de entender el procesamiento de información en el cerebro

“Pasé por una casa, había olor a tostadas y a café con leche y vi por la ventana que estaba puesta la tele con los dibujitos. Volví a tener ocho años por unos segundos”, escribió días atrás el periodista Roly Villani en su cuenta de X. Hay una explicación científica para ese episodio nostálgico y un trabajo sobre el tema del Instituto de Investigación en Biomedicina de Buenos Aires (IBioBA-Conicet) acaba de ser publicado en la revista Nature Communications. El resultado “cambia el paradigma en el que se entendía el procesamiento de información en el cerebro”, anunciaron.

“Un olor que te lleva a tu infancia, el perfume que te recuerda a un ser querido, tu comida favorita, la casa de verano a la que siempre querés volver. El olfato, indudablemente es mucho más que sentir los olores. A través del olfato, las personas son capaces de detectar y reconocer una gran cantidad de compuestos químicos en el ambiente, lo que influye en su memoria, emociones y comportamiento. Y a pesar de ser una capacidad sensorial fascinante, es una de las menos comprendidas”, indicaron desde el IBIoBA.

Como en toda investigación científica, partió de un interrogante: allá por 2017, en el laboratorio de Circuitos neuronales liderado por Antonia Marin-Burgin, se preguntaron si la percepción de las señales sensoriales depende del contexto en el que ocurren. Tras años de trabajo y estudio de la percepción sensorial, tomando como modelo la percepción olfativa en ratones, se llegó a la publicación en Nature donde sostienen que el aprendizaje favorece la discriminación de olores en la corteza olfativa, ya que al incorporar información de diferentes sentidos, mejora el procesamiento de los olores y su relevancia en función del ambiente.

Olores y aprendizajes

Mediante la observación del comportamiento de ratones y del análisis de su actividad neuronal, el equipo detectó que si bien en un primer momento esta región sólo codifica olores “después del aprendizaje, las neuronas empiezan a responder también a señales posicionales, contextuales y asociativas, activándose con más de un tipo de estímulo, lo que se denomina con selectividad mezclada. Esto significa que, además de los olores, también codifican información adicional, por ejemplo, sobre el entorno en donde ocurrió el olor”, explicó Marin-Burgin.

Esta integración de señales no olfativas en una zona olfativa permite guardar asociaciones entre olores-ambientes-recompensa en la misma región, lo que genera una mejor distinción de los olores cuando se presentan en el mismo ambiente. “Es como si el olor de la comida de mi abuela lo distingo mejor cuando lo percibo en su casa, que cuando lo huelo en un restaurant en el que no espero sentirlo”, comparó.

“Es decir que descubrimos que hay neuronas en la corteza olfativa que responden a otros aspectos además del olor, como estímulos visuales, y el valor de los estímulos, como recibir una recompensa. Entonces, es probable que la corteza olfativa participe en el cambio en la percepción de un mismo olor en dos contextos distintos”, aportó Noel Federman, investigadora en el IBioBA con experiencia en el estudio del aprendizaje y la memoria. “Es que la corteza olfativa hace más que oler: integra cosas, y al integrar cosas, podría estar ayudando al aprendizaje, porque el aprendizaje es integrar dos o más informaciones”, agregó Sebastián Romano, investigador adjunto del CONICET en el IBioBA y uno de los primeros autores del paper.

La importancia de la investigación radica en que diversos trabajos científicos sostienen que una disminución de la capacidad olfativa puede ser un síntoma precoz de enfermedades como Alzheimer o Parkinson: “Existen muchas enfermedades neurodegenerativas, e incluso virales, en las que la pérdida del olfato es uno de los primeros síntomas, entonces, entender los circuitos neuronales asociados al procesamiento de olores puede aportar nuevos conocimientos para el desarrollo de potenciales tratamientos”, destacó Marin-Burgin.

“Vimos que la información está mucho más distribuida en el cerebro, no compartimentalizada como se creía”, dijo la jefa del laboratorio. Así, la nueva investigación aporta información sobre el funcionamiento cerebral: el cerebro integra información desde las primeras etapas de procesamiento. “El cerebro procesa la información que recibe del entorno de forma más colectiva y distribuida, no es el cerebro verticalista que creíamos que era”.

Ratones y realidad virtual

Aquella pregunta disparadora de este trabajo se respondió a partir de experimentos que vincularan la percepción y el contexto. Para ello fue necesario desarrollar un dispositivo de realidad virtual para ratones, y combinarlo con una tecnología muy sofisticada de medición de actividad neuronal.

Estas técnicas recrean la exploración natural del animal: “El ratón camina en una realidad virtual y es su propio movimiento el que hace que la imagen en la pantalla cambie. No le presentás los estímulos cuando vos decidís, sino que es cuando el animal decide llegar a la cueva, recibir el olor, lamer y recibir la recompensa”, detalló Federman.

Así, la herramienta permite generar un escenario relativamente naturalista, donde la escena se relaciona con la acción del animal, que toma decisiones: “Los ratones tienen un comportamiento operante porque controlan la tarea, y nosotros monitoreamos finamente sus acciones”, dijo Romano. “Estamos orgullosos porque es la primera vez que se utilizan técnicas in vivo acá en el IBioBA. Es algo muy complejo que diseñamos y armamos nosotros y que es muy poco utilizado en nuestro país”, destacó.

En tiempos de ajuste y desfinanciamiento de la labor científica en Argentina, desde el Instituto remarcaron el trabajo colectivo, la interacción entre distintas áreas, el rol de becarios doctorales y el logro de realizar toda la investigación en Argentina, bajo el liderazgo de una científica: Antonia Marin-Burgin. Sus estudios sobre procesos cerebrales asociados a la memoria y el aprendizaje son largamente reconocidos. En 2019, por caso, fue una de las tres científicas locales distinguidas con el Premio Ben Barres que otorga “eLife”, una organización sin fines de lucro fundada por prestigiosas instituciones científicas de Estados Unidos, Alemania y el Reino Unido.