Olfato

La lógica molecular de la olfación

Howard Hughes Medical Institute

- 16.04.2001 - 

En los sistemas sensoriales olfativos, las neuronas periféricas reciben información desde el medio ambiente y la transmiten al cerebro, donde es procesada para proveer una representación interna del mundo externo.  Esta representación del mundo sensorial en el cerebro luego se traduce en un código neuronal para permitir la discriminación de la compleja información olfativa. 

Los estímulos olorosos son recibidos desde el ambiente por receptores sobre las cilias de las neuronas olfatorias en la nariz.  En los mamíferos, el repertorio de receptores olfatorios consiste de aproximadamente 1000 genes diferentes.  Cada neurona individual expresa solo 1 de los 1000 genes de receptores; así las neuronas son distintas funcionalmente.

Así, la discriminación entre los olores puede ser reducida a un problema de distinguir que neuronas han sido activadas. 

La observación de que cada una de las 1000 subpoblaciones de neuronas que expresan un receptor distinto se proyecta con precisión hacia un pequeño número de loci en el cerebro lleva a un complejo problema de guía de los axones.  ¿Cómo saben las neuronas que expresan un receptor dado a que blanco proyectarse en el bulbo olfatorio?  La evidencia reciente dice que los receptores olfatorios no solo son expresados en las dendritas sino también en los axones donde reconocen una serie de señales de guía expresadas por las células en el bulbo olfatorio.

Hemos realizado una serie de experimentos genéticos que indican que los receptores olfatorios juegan un rol crítico en el establecimiento de un mapa olfatorio.  Las deleciones y mutaciones en cualquier gen que codifica para algún receptor lleva a que los axones de las células que expresan este gen se dispersen en el bulbo olfatorio en vez de convergir a un glomérulo específico.

En los mamíferos, la percepción olfatoria está mediada por dos órganos anatómicamente y funcionalmente distintos, el epitelio olfatorio principal y el órgano vomeronasal (VNO).  Las feromonas activan al VNO y producen una conducta innata social y reproductiva, junto con respuestas neuroendocrinas dramáticas.  Las dos familias de receptores de feromonas no comparten homología entre sí o con la clase mayor de receptores expresados en el sistema olfatorio central, indicando que las tres ramas de reconocimiento de olores en los mamíferos evolucionaron independientemente.

En una colaboración reciente con Catherine Dulac, hemos analizado el patrón de las proyecciones de las neuronas sensoriales del VNO hacia el bulbo olfatorio para proveer información sobre la lógica del código olfatorio en el sistema vomeronasal.

Las neuronas que expresan un receptor específico se proyectan hacia múltiplos glomérulos que residen en dominios restringidos.  Además, observamos glomérulos individuales en el bulbo olfatorio accesorio que reciben información de más de un tipo de neurona sensorial.  Así, el bulbo olfatorio accesorio puede estar involucrado en la integración extensiva de la información quimosensorial, un proceso restringido a centros sensoriales superiores en el sistema olfatorio central.  Estas observaciones indican que la organización de las aferencias vomeronasales sensoriales son dramáticamente diferentes a las del sistema olfatorio central y que estas diferencias tienen importantes implicancias para la lógica de los códigos olfatorios en el órgano vomeronasal.