Olfato

Explorando las fronteras del cerebro.

Dr. Kensaku Mori
Jefe, Laboratorio de Moléculas de Reconocimiento Neuronal.

La investigación sobre el sistema olfatorio pone en claro los mecanismos de la mente.

"Durante mucho tiempo nos hemos hecho una pregunta importante: ¿por qué una gran variedad de olores está asociada con una gran variedad de emociones? Por ejemplo, el poeta romano de la antigüedad Lucretius pensaba que las partículas redondas que entraban a la nariz producían un olor placentero mientras que las partículas ásperas producían un olor desagradable...".

Para descubrir el verdadero carácter de los olores que nos producen tal variedad de emociones, hemos entrevistado al Dr. Kensaku Mori, Jefe del Laboratorio de Moléculas de Reconocimiento Neuronal, que está llevando a cabo la investigación sobre el sistema olfatorio.

¿Por qué seleccionó al sistema olfatorio como tema de investigación?
Comencé a investigar el sistema olfatorio hace veinticinco años aproximadamente. En aquel momento, el sistema olfatorio era ignorado en comparación con los campos de la visión y la audición, y básicamente no se sabía nada sobre éste. Comencé esta investigación pensando que un mundo tan desconocido sería un área de investigación promisoria que quizás ofrecería interrogantes y descubrimientos interesantes. Pero recién en 1991, cuando Buck y Axel descubrieron las proteínas receptoras de las moléculas odoríferas, la investigación se volvió realmente activa.

¿Ud. habló de "moléculas odoríferas"?
Si, la fuente del olor es en realidad una gran cantidad de pequeñas moléculas odoríferas invisibles que son emitidas por la materia. Estas moléculas entran a la nariz, estimulan el cerebro y causan emociones en él. El juicio de bienestar o malestar está estrechamente vinculado a la entrada del olor. El sistema olfatorio afecta directamente los sistemas cerebrales que controlan las emociones (como el complejo de la amígdala y el hipotálamo). Esta es una característica del sistema olfatorio que no se encuentra en los sistemas visual y auditivo. Por lo tanto, pienso que la investigación sobre el sistema olfatorio es la clave para comprender los mecanismos de las emociones de bienestar / malestar, que no han sido aclarados hasta el presente debido a la falta de métodos científicos para dilucidarlos.

¿De qué manera el descubrimiento de las proteínas receptoras permitió este hallazgo?
En el sentido del olfato, existe una gran cantidad de receptores diferentes que se ocupan de unos 400.000 a 500.000 tipos de moléculas odoríferas. Este descubrimiento demostró que existen casi 1.000 tipos de esos receptores, lo cual fue sorprendente para nosotros, porque la investigación previa había considerado que se usaban aproximadamente 20 tipos de receptores para identificar las moléculas odoríferas. Entonces nos preguntamos, ¿cómo puede el cerebro procesar señales de tan amplia variedad de receptores diferentes e identificar la información como buenos y malos olores? El más profundo conocimiento de la gran variedad de receptores comenzó a producir interrogantes importantes.

¿Qué son los receptores?
Los receptores son proteínas localizadas en las células sensoriales del sistema olfatorio dispuestas en secciones en el techo de las narinas, y que forman una estructura como una especie de cavidad. Cada uno de los miles de tipos de receptores tiene una forma de su estructura diferente a la de otros receptores para recibir las moléculas odoríferas que se ajustan a su forma. Pero unos miles de tipos de receptores no son suficientes para recibir 400.000 tipos de moléculas odoríferas. Se ha comenzado a evidenciar que existe una "relación flexible" entre los receptores y las moléculas odoríferas. En otras palabras, la estructura de cavidad no sólo recibe las moléculas odoríferas que se ajustan perfectamente a ésta sino también aquellas con características similares.

¿Cómo se transmite la información desde los receptores al cerebro?
En esta área también empezó a demostrarse que existe una conexión bien desarrollada entre receptores y moléculas.
La nariz tiene al menos varios miles de receptores de cada tipo, y todas las vías desde los receptores de un tipo específico se conectan a la misma terminal de entrada del bulbo olfatorio (glomérulos olfatorios). Esto significa que la información de los sensores de entrada a la nariz (receptores) ligados a moléculas odoríferas pueden identificarse chequeando las señales de entrada a estas terminales del bulbo olfatorio. Por lo tanto el cerebro puede identificar y clasificar las moléculas odoríferas en base a estos procesos. Además, en una función cerebral superior, debe existir un proceso de sentir una emoción específica para un olor específico. Esperamos desarrollar nuestra futura investigación en la dilucidación de este concepto.

Hemos escuchado que su laboratorio recientemente descubrió un nuevo hecho relativo a los mecanismos del bulbo olfatorio.
Sí, ha comenzado a aclararse el mecanismo de la clasificación cualitativa de los olores o de qué manera la información de un grupo específico de olores se transmite a una zona específica del bulbo olfatorio.
El bulbo olfatorio de los mamíferos de divide en cuatro zonas. Por ejemplo, una parte de la zona I reconoce los "olores pungentes" como el olor de la grasa. Y la formación de cada zona es controlada por una proteína de membrana llamada OCAM (Molécula de Adhesión Celular Olfatoria) La OCAM podría estar involucrada en la formación de sinapsis entre los axones de las células olfatorias (ej. las vías moleculares hasta la terminal de entrada) y las células mitrales del bulbo olfatorio (ej. vías para ingresar al cerebro).

Hay personas que son particularmente buenas para diferenciar olores, por ejemplo, los probadores de perfumes.
Déjeme simplificar la historia y suponer que hay dos sensores, el A y el B excitados por el olor de una banana. Estos dos sensores transmiten señales simultáneamente a las terminales de entrada asignados a ellos, y hay un circuito neuronal que identifica que las señales están "ocurriendo en forma simultánea" en las terminales de entrada. Este circuito puede ser reforzado y desarrollado mediante entrenamiento. Son estos circuitos los que integran la información de decenas de sensores en un solo olor. Si se dice que un catador de perfumes tiene una buena nariz, esto no significa que tenga sensores especiales o más sensores que otros, sino que su conexión neural, que es la que memoriza qué combinaciones de sensores forman un olor específico, está más desarrollada que la de la gente común.

¿A qué punto ha llegado su investigación y cómo la lleva a cabo?
La investigación del sentido del olfato ahora ha entrado a la más complicada parte superior del cerebro. Sin embargo, aunque no ha pasado mucho tiempo desde el descubrimiento de los receptores, a nivel de las estructuras y funciones básicas de los mecanismos olfatorios se ha comenzado a aclarar mucho.
Nuestro laboratorio está llevando a cabo la investigación dividida en tres etapas, a nivel de las células sensoriales olfatorias en la nariz, a nivel del bulbo olfatorio que se dice es el primer centro de retransmisión, y a nivel de la corteza olfatoria, considerada un área desconocida. Por lo tanto, básicamente usamos cualquier medio disponible de investigación. Por ejemplo, nuestra investigación del sistema olfatorio utiliza muchos métodos de investigación básicos incluyendo los de la biología molecular, electrofisilogía y medición óptica. Dado que la investigación del cerebro es un campo en el cual es extremadamente difícil para un solo grupo dilucidar todo, para nosotros es esencial la cooperación con otros laboratorios.

¿Cuáles son los resultados de la investigación del sistema olfatorio que pueden beneficiar a la sociedad humana en general?
Creo firmemente que cualquier resultado de la investigación básica puede brindar una contribución a la sociedad, pero honestamente no sé en qué forma contribuirán nuestros resultados.
Por ejemplo, nuestro laboratorio ha descubierto una molécula que tiene una nueva función del bulbo olfatorio, que hemos llamado telencefalina. Esta molécula es única dado que se manifiesta solamente en las neuronas del telencéfalo, que es el segmento crítico más desarrollado del cerebro humano. Se ha informado en la revista médica "The Lancet" a comienzos de este año que la concentración de telencefalina en el suero sanguíneo aumenta cuando el cerebro es dañado por la epilepsia o la encefalitis herpética. Antes no era posible identificar el daño cerebral, a menos que se examinaran las ondas cerebrales profundas, pero ahora es posible diagnosticar el daño cerebral midiendo la concentración de telencefalina.
De esta forma inesperada la investigación básica logra resultados socialmente significativos. Por lo tanto, aunque nos imagináramos los eventos que podrían ocurrir dentro de cinco años, nunca sabríamos lo que ocurrirá realmente hasta ese momento.

Finalmente, ¿me puede decir cuál es su deseo o intención sobre la investigación futura del sistema olfatorio?
Después de todo, creo que lo que es realmente importante es establecer y acumular conocimiento básico. La investigación sobre un tema de conocimiento básico es absolutamente necesaria para lograr los avances posteriores del conocimiento. Partiendo del conocimiento básico que se ha obtenido en forma fortuita, surgen otras investigaciones que progresan y se incrementa el conocimiento. Este es el mérito de la investigación básica. Pienso que la investigación básica sobre el sistema olfatorio está relacionada con la investigación en otros campos y eventualmente se crea una plataforma académica con ellos para la dilucidación general de los mecanismos cerebrales.

Autor: Kensaku Mori
Fuente: Riken BSI news
Traducción: Liliana Storina (colaboradora)