Las conexiones generalizadas entre las neuronas ayudan al cerebro a distinguir los olores

Las conexiones generalizadas entre las neuronas ayudan al cerebro a distinguir los olores

La organización —o la falta de ella— en la corteza piriforme del cerebro nos permite diferenciar un olor de otro

LA JOLLA—¿Eres capaz de distinguir el aroma de una rosa del de una lila? Si es así, se lo debes agradecer a la corteza piriforme de tu cerebro. En comparación con muchas otras partes del cerebro, la corteza piriforme —que permite a los animales y a los humanos procesar información sobre los olores— parece un desordenado enredo de conexiones entre células llamadas neuronas. Ahora, investigadores del Instituto Salk han revelado cómo la aleatoriedad de la corteza piriforme es, en realidad, fundamental para que el cerebro distinga entre olores similares.

“El paradigma habitual es que la información en el cerebro se codifica en función de qué células están activas, pero eso no es así en el caso del sistema olfativo”, afirma Charles Stevens, profesor emérito distinguido del Laboratorio de Neurobiología Molecular del Instituto Salk y coautor del nuevo trabajo. “En el sistema olfativo, resulta que no se trata de qué células están activas, sino de cómo...» muchos ”las células están activas y qué grado de actividad tienen».”

Además de permitir comprender mejor cómo se procesan los olores, la nueva investigación, publicada en la revista Revista de Neurología Comparada el 17 de julio de 2018, también podría aportar una mayor comprensión de cómo organizan la información algunas partes del cerebro.

Cuando las moléculas odorantes —la huella de cualquier olor— se unen a los receptores de la nariz de una persona, la señal se transmite al bulbo olfativo y, desde allí, a la corteza piriforme. En otros sistemas sensoriales —como el sistema visual—, la información sigue un orden estricto a medida que recorre el cerebro. Partes concretas del ojo, por ejemplo, siempre transmiten información a partes específicas de la corteza visual. Pero los investigadores saben desde hace tiempo que este orden no existe en la corteza piriforme.

“No hemos podido detectar ningún patrón en las conexiones de la corteza piriforme en ninguna especie”, afirma el coautor Shyam Srinivasan, investigador adjunto del Instituto Kavli para el Cerebro y la Mente de la Universidad de California en San Diego. “Cualquier olor activa aproximadamente el 10 % de las neuronas, que parecen estar dispersas por toda la corteza piriforme”.”

Para empezar a desentrañar los detalles de cómo la corteza piriforme codifica la información olfativa —y si sus conexiones son realmente aleatorias—, Stevens y Srinivasan analizaron las cortezas piriformes de nueve ratones utilizando diversas técnicas de tinción y microscopía que les permitieron visualizar los diferentes tipos de células de esa región cerebral. Su primer objetivo: cuantificar el número y la densidad de las células de la corteza piriforme.

“En realidad, fue como un estudio”, explica Srinivasan. “Contamos las células en diferentes zonas representativas y calculamos el promedio para toda la región”.”

Llegaron a la conclusión de que la corteza piriforme del ratón contiene alrededor de medio millón de neuronas, repartidas a partes iguales entre la corteza piriforme posterior —más grande y menos densa— y la corteza piriforme anterior —más pequeña y más densa—.

A partir de esta información inicial sobre la densidad y el número de neuronas, así como de los datos de estudios previos sobre el número de neuronas en el bulbo olfativo y el número de conexiones neuronales —o sinapsis— que unen el bulbo olfativo con la corteza piriforme, los dos investigadores llegaron a una conclusión sorprendente: cada neurona del bulbo olfativo está conectada con casi todas y cada una de las neuronas de la corteza piriforme.

“Cada célula del núcleo piriforme recibe información de prácticamente todos los receptores olfativos que existen”, afirma Stevens. “No hay una sola neurona dedicada al ‘olor a café’, sino todo un conjunto de neuronas relacionadas con el café repartidas por todas partes”. En lugar de que un solo receptor detecte un olor y active un grupo de neuronas reveladoras, explica, cada olor tiene una huella que se basa más en la fuerza de las conexiones: aunque el olor a café puede activar casi las mismas neuronas en la corteza piriforme que el olor a chocolate, activarán cada neurona en un grado diferente.

“Una de las ventajas de este sistema es que puede codificar información muy compleja”, afirma Srinivasan. “Además, lo hace muy resistente al ruido”. Si una neurona envía una señal “ruidosa” —una activación más fuerte o más débil de lo que debería—, el ruido se compensa gracias a las muchas otras neuronas que envían señales simultáneas y más precisas.

A los investigadores les gustaría repetir el estudio con otros animales para ver dónde se encuentran las similitudes y las diferencias. También están interesados en investigar otras áreas del cerebro que durante mucho tiempo se ha supuesto que están dominadas por conexiones aparentemente aleatorias, para ver si están organizadas de la misma manera.

Stevens y Srinivasan, a quienes también se les publicó un artículo en la revista Revista de Neurociencia Las investigaciones, publicadas el 13 de julio, sobre el uso del circuito de aprendizaje olfativo de la mosca de la fruta para mejorar los actuales algoritmos de aprendizaje profundo, fueron financiadas por el Instituto Kavli para el Cerebro y la Mente de la Universidad de California en San Diego y la Fundación Nacional de Ciencias.