25 de abril de 2019

Las regiones cerebrales vinculadas a la memoria y la emoción ayudan a los humanos a navegar mediante el olfato

Las regiones cerebrales vinculadas a la memoria y la emoción ayudan a los humanos a navegar mediante el olfato
MASSACHUSETTS EYE AND EAR - ARCHIVO

MADRID, 25 Abr. (EUROPA PRESS) -

Especies como los perros y los roedores usan su sentido del olfato para navegar hacia los elementos y lugares deseables y alejarse de aquellos que deberían evitar, pero, ¿los humanos tienen las mismas capacidades? Es una pregunta que el neurobiólogo de la Universidad de Pensilvania (Estados Unidos) Jay Gottfried ha estado tratando de responder, y al mezclar los aromas de pino y plátano para crear un "paisaje olfativo" único, pudo descifrar cómo el cerebro humano usa esa información olfativa para moverse a través de ambientes particulares bidimensionales.

"Cada uno de nuestros cinco sentidos desempeña un papel único, pero el olfato parece ser tratado como la oveja negra de la familia", dice Gottfried, profesor de Penn Integrates Knowledge con citas en los departamentos de Psicología y Neurología. "Obviamente, no necesitas tu sentido del olfato para hacer un examen o conducir un automóvil, pero tiene un gran impacto en nuestra calidad de vida", afirma.

Gottfried ha estado estudiando la ciencia del olfato durante más de 15 años. Este trabajo exploró inicialmente cómo el cerebro permite a los humanos detectar, discriminar e identificar olores. Sin embargo, más recientemente, su enfoque de investigación ha cambiado a la navegación espacial olfativa, posiblemente una de las funciones más importantes del sistema olfativo.

Ese tema es la base de un nuevo artículo que él y sus colegas publicaron en la revista 'Neuron'. Su estudio utilizó diferentes combinaciones de aromas de pino y plátano para construir una cuadrícula bidimensional, lo que Gottfried describe como paisaje olfativo. A medida que los participantes se movían entre los puntos de cuadrícula de "inicio" y "final", según las mezclas de olores que olían, sus respuestas cerebrales revelaron un patrón de activación con simetría hexagonal que actuaba como un mapa olfativo de facto. Además, este patrón se asemejaba a las estructuras de mapeo similares a una cuadrícula mostradas anteriormente para ayudar a los animales en otras formas de navegación espacial.

"Varios artículos interesantes han revelado que, al utilizar técnicas de imagen funcionales, puedes encontrar representantes de esta arquitectura en forma de cuadrícula en el cerebro humano --subraya Gottfried--. Lo que hicimos en este estudio es reunir ideas conceptuales sobre la navegación de olores con modelos de celdas de cuadrícula y luego usar un conjunto de olores para definir un espacio bidimensional".

Los modelos de celdas de red ganaron terreno con los neurocientíficos cognitivos humanos después de que May-Britt Moser, Edvard Moser y John O'Keefe obtuvieran el Premio Nobel 2014 por su descubrimiento de este sistema en ratas. Su modelo mostró que a medida que los animales se movían alrededor de una arena circular, las neuronas se activaban a intervalos periódicos, creando un patrón que se parecía a una serie de hexágonos muy compactos. Se demostró que el sistema de coordenadas seis veces resultante proporciona un ancla para la orientación espacial, guiando la estrategia de búsqueda de un animal dentro de un entorno.

Gottfried y sus colegas aplicaron esta idea a su estudio, reclutando a 25 sujetos para completar una tarea de navegación olfativa a través de una "arena" definida por seis niveles de intensidad de pino y seis niveles de intensidad de banano. Se representó una cuadrícula con 36 cuadrados, con el plátano que define un eje y el pino que define el otro. En el experimento, los sujetos tenían que navegar mentalmente desde un olor "inicial" (una combinación de la mezcla de plátano y pino) hasta un olor "final" (una mezcla diferente) y luego indicar si su movimiento coincidía con su posición final predicha en este paisaje olfativo.

Con este diseño experimental, los científicos de Penn intentaron primero entender si los sujetos podían completar con éxito una tarea de olor, y sus resultados muestran que los humanos pueden aprender a navegar de esta manera. Pero también se preguntaron si sus hallazgos podrían revelar una estructura de celda de cuadrícula similar a la ya documentada en animales.

EL OLFATO CONFIERE VENTAJAS DE COMPORTAMIENTO ÚNICAS

Sus datos de imágenes funcionales sugieren que la navegación mediante olores en humanos provoca una actividad similar de las celdas de la cuadrícula en la corteza entorrinal, la corteza prefrontal ventromedial y la corteza piriforme anterior, tres áreas del cerebro conectadas íntimamente a los sistemas límbico y olfativo. Es importante destacar que los investigadores encontraron que los participantes con una actividad de tipo rejilla más fuerte en la corteza entorrinal se movían con más éxito del primer olor al segundo.

Gottfried reconoce que, a diferencia de lo que ocurre en el mundo real, en este experimento los sujetos no se movían activamente y físicamente a través del espacio. Más bien, el "movimiento" involucraba la navegación mental entre dos coordenadas de olor en el paisaje olfativo, pero la configuración de este estudio resultó tener algo más en común con los escenarios reales.

"La intensidad del olor aumenta con la distancia a la fuente del olor --dice Gottfried--. Por ejemplo, a medida que te acercas a tu tienda de donuts favorita, más fuerte se vuelve el olor de estas rosquillas. De esta manera, el espacio de olor que creamos, donde van los olores de plátano y pino de fuerte a débil, sugiere que este diseño captura aproximadamente lo que una persona puede encontrar naturalmente".

En el futuro, Gottfried planea modificar su configuración experimental, desde una tarea de predicción perceptiva más abstracta, hasta un juego de ordenador de realidad virtual en el que los participantes deberán rastrear y localizar un olor específico a medida que se mueven a través de un escenario lleno de olores. "A través de prueba y error, comenzarán a desarrollar una comprensión de la posición relacional de los olores en el espacio virtual --explica--. Luego aplicaremos análisis similares para ver si las celdas de la cuadrícula entran en juego".

Todo es parte de un cuerpo de trabajo destinado a fomentar una mayor comprensión del olfato, lo que Gottfried dice que se siente afortunado de estudiar. "Imagínese que todos se reúnen alrededor de una mesa de Acción de Gracias y una persona no puede oler la comida. Realmente no pueden participar en esa conversación o sentirse conectados a la experiencia compartida de la comida. Hay muchos ejemplos como ese", dice, agregando que el sentido del olfato tiene un propósito único y confiere ventajas de comportamiento únicas que otros sentidos no pueden proporcionar.

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