Codifica
e scelta fra odore e comportamento
DIANE RICHMOND
NOTE E
NOTIZIE - Anno IX - 02 luglio 2011.
Testi pubblicati sul sito www.brainmindlife.org della Società Nazionale
di Neuroscienze “Brain, Mind & Life - Italia” (BM&L-Italia). La sezione
“note e notizie” presenta settimanalmente note di recensione di lavori
neuroscientifici selezionati dallo staff
dei recensori fra quelli pubblicati o in corso di pubblicazione sulle maggiori
riviste e il cui argomento rientra negli oggetti di studio dei soci afferenti
alla Commissione Scientifica, e
notizie o commenti relativi a fatti ed eventi rilevanti per la Società
Nazionale di Neuroscienze.
[Tipologia del testo:
RECENSIONE]
La
chemiorecezione nei mammiferi ha una straordinaria importanza evoluzionistica,
soprattutto per il ruolo che svolge a protezione della vita dei singoli
individui e nella mediazione del comportamento sessuale e riproduttivo, eppure
il gusto e l’olfatto hanno a lungo costituito branche poco seguite della
ricerca. Negli ultimi decenni si è tuttavia assistito ad un cambiamento di
tendenza, soprattutto grazie agli studi di genetica dei recettori dell’olfatto e, in particolare, al riconoscimento di oltre 500
recettori da parte di Richard Axel e Linda B. Buck che, per questa ragione, conseguirono
il Premio Nobel nel 2004.
Uno
studio condotto da un gruppo diretto proprio da Linda Buck ha realizzato nel
topo un’analisi delle risposte a 125 molecole odorose da parte di 3000 neuroni
sensoriali dell’olfatto, fornendo un contributo al lungo e complesso lavoro che
porterà alla comprensione di tutti processi di codifica
sensoriale e di
fisiologia del comportamento dipendente dalla percezione (Nara K., et al.
A
Large-Scale Analysis of Odor Coding in the Olfactory Epithelium. The Journal of Neuroscience 31 (25), 9179-9191, 2011).
Lo studio è stato realizzato presso l’Howard Hughes
Medical Institute, Division of Basic Sciences, Fred Hutchinson Cancer Research
Center, Seattle (USA).
I
mammiferi possono percepire e discriminare miriadi di composti chimici volatili
in base al loro odore. Il rilievo delle molecole odorose presenti nell’ambiente
avviene grazie a specifici recettori (odorant receptors o OR) siti sulla membrana dei neuroni sensoriali dell’olfatto (OSN, olfactory sensory neurons), le cellule nervose specializzate
dell’epitelio olfattivo. Studi recenti hanno dimostrato che, in un roditore
come il topo, ciascuna cellula OSN, esprime uno di circa 1000 diversi geni per i recettori
degli odori (OR). Oggi è noto che l’unità
fondamentale dell’input sensoriale per l’odorato che
raggiunge il cervello, è costituita dal neurone OSN con lo specifico OR
espresso. Sebbene la notevole mole di lavoro che è stata compiuta nel campo
dell’indagine dei meccanismi molecolari abbia fornito un modello dei processi
che consentono il rilievo, la memorizzazione e il riconoscimento degli odori,
non si è ancora raggiunta una definita conoscenza del modo in cui dalla
funzione dell’unità di base si giunga alla codifica
dell’identità di
ciascun odore. A tal fine sarà necessario continuare a raccogliere dati,
sperando nell’emergere di elementi che suggeriscano una chiave interpretativa. In
questa prospettiva, Linda B. Buck e collaboratori, per ottenere una conoscenza
più estesa e dettagliata del riconoscimento degli odori e della loro codifica
al livello dell’epitelio sensoriale dell’olfatto, hanno valutato le risposte di
3.000 OSN di topo a 125
odoranti diversi per struttura chimica e distinti per odore
percepito.
I
risultati hanno rivelato una straordinaria
diversità, ma anche
delle definite preferenze funzionali nel riconoscimento degli stimoli da
parte del repertorio di OSN e OR.
E’
emerso che la maggior parte degli OSN appartiene a una tipologia fisiologica
caratterizzata da una “sintonia funzionale” limitata al rilievo di una ristretta gamma di composti fra loro correlati per struttura e, spesso,
per tipo di odore, ma il repertorio delle unità funzionali include anche
componenti con “sintonia” molto ampia. Sorprendentemente, la grande
maggioranza degli odoranti attivava un set
esclusivo di OSN, generalmente due o più in combinazione. I risultanti codici combinatori variavano di dimensione fra le sostanze odorose e talvolta
contenevano sia componenti sintonizzate per un insieme ristretto, sia
componenti sintonizzate per l’ampio spettro.
Mentre
molti OSN risultavano in grado di riconoscere numerose molecole odoranti,
alcune cellule sensoriali dell’olfatto sembravano essere specifiche per un
determinato ferormone o altro “composto associato ad animale”, o per uno o più
odoranti con una particolare qualità odorosa.
Tale
quadro supporta l’idea che i segnali derivati da alcuni OSN e OR possano codificare
una specifica qualità olfattiva, oppure rappresentare degli
evocatori specifici di comportamenti
innati.
L’autrice della nota ringrazia la dottoressa Floriani per
la correzione della bozza e invita alla lettura delle numerose recensioni di
lavori di argomento connesso che compaiono nelle “Note e Notizie” (impiegare la
pagina “CERCA” del sito).