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).

 

Diane Richmond

BM&L-2 luglio 2011

www.brainmindlife.org

 

 

 

 

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