Los experimentos pavlovianos con langostas proporcionan nuevas pistas sobre cómo funciona el olfato en el cerebro

Desde la fragancia del café preparado hasta la olor a lluvia empapando el suelo, distinguir olores es una de las razones por las que tener sentido del olfato es maravilloso.

Pero cómo nuestro cerebro puede entender olores como el café, sin importar la estación, el lugar o la hora, es una pregunta compleja de responder. Hay una gran cantidad de neuronas que componen nuestro bulbo olfativo para ayudarnos a dar sentido a los aromas que nos rodean.

Entonces, los investigadores recurrieron a un aliado poco probable, las langostas, para analizar cómo los olores como el café siempre huelen a café, a pesar de una miríada de otros olores u otros factores ambientales que potencialmente se interponen en el camino.

“Esta hazaña de reconocimiento de patrones que aún es difícil de lograr en los sistemas de detección química artificial es realizada por la mayoría de los sistemas sensoriales para su supervivencia”. escribió el equipo de la Universidad de Washington en St Louis en su nuevo artículo.

“¿Cómo se logra esta capacidad?”

El equipo primero hizo una versión de Condicionamiento respondiente pavloviano

sobre los insectos, en concreto un saltamontes americano (Schistocerca americana). Colocaron un ‘odorante’ junto a las antenas de las langostas hambrientas (que es como huelen las langostas) y luego les dieron de comer como recompensa. Esto hizo que se abrieran las piezas bucales externas de las langostas, llamadas palpos maxilares, que los investigadores pintaron de verde para facilitar la visualización.

Después de algunas rondas de este condicionamiento, las langostas abrían sus palpos maxilares después de oler el olor, sin necesidad de comida. Esta respuesta significa que las langostas reconocieron el olor, lo que obviamente es un primer paso importante.

Si bien las langostas usaban pequeños sensores que monitoreaban la actividad neuronal, el equipo luego verificó si las langostas podían captar el mismo olor en diferentes condiciones, como secas o húmedas o en intervalos cambiantes. Si bien los palpos de langosta se abrieron cada vez, las neuronas se activaron en patrones inconsistentes según las circunstancias.

“Las respuestas neuronales fueron muy variables”, dijo uno del equipo, el ingeniero biomédico Barani Raman.

“Eso parecía estar en desacuerdo con lo que estaban haciendo las langostas, en términos de comportamiento”.

Luego, los investigadores incorporaron el aprendizaje automático para determinar qué estaba pasando. Rápidamente se hizo evidente que había una serie de neuronas ‘ENCENDIDAS’ que se encienden cuando hay un olor presente y neuronas ‘APAGADAS’ que se encienden cuando el olor desaparece. Pero no necesitan ser perfectos para funcionar.

El cerebro de la langosta solo necesitaba la cantidad aproximada de neuronas ENCENDIDAS y APAGADAS para saber que el olor estaba allí, con margen de maniobra para combatir cualquier cambio en las diferentes condiciones que alterarían los olores.

Si bien no podemos relacionar estos hallazgos directamente con los humanos, estudiar tales respuestas dentro de un modelo animal más simple como estos insectos puede ayudarnos a comprender mejor algunos de los fundamentos de cómo funcionan los sistemas olfativos en general.

En este caso, ahora tenemos un modelo de cómo un sistema neuronal puede detectar un olor específico entre una cacofonía de otros y oscureciendo los factores ambientales.

Puedes ver más sobre esto en el siguiente video.

Por supuesto, no podemos tomar demasiado de este estudio para relacionarlo con los bulbos olfativos mucho más grandes de los humanos, pero es una investigación fascinante. Con suerte, con más estudio, podemos llegar al fondo de cómo nuestros cerebros también pueden comprender la gran cantidad de olores que nos rodean en nuestra vida cotidiana.

La investigación ha sido publicada en PNAS.

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