De olores y regiones poco exploradas

02/09/2014 0 comentarios
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Aunque nosotros los humanos no le hagamos mucho caso la mayor parte del tiempo, el olfato es uno de los sentidos que más influye en el comportamiento de muchos animales, especialmente cuando se trata de actuar frente a olores biológicamente significativos, como las feromonas o el olor de los predadores. Estudios recientes revelan que regiones cerebrales relativamente poco exploradas pueden ser clave en el control de las reacciones de los roedores frente a estas señales químicas.

Una de las particularidades que hacen interesante al sistema olfativo es su conexión directa con los sistemas cerebrales de la emoción y de la recompensa. Entre los núcleos a los que la información olfativa tiene acceso directo se encuentra la amígdala, centro del cerebro emocionala, y el estriado ventral, que comprende el muy famoso núcleo accumbens y el algo menos popular tubérculo olfativo.

No por ser una región menos explorada el tubérculo olfativo es menos interesante. Una de las características que hacen que su estudio se complique es que es una región anatómicamente heterogénea, que comparte características tanto con las cortezas olfativas como con el estriado, y que tiene inmersos en él unos núcleos aún más enigmáticos: los islotes de Calleja, acumulaciones de pequeñas neuronas que nadie sabe muy bien qué hacen ahíb. También su función parece heterogénea: hay estudios sobre su papel en el procesado de olores, pero también se ha investigado su función en el comportamiento guiado por recompensas (y por lo tanto en la adicción, de manera similar a su compañero anatómico el núcleo accumbens). Una posibilidad que aunaría ambas funciones sería que el tubérculo olfativo fuese importante para procesar, específicamente, el valor placentero o emocional de los olores.

Para comprobar esta hipótesis, decidimos llevar a cabo un pequeño estudio. Si a las hembras de ratón se les ofrecen feromonas de otras hembras y feromonas de machos, preferirán pasar el tiempo 'esnifando' las de macho, un comportamiento que interpretamos como que les resultan placenteras. Así que nos preguntamos qué efecto tendría inactivar el tubérculo olfativo sobre este comportamiento. Llevamos a cabo microlesiones de esta región cerebral, y comparamos el comportamiento de hembras lesionadas con el de hembras intactas. Como esperábamos, las ratonas intactas pasaron cerca del 70 % del tiempo de nuestro experimento esnifando las feromonas de macho; por el contrario, las hembras con microlesiones específicas en la región del tubérculo olfativo no mostraron esta preferencia. Sin embargo, la preferencia por otra recompensa, agua azucarada, fue idéntica en ambos grupos de ratonas, sugiriendo que el valor placentero de distintas recompensas, en este caso el 'olor a macho' y el sabor dulce, se codifica en regiones distintas del cerebroc.

A la izquierda, esquema de un corte frontal del cerebro del ratón al nivel del tubérculo olfativo. A la derecha, fotografía del mismo corte. Abreviaturas: Acb: núcleo accumbens; ICj: Islotes de Calleja; Tu: tubérculo olfativo; Pir: Corteza olfativa. El dibujo es de la autora, la fotografía de Amparo Novejarque.

Hablando de recompensas, una de las mayores para un científico es que su trabajo sea citado y, sobre todo, corroborado por laboratorios independientes. Con los datos que acabo de comentar, publicamos en enero de este mismo año un articulito en el que proponíamos que, y cito, al menos en hembras de ratón, la integridad del estriado-pálido medioventral (¡oh, qué hermosa la nomenclatura cartográfica del cerebro!) comprendiendo una porción específica del tubérculo olfativo y los islotes de Calleja, es necesaria para la atracción por feromonas sexuales. Sugerimos que esta región contribuye al procesado de las propiedades hedónicas de olores biológicamente significativos [1]. Citando esta referencia, el equipo de James Cherry, de la Universidad de Boston, acaba de publicar un estudio independiente, pero prácticamente calcado del nuestro, en el que muestran que lesiones restringidas a las neuronas dopaminérgicas en la misma región del tubérculo olfativo tienen el efecto de eliminar la preferencia por feromonas de macho dejando intacta la preferencia por una solución azucarada [2].

Pero la función del tubérculo no debe estar restringida a que a las hembras de ratón les guste el olor a macho, esto no tendría mucho sentido. Al poco tiempo de publicar nuestro artículo, recibí la invitación de revisard un trabajo del equipo de Daniel Wesson, de la Case Western Reserve University. En su estudio, quisieron comprobar qué efecto tendría activar de manera artificial el tubérculo –en lugar de desactivarlo, como en los dos estudios anteriores-. Para ello, implantaron crónicamente unos pequeños electrodos en esta región, que permitían a los investigadores estimular las neuronas del tubérculo olfativo de ratones macho, mediante pequeños pulsos de corriente controlados. A continuación, se dio a los ratones la posibilidad de explorar dos estímulos olfativos de valor distinto, olor de cacahuete y olor de orina de zorro. Cuando los ratones no recibían estimulación alguna, preferían explorar el atractivo olor a cacahuete y evitaban el olor a zorro, que les resulta, evidentemente, desagradable y les provoca ansiedad. Sin embargo, cuando se activaba el tubérculo artificialmente mediante el implante, ¡la exploración del olor a zorro aumentaba! [3]. Las conclusiones de este estudio, similares a las nuestras, proponen que el tubérculo olfativo es crucial para el comportamiento motivado y constituye una de los centros donde nuestro cerebro codifica cuán placentero nos resulta un olor.

Leyendo ambos trabajos posteriores al nuestro, me siento un poco como los navegantes del siglo XVI, con la sensación de que hemos puesto el pie en un archipiélago (¿de Calleja?) del que quedan todavía muchas cosas por explorar y comprender. Por ejemplo, ¿qué pasaría si a nuestras ratonas les estimulásemos el tubérculo olfativo, en lugar de desactivarlo?, ¿les gustarían más las feromonas de macho? ¿Cuál es el papel exacto de la dopamina, ya que sobre este punto existen datos contradictorios? ¿Y de los otros neurotransmisores de esta región, como por ejemplo la serotonina? ¿Tiene el tubérculo olfativo la misma función en humanos que en roedores, siendo que el sentido del olfato está mucho más desarrollado en los segundos?

Como quiera que sea, estos descubrimientos pueden llegar a ayudarnos a comprender mejor cómo se codifica en el cerebro el valor de las distintas recompensas, y entender mejor los sustratos neurales que, cuando 'enferman', desembocan en comportamientos disfuncionales como la adicción. Cual cartógrafos cerebrales, seguiremos viajando por el cerebro y explorando sus regiones.

Referencias

[1]. Agustín-Pavón C, et al. (2014) Focal lesions within the ventral striato-pallidum abolish attraction for male chemosignals in female mice. Behav Brain Res. 259:292-6.

[2]. DiBenedictis BT, et al. (2014) 6-Hydroxydopamine lesions of the anteromedial ventral striatum impair opposite-sex urinary odor preference in female mice. Behav Brain Res. doi: 10.1016/j.bbr.2014.08.024. [Epub ahead of print]  

[3]. Fitzgerald BJ, et al. (2014). Olfactory tubercle stimulation alters odor preference behavior and recruits forebrain reward and motivational centers. Front Behav Neurosci. 8:81. 

Notas 

a. La conexión del olfato con el sistema emocional es tan estrecha que algunos neurocientíficos proponen que el sistema olfativo y el sistema emocional evolucionaron de manera conjunta, llegando a calificar a los olores de emociones percibidas. La ventaja de esta co-evolución podría estribar en que, siendo el olfato más antiguo que otros sentidos, los primeros animales utilizaban principalmente las señales químicas para comunicarse entre ellos, evitar a los predadores y encontrar comida. Siendo la emoción esencial para el aprendizaje, asociar los olores que pueden señalar la presencia de fuentes de alimento o un peligro inminente, con una emoción, como la excitación o el miedo, permite a los animales responder adecuadamente ante estas situaciones.

b. Los islotes de Calleja deben su nombre al anatomista español Julián Calleja, contemporáneo de Ramón y Cajal. Si se entretienen en hacer una búsqueda acerca de los trabajos centrados en estas peculiares estructuras, se darán cuenta de que andamos en terreno baldío: descripciones anatómicas, apenas estudios que nos hablen de su función. Recientemente, han aparecido un par de estudios fijándose en ellos: se ha descubierto que en ratones adultos, al igual que otras zonas del sistema olfativo, reciben nuevas neuronas. Pero no se sabe para qué sirven, y de neurogénesis adulta hablaremos otro día.

c. En concreto, el núcleo accumbens es importante para este comportamiento de consumo de azúcar.

d. Como saben, para publicar artículos en revistas científicas, es preciso que antes pasen por las manos de un experto independiente que corrobore la validez de los experimentos, la calidad, etc. Aunque el revisor, hasta que se completa el proceso, es anónimo, en algunas revistas se ha empezado a implantar la política de publicar el nombre de los revisores cuando el artículo es aceptado. Así, además de reconocer el trabajo de los revisores (que rara vez no proponen alternativas tanto de presentación de los resultados como de interpretación, exigiendo a veces que se lleven a cabo experimentos adicionales), también se les obliga a hacer una buena revisión.