14 Febbraio 2020 alle 02:10 · C.H.I.A. Srl · 0 commenti

Un profumo di una rosa è il profumo di rosa.

Perché due persone diverse con cervelli diversi concordano nel riconoscere lo stesso profumo?

In un nuovo studio, gli scienziati della Columbia hanno scoperto perché il sistema olfattivo del cervello è così notevolmente coerente tra gli individui. Anche se il cablaggio delle cellule cerebrali in questa regione differisce notevolmente da persona a persona il profumo di una rosa è il profumo di una rosa.

Per risolvere questo paradosso, i ricercatori hanno sviluppato un modello matematico dimostrando che due persone non devono aver precedentemente annusato gli stessi odori per concordare quali profumi stanno annusando. Invece, ognuno di loro saprà riconoscere nuovi odori simili tra loro (come due fiori diversi) se, e solo se, li ha già sentiti prima.

Due persone diverse hanno due diversi cervelli.

Molte neuroni nel nostro sistema olfattivo sono collegati in modo casuale. Significa che i neuroni che si attivano quando sento il profumo di una rosa sono diversi dai tuoi.

Allora perché siamo entrambi d’accordo con certezza su cosa stiamo odorando?

Creando questo modello matematico, potremmo rilevare, per la prima volta, i modelli che sono alla base di un’attività apparentemente casuale, rivelando una coerenza matematica ai nostri cervelli quando identificano i profumi.

Il viaggio che un profumo fa dal naso al cervello è un labirinto. Quando un odore entra nella cavità nasale, proteine specializzate chiamate recettori olfattivi inviano informazioni su quel profumo al bulbo olfattivo.

In una serie di studi pionieristici degli anni ’90, Richard Axel, MD, codirettore del Zuckerman Institute della Columbia e coautore della rivista Neuron, ha scoperto gli oltre 1.000 geni che codificano per questi recettori olfattivi. Questo lavoro, che è stato eseguito insieme alla sua collega Linda B. Buck, PhD, è valso a entrambi il premio Nobel 2004 per la fisiologia o la medicina.

Riconosciamo i profumi per “generalizzazione”.

Lo studio più recente si concentra su come le informazioni dal bulbo olfattivo, vengono interpretate in una regione del cervello chiamata corteccia piriforme. La corteccia piriforme è una struttura cruciale per l’elaborazione dei profumi. Poiché, non esistono due tipi di odori identici (esattamente come i fiocchi di neve! ndr), il cervello deve creare associazioni tra odori simili. Questo processo, chiamato generalizzazione, è ciò che aiuta il cervello a riconoscere i profumi.

La generalizzazione è fondamentale perché ti consente di prendere il ricordo di un profumo precedente – come la rosa – e collegarlo all’odore della rosa che stai odorando.

Tuttavia, poiché gli scienziati hanno formulato la teoria della generalizzazione, sono rimasti perplessi da due caratteri paradossali della corteccia piriforme. In primo luogo, l’attività neurale nella corteccia piriforme sembrava casuale, senza logica o organizzazione apparente. Quindi, i ricercatori non potevano sviluppare un modello di attività neurale a ogni tipo di profumo.

E in secondo luogo, la stessa corteccia piriforme sembrava troppo grande: gli scienziati hanno avuto la possibilità di contare solo circa 50.000 dei circa un milione di neuroni della corteccia piriforme nel cervello umano.

Perché ci sono così tanti neuroni in questa parte del cervello?

I ricercatori hanno sviluppato un modello matematico che offre una soluzione a entrambi i paradossi: due cervelli potrebbero effettivamente concordare su una classe di profumi (cioè se sono fiori profumati o immondizia puzzolente) se l’attività neuronale proviene da un pool abbastanza ampio di neuroni.

L’idea è simile al crowdsourcing, per cui persone diverse analizzano ciascuna una parte di una domanda complessa. Tale analisi viene quindi raggruppata in un hub centrale.

Questo è analogo a ciò che accade nella corteccia piriforme: i diversi modelli di attività neurale generati da questo milione di neuroni, seppur incompleti da soli, quando combinati danno un quadro completo di ciò che il cervello sta odorando.

Testando questa formula sui dati raccolti da esperimenti con i moscerini da frutta, si è dimostrato che l’attività neurale aiuta due persone a concordare odori comuni, anche con un’esperienza comune differente.

L’esperienza mette d’accordo.

Gli scienziati hanno a lungo sostenuto che due cervelli devono condividere un punto di riferimento comune, come ad esempio se ciascuno di loro avesse già annusato una rosa, al fine di identificare lo stesso profumo. Ma questo modello suggerisce che il punto di riferimento può essere qualsiasi cosa: il ricordo del profumo di una rosa può aiutare due persone a concordare sull’odore del caffè.

In altre parole anche la più piccola esperienza comune sembra riallineare il cervello, in modo tale che, mentre la mia attività neurale è diversa dalla tua, l’associazione che facciamo tra due profumi correlati – come i fiori – è simile per entrambi.

Questo modello, pur dando un’idea di un paradosso della percezione, evidenzia un’eleganza di fondo per il sistema olfattivo: nonostante contenga neuroni, ricordi ed esperienze diverse, due cervelli possono ancora raggiungere un accordo.

Tu e io non abbiamo bisogno di annusare ogni tipo di odore nel mondo per raggiungere un accordo su ciò che stiamo annusando. Finché abbiamo un po’ di esperienza comune, è abbastanza.

Fonte: https://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(18)30288-5