Te inclinas. Inhalas. El cerebro decide si el melón está maduro o la leche está agria.
Un ratón también hace esto, pero más rápido. Frenéticamente incluso.
Una nueva investigación de la Universidad Northwestern sugiere que a pesar de la diferencia de velocidad, la maquinaria neuronal subyacente es casi idéntica. No se trata sólo de olfatear. Se trata de sincronización.
Dos estudios publicados en Science Advances revelan que la forma en que los humanos y los ratones procesan los olores se basa en un sistema evolutivamente conservado. Los ratones pueden ejecutar olfateos únicos e intencionales. Los humanos, a pesar de respirar lentamente, generamos los mismos ritmos cerebrales que utilizan los roedores cuando olfatean rápidamente.
Esto no es sólo curiosidad académica. Cambia la forma en que vemos el deterioro neurológico.
La lógica evolutiva detrás del olfato compartido
El cerebro trata el olfato como una decisión activa, no como una recepción pasiva.
Los animales controlan el flujo de moléculas de olor. Ellos dictan el momento. Esto es importante porque si no controlas la ingesta, no controlas los datos.
Los roedores son famosos por su rápido olfateo. ¿Humanos? Quizás inhalamos una vez cada pocos segundos. En comparación, es lento. Durante años, los científicos se preguntaron: ¿Cómo puede un ser humano identificar un olor con tanta rapidez y precisión como un ratón si toma muestras del aire diez veces más lento?
Los equipos del Noroeste abordaron este rompecabezas desde extremos opuestos del árbol de los mamíferos.
Un grupo estudió ratones. Los observaron manipular la comida, llevársela a la nariz y hacer una pausa. Estos no fueron los frenéticos olfateos de búsqueda. Eran respiraciones únicas y deliberadas.
El otro grupo grabó directamente de bulbos olfativos humanos. Estas son las estructuras que reciben las primeras señales neuronales de la nariz.
Los resultados convergieron. El momento es el mismo. El mecanismo es compartido.
“La verdadera similitud es este único olfateo… es voluntario; lo hacen a propósito”. — John M. Barrett, Universidad Northwestern
Olfateos individuales diestros en ratones
El estudio con ratones comenzó con algo que fácilmente se pasaría por alto.
Los investigadores dirigidos por Gordon M. G. Shepherd utilizaron un sistema robótico multicámara para rastrear ratones que se movían libremente. Buscaron momentos en los que los animales se detuvieran y se llevaran comida a la nariz.
En lugar del habitual muestreo rápido, los ratones tomaron una respiración cuidadosamente programada.
Parecía una inspección. Una comprobación rápida antes de comprometerse con el bocado.
Cuando la comida no era atractiva, el olfato era más fuerte. Pero el olor por sí solo no lo desencadenó. Aunque los investigadores cegaron a los ratones, igualmente realizaron el olfateo. Sólo se detuvo cuando se silenció la corteza motora.
Esto demuestra que el comportamiento es proactivo, no reflexivo. Los ratones eligen olfatear.
“Resulta que los ratones eligen realizar estas rápidas ‘comprobaciones de olfato’… en lugar de ser activados pasivamente para olfatear. Mang Gao
Esta es la primera vez que se documenta un olfateo intencional y no reflexivo en roedores durante la búsqueda de alimento natural. Refleja el acto humano de acercar la comida a la nariz para evaluarla.
Oscilaciones Theta: La señal del olfato humano
Si los ratones utilizan olfateos rápidos para impulsar su procesamiento olfativo, los humanos utilizan algo más.
El estudio en humanos, dirigido por Christina Zelano y Andrew Sheriff, registró actividad en los bulbos olfativos de voluntarios. Pidieron a los participantes que respiraran una sola vez de forma intencionada.
Esa única inhalación desencadenó ondas cerebrales de baja frecuencia. Oscilaciones theta. Específicamente, ritmos en el rango de 2 a 8 Hz.
Este es el rango de frecuencia exacto que utilizan los roedores para olfatear rápidamente.
En los ratones, el olfateo y la onda theta están fusionados. Son casi indistinguibles. La respiración es el ritmo.
En los humanos, la respiración es más lenta. Pero la onda theta persiste. Organiza las ráfagas más rápidas de actividad neuronal dentro de esa única respiración. Una inhalación lenta activa varios ciclos de procesamiento interno. El cerebro divide los datos, analiza el olor y toma una decisión, todo en el lapso de una sola respiración.
El cerebro humano comprime la misma estructura temporal en una acción física más lenta.
“En los humanos, la frecuencia de olfateo más lenta los separa [el olfateo y theta], revelando la oscilación theta como distinta”. —Qiaohan Yang
Esto confirma que la forma en que los humanos y los ratones procesan los olores se rige por las mismas ventanas de tiempo subyacentes, incluso si la ejecución física difiere drásticamente.
Por qué esto es importante para la detección de enfermedades
Comprender los circuitos olfativos saludables es la única forma de detectar cuándo fallan.
Los cambios en el comportamiento de olfateo se han asociado durante mucho tiempo con enfermedades neurodegenerativas. El autismo, el Alzheimer y el Parkinson muestran alteraciones en la función olfativa.
Si la maquinaria neuronal subyacente se conserva en todas las especies, entonces las alteraciones en estos ritmos compartidos podrían ser biomarcadores tempranos de patología.
“Saber que tenemos este conjunto de mecanismos evolutivamente contras nos ayuda a comprender… cómo fallan en patología. Andrew Sheriff
No estamos ante dos sistemas separados. Estamos ante un sistema antiguo, adaptado a diferentes frecuencias respiratorias. Los ratones lo ejecutan a altas RPM. Los humanos lo aceleran pero mantienen intacto el motor central.
Este diseño compartido sugiere que la forma en que recopilamos información a través del olfato es fundamental para nuestra supervivencia como mamíferos. Guía lo que comemos, lo que evitamos y cuándo nos movemos.
El ratón revisa la miga. El humano revisa el melón. El cerebro hace el resto.
