Um mapa oculto no seu nariz pode explicar como funciona o olfato
O olfato molda a nossa experiência do mundo diariamente. Ele nos ajuda a identificar perigos, enriquece o sabor dos alimentos e está fortemente ligado à memória e às emoções. Apesar de sua importância, os cientistas têm encontrado dificuldades para compreender completamente como esse sentido funciona em um nível biológico.
“Olfação é supermisteriosa,” disse Sandeep (Robert) Datta, professor de neurobiologia do Instituto Blavatnik da Harvard Medical School. Em comparação com a visão, a audição e o tato, a biologia básica do olfato ainda é pouco entendida.
Cientistas Criam o Primeiro Mapa Detalhado dos Receptores Olfativos
Em um novo estudo realizado com camundongos, Datta e sua equipe elaboraram o primeiro mapa detalhado mostrando como mais de mil tipos de receptores olfativos estão organizados dentro do nariz.
O que eles descobriram desafia suposições de longa data. Ao invés de estarem distribuídos aleatoriamente, os neurônios que transportam esses receptores estão altamente organizados. Eles formam faixas horizontais, ou listras, que vão do topo ao fundo do nariz, agrupadas por tipo de receptor.
“Nossos resultados ordenam um sistema que anteriormente se pensava desordenado, o que muda conceitualmente a nossa compreensão de como isso funciona,” afirmou Datta, autor sênior do estudo.
Os pesquisadores também demonstraram que esse mapa no nariz está alinhado com mapas correspondentes no bulbo olfatório do cérebro. Essa conexão oferece novas perspectivas sobre como as informações sobre os odores viajam do nariz para os circuitos neurais.
Os resultados foram publicados em 28 de abril na Cell.
A Longa Busca por um Mapa do Olfato
Os cientistas têm uma compreensão consolidada sobre como os receptores sensoriais estão organizados nos olhos, ouvidos e pele, e como esses padrões se conectam ao cérebro. A olfação, no entanto, se destaca como a exceção.
“Olfação é a única exceção; é o sentido que mais tempo ficou sem um mapa,” comentou Datta.
Um dos motivos é a complexidade. Os camundongos possuem cerca de 20 milhões de neurônios olfativos, cada um expressando um dos mais de mil tipos de receptores. Em contrapartida, a visão em cores dos humanos depende de apenas três tipos principais de receptores. Cada receptor olfativo detecta um conjunto específico de moléculas odoríferas, tornando o sistema muito mais intrincado.
Os pesquisadores começaram a identificar receptores olfativos em 1991. Nas décadas seguintes, procuraram por padrões na disposição desses receptores. Estudos anteriores sugeriam que os receptores apareciam em apenas algumas zonas amplas, levando à ideia de que sua colocação era majoritariamente aleatória.
À medida que novas ferramentas genéticas se tornaram disponíveis, a equipe de Datta revisitou a questão utilizando métodos mais poderosos.
Um Padrão Oculto Revelado em Milhões de Neurônios
A equipe analisou cerca de 5,5 milhões de neurônios em mais de 300 camundongos. Eles combinaram sequenciamento de célula única, que identifica quais receptores cada neurônio expressa, com transcriptômica espacial, que localiza precisamente a situação desses neurônios.
“Agora isso é, sem dúvida, o tecido neural mais sequenciado já estudado, mas precisávamos dessa escala de dados para entender o sistema,” disse Datta.
Os resultados revelaram um padrão claro e consistente. Os neurônios formam listras horizontais sobrepostas, organizadas de forma compacta com base no receptor que transportam. Essa disposição era praticamente idêntica entre todos os animais estudados e coincidia com a maneira como a informação do olfato é mapeada no cérebro.
Como se Forma o Mapa do Olfato
Os pesquisadores também investigaram como essa estrutura precisa se desenvolve. Eles identificaram o ácido retinoico, uma molécula que regula a atividade genética, como um fator chave.
Um gradiente de ácido retinoico no nariz parece guiar os neurônios, ajudando cada um a ativar o receptor olfativo correto dependendo de sua posição. Quando os pesquisadores alteraram os níveis dessa molécula, todo o mapa de receptores deslocou-se para cima ou para baixo.
“Mostramos que o desenvolvimento pode alcançar essa façanha de organizar mil diferentes receptores olfativos em um mapa incrivelmente preciso que é consistente entre os animais,” afirmou Datta.
Um estudo separado conduzido pelo laboratório de Catherine Dulac, professora da Xander University no Departamento de Biologia Molecular e Celular da Harvard University, que foi publicado na mesma edição da Cell, obteve constatações semelhantes.
Implicações para o Tratamento da Perda do Olfato
Além de avançar a ciência básica, essa descoberta pode ter um impacto prático. A perda do olfato atualmente possui poucas opções de tratamento eficazes, embora possa afetar a segurança, a nutrição e a saúde mental.
“Não podemos restaurar o olfato sem entender como ele funciona em um nível básico,” disse Datta.
A equipe está agora trabalhando para compreender por que as listras dos receptores aparecem em uma ordem específica e se a mesma organização existe em humanos. Esse conhecimento poderia direcionar novas abordagens, incluindo terapias com células-tronco ou interfaces cérebro-computador, visando restaurar o sentido do olfato.
“O olfato tem um efeito realmente profundo e abrangente na saúde humana, então restaurá-lo não é só uma questão de prazer e segurança, mas também de bem-estar psicológico,” afirmou Datta. “Sem entender esse mapa, estamos destinados ao fracasso no desenvolvimento de novos tratamentos.”
Autores, Financiamento e Divulgações
Autores adicionais do artigo incluem David Brann, Tatsuya Tsukahara, Cyrus Tau, Dennis Kalloor, Rylin Lubash, Lakshanyaa Kannan, Nell Klimpert, Mihaly Kollo, Martin Escamilla-Del-Arenal, Bogdan Bintu, Andreas Schaefer, Alexander Fleischmann e Thomas Bozza.
O financiamento para a pesquisa foi fornecido pelos Institutos Nacionais de Saúde dos EUA (subvenções R01DC021669, R01DC021422, R01DC021965 e F31DC019017), pelo Yang Tan Collective da Harvard e por uma Bolsa de Pesquisa de Graduação da Fundação Nacional de Ciências.
