O olfato molda a maneira como experienciamos o mundo diariamente. Ele nos ajuda a detectar perigos, enriquece os sabores e está profundamente ligado à memória e às emoções. Apesar de sua importância, os cientistas têm se deparado com desafios para compreender totalmente como esse sentido funciona em nível biológico.
“A olfação é supermisteriosa,” afirmou Sandeep (Robert) Datta, professor de neurobiologia no Instituto Blavatnik da Escola de Medicina de Harvard. Em comparação com a visão, a audição e o tato, a biologia básica do olfato continua menos compreendida.
Cientistas Criam o Primeiro Mapa Detalhado dos Receptores Olfativos
Em um novo estudo realizado com camundongos, Datta e seus colegas elaboraram o primeiro mapa detalhado que mostra como mais de mil tipos de receptores olfativos estão organizados dentro do nariz.
O que descobriram desafia suposições antigas. Em vez de serem distribuídos aleatoriamente, os neurônios que transportam esses receptores estão altamente organizados. Eles formam faixas horizontais, ou tiras, que vão do topo ao fundo do nariz, agrupados por tipo de receptor.
“Nossos resultados trazem ordem a um sistema que antes se pensava desordenado, o que altera conceitualmente nossa compreensão de como isso funciona,” disse Datta, autor sênior do estudo.
Os pesquisadores também demonstraram que este mapa no nariz se alinha com mapas correspondentes no bulbo olfatório do cérebro. Esta conexão oferece novos insights sobre como as informações olfativas são transmitidas do nariz para circuitos neurais.
Os resultados foram publicados em 28 de abril na revista Cell.
A Longa Busca por um Mapa do Olfato
Os cientistas há muito entendem como os receptores sensoriais estão organizados nos olhos, ouvidos e pele, e como esses padrões se conectam ao cérebro. O olfato tem sido a exceção.
“A olfação tem sido a única exceção; é o sentido que ficou sem um mapa por muito tempo,” afirmou Datta.
Uma das razões para isso 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 das cores humanas depende de apenas três principais tipos de receptores. Cada receptor olfativo detecta um conjunto específico de moléculas odoríferas, tornando o sistema muito mais intricado.
Os pesquisadores começaram a identificar receptores olfativos em 1991. Nas décadas seguintes, eles buscaram padrões na forma como esses receptores estavam organizados. Estudos anteriores sugeriram que os receptores apareciam apenas em algumas zonas amplas, levando à ideia de que sua disposição era principalmente aleatória.
À medida que novas ferramentas genéticas se tornaram disponíveis, a equipe de Datta revisitou a questão com métodos mais avançados.
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 onde esses neurônios estão situados.
“Este é agora, indiscutivelmente, 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 tiras horizontais sobrepostas e altamente organizadas com base no receptor que carregam. Essa disposição era quase idêntica em todos os animais estudados e corresponderia de perto a como as informações olfativas são mapeadas no cérebro.
Como o Mapa do Olfato Se Forma
Os pesquisadores também examinaram como essa estrutura precisa se desenvolve. Eles identificaram o ácido retinoico, uma molécula que regula a atividade gênica, 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 receptor se deslocou para cima ou para baixo.
“Mostramos que o desenvolvimento pode realizar essa façanha de organizar mil diferentes receptores olfativos em um mapa incrivelmente preciso que é consistente entre os animais,” disse Datta.
Um estudo separado liderado pelo laboratório de Catherine Dulac, professora da Universidade de Harvard e titular da Cátedra Xander, publicou resultados consistentes na mesma edição da Cell.
O Que Isso Significa 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 tem poucos tratamentos efetivos, mesmo que afete a segurança, nutrição e saúde mental.
“Não podemos corrigir o olfato sem entender como ele funciona em um nível básico,” disse Datta.
A equipe agora está trabalhando para entender por que as tiras de receptores aparecem em sua ordem específica e se a mesma organização existe nos seres humanos. Esse conhecimento poderia orientar novas abordagens, incluindo terapias com células-tronco ou interfaces cérebro-computador, visando restaurar o sentido do olfato.
“O olfato tem um efeito profundo e abrangente na saúde humana, então restaurá-lo não é apenas por prazer e segurança, mas também por bem-estar psicológico,” afirmou Datta. “Sem entender esse mapa, estamos condenados a falhar no desenvolvimento de novos tratamentos.”
Autoria, Financiamento e Divulgações
Os 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 (subsídios R01DC021669, R01DC021422, R01DC021965 e F31DC019017), pelo Yang Tan Collective em Harvard e por uma Bolsa de Pesquisa de Pós-Graduação da Fundação Nacional de Ciência.
