GLOMERULI

VERSOLA CORTECCIA

OLFATTIVA

'olfatto è forse il nostro senso piùevocativo. Nel romanzo Alla ri-cerca del tempo perduto di Mar-

ce! Proust, il sapore di una madeleineevoca una descrizione di gusto e odora-to, i sensi che «soli, più fragili ma piùdurevoli, più immateriali, più persisten-ti... portano saldamente, sulla minusco-la e impalpabile stilla della loro es-senza, la vasta architettura delricordo». Gli esseri umaniconsiderano spesso l'olfat-to come un senso di scar-sa utilità, mentre per lamaggior parte degli ani-mali esso è ancora ilcencn di imnnrran7a pii',vitale, quelrlo che per-mette di trovare il cibo,di sfuggire ai predatorie di scegliere il partnerper l'accoppiamento.Per molti mammiferigli odori sono il modo

CERVELLO

BULBOOLFATTIVO

EPITEU0OLFATTIVO

CAVITÀ NASALE ORGANO VOMERONASALE

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olfattiva assai maggiore della nostra: isegugi, per esempio, sono famosi per laloro straordinaria capacità di discrimi-nare gli odori.

L'ampia gamma di odori che gli esse-• umani percepiscono in modo conscio

determina risposte emozionali e cogniti-ve variegate. Ma è forse possibile che -senza esserne consapevoli - noi ricono-sciamo altri odori e che questi inducanorisposte comportamentali innate? Co-me può la percezione di odori specificicondurre a pensieri, memorie e compor-tamenti appropriati? Anche se l'olfattoha importanza diversa a seconda del-la specie, tutti gli organismi nel corsodell'evoluzione devono aver sviluppatomeccanismi per riconoscere gli odori etrasmettere l'informazione olfattiva alcervello, dove questa viene decodificataper fornire una rappresentazione internadel mondo esterno. Come biologi mole-colari che studiano la percezione, i mieicolleghi e io abbiamo ridotto questi pro-blemi in termini di geni e proteine. Que-ste molecole ci sono servite per esami-nare come gli animali riconoscano unaserie tanto diversificata di odori e comeil loro riconoscimento a livello del nasosia tradotto, nel cervello, in una mappaqualitativa di odori.

L'anatomia di base del naso e del si-stema olfattivo è nota da tempo. Neimammiferi la percezione degli odori ha

CERVELLO

inizio nella parte posteriore del naso, inquella piccola area nota con il nome diepitelio olfattivo. Una fotografia dellazona al microscopio elettronico a scan-sione rivela la presenza di due tipi cellu-lari interessanti. In questa regione milio-ni di neuroni, le cellule deputate alla tra-smissione dei segnali nei sistemi senso-ri, forniscono una connessione fisica di-retta tra il mondo esterno e il cervello.Da una terminazione di ogni neurone siestendono verso l'esterno, a diretto con-tatto con l'aria, sensori ciliati, o cilia.Dall'altra estremità cellulare si diparteuna fibra, detta assone, che va a rag-giungere il cervello. Inoltre l'epitelio ol-fattivo contiene cellule staminali neuro-nali che generano nuovi neuroni olfatti-vi durante la vita dell'organismo. Diver-samente dalla maggior parte dei neuro-ni, che muoiono e non vengono mai so-stituiti, i neuroni sensori olfattivi si rige-nerano continuamente.

Quando un animale inala le molecoledi un odore, queste si legano a proteinespecializzate, denominate recettori pro-teici, che si trovano sull'estremità dellecilia. Il legame delle molecole a questirecettori dà origine a un segnale elettricoche viaggia lungo gli assoni fino al bulboolfattivo, localizzato nella parte frontaledel cervello, posteriormente al naso. Ilbulbo olfattivo funziona come prima sta-zione di collegamento per l'elaborazione

dell'informazione olfattiva nel cervello;il bulbo collega l'epitelio nasale con lacorteccia olfattiva, che infine si proiettaa centri sensoriali più alti nella cortecciacerebrale, l'area del cervello che control-la pensieri e comportamenti.

Una famiglia di recettori

Da qualche parte all'interno di questaorganizzazione esiste una logica intrica-ta che il cervello utilizza per identificarel'odore percepito, distinguerlo da altri eprodurre una risposta emotiva o com-portamentale. Per analizzare l'organiz-zazione del cervello i miei collaboratorie io abbiamo iniziato laddove un odoreviene percepito fisicamente, vale a direa livello recettoriale.

Invece di esaminare direttamente i re-cettori olfattivi, Linda Buck (ora profes-sore alla Harvard University) e io abbia-mo deciso di trovare i geni che codifica-no per queste molecole. I geni fornisco-no lo stampo per le proteine, le mole-cole che svolgono le funzioni cellulari.Una volta isolati i geni che codificanoper una proteina di recettore, possiamousarli come strumenti per studiare strut-tura e funzione dei recettori olfattivi.

Inoltre è molto più semplice e veloceusare i geni per studiare le proteine chenon studiare direttamente i recettori. Ma-nipolando artificialmente i geni, si pos-

Il sistema sensoriale olfat-tivo ha il «magico» poteredi trasformare il profumodi un fiore in un sorriso.Un particolare odore vie-ne prima di tutto rilevatonella regione superiore delnaso, a livello dell'epitelioolfattivo. In quest'area lemolecole che provocano lasensazione di quel partico-lare odore si legano ai re-cettori sulle loro proiezio-ni ciliate, o cilia. I recetto-ri fanno parte di neuroniche si possono estendereper una lunghezza di tre oquattro centimetri dall'in-terno del naso al cervel-lo. Dal corpo della cellu-la neuronale un assone siproietta fino al bulbo ol-fattivo nel cervello. Nelbulbo gli assoni convergo-no in aree dette glomeruli;da qui, i segnali sono tra-smessi ad altre regioni ce-rebrali, tra cui la cortecciaolfattiva. L'organo vome-ronasale fa parte di un si-stema sensoriale separatoche governa le risposte in-nate in alcuni mammiferi.Il suo ruolo nel comporta-mento umano non è anco-ra stato del tutto chiarito.

La logica molecolaredell'olfatto

Un migliaio di recettori olfattivi consente ai mammiferidi riconoscere uno straordinario numero di odori,

tutti connessi con la sopravvivenza e la riproduzione

di Richard Axel

più efficace per comunicare con i proprisimili e per interpretare il mondo circo-stante. Il comportamento innato in rispo-sta all'olfatto è essenziale per la soprav-vivenza di questi organismi e, molto pro-babilmente, deriva dalla percezione in-conscia degli odori.

Ogni individuo ha un odore diverso

da quello di tutti gli altri, geneticamentedeterminato. Questa identità olfattiva siunisce a una notevole abilità nel ricono-scere odori diversi. L'uomo, per esem-pio, può riconoscere circa 10 000 odo-ri, che vanno dal piacevole olezzo di unfiore al terribile fetore delle uova mar-ce. Molti animali hanno una sensibilità

CORPI DI CELLULEURONALI

BULBO OLFATTIVO

ASSONE

EPITELIO OLFATTIVO

Il neurone sensoriale nell'epitelio ol-fattivo umano (a sinistra) è circondatoda cellule di sostegno e si trova soprauno strato di cellule staminali che ge-nerano neuroni olfattivi durante la vi-ta dell'organismo. Le cilia, ingrandite17 500 volte, si protendono dall'estre-mità di un singolo neurone (sopra);recettori localizzati su di esse si leganoalle molecole che recano l'odore. Que-ste fotografie sono state scattate da R.M. Costanzo ed E. E. Morrison dellaVirginia Commonwealth University.

sono modificare con facilità i recettoriolfattivi così A. comprendere in che mo-do queste molecole permettano al naso eal cervello di percepire gli odori. Unavolta chiarito come funzionano i recetto-ri, possiamo procedere a studiare comel'informazione olfattiva venga trasmessaal cervello e sia qui elaborata per con-sentire la discriminazione degli odori.

Con la tecnica del clonaggio genicosiamo riusciti a isolare i geni che codifi-cano per i recettori olfattivi. Questa fa-miglia di geni per i recettori ha rivelatodi possedere proprietà molto adatte alruolo che essa svolge nel riconoscimen-to degli odori.

In primo luogo i geni codificano perproteine che ricadono esattamente all'in-terno di una famiglia di recettori, giàdescritti in precedenza, che attraversanosette volte la membrana delle celluleneuronali. Questi recettori attivano pro-teine-segnale chiamate proteine G. I pri-mi studi su di essi, effettuati da DoronLancet del Weizmann Institute of Scien-ce e da Randall R. Reed della JohnsHopkins Medical School hanno permes-so di concludere che anche i recettori ol-fattivi usano proteine G per dare inizioalla cascata di eventi che conducono allatrasmissione di un impulso elettrico lun-go l'assone sensorio olfattivo.

In secondo luogo, i geni che codifica-no per i rerettnri degli QmIn ntIiVi

solo nei neuroni olfattivi. Anche se pra-ticamente ogni cellula del nostro orga-nismo reca una copia di ciascun gene,molti geni sono espressi solo in cellulespecializzate.

Infine, l'ampia gamma di geni per irecettori olfattivi sembra rispecchiare lagamma altrettanto vasta degli odori. Latecnica di ibridazione molecolare ci hapermesso di determinare il numero diquesti geni sul cromosoma. Questa pro-cedura funziona perché geni sono co-stituiti da due filamenti di DNA cheinsieme formano una doppia elica. Sipuò marcare un filamento in modo che,quando questo trova il suo complemen-tare sul cromosoma, sia possibile loca-lizzare un gene o determinare sia il nu-mero sia la posizione di un gene o diuna famiglia di geni sul cromosoma.

Esaminando il DNA proveniente daun gran numero di mammiferi, tra cuil'uomo, abbiamo determinato che circa1000 geni codificano per 1000 recettoriolfattivi diversi (ogni tipo di recettore èespresso in migliaia di neuroni). Datoche il DNA di mammifero contiene pro-babilmente circa 100 000 geni, questo ri-sultato dimostra che l' l per cento dei no-stri geni è destinato alla percezione degli

odori; pertanto quelladei recettori olfattivi èla più grande famigliagenica finora identi-ficata nei mammiferi.La quantità enorme diinformazione geneticadestinata all'olfatto puòriflettere l'importanzafondamentale di questosistema sensoriale perla sopravvivenza e la ri-produzione della mag-gior parte delle speciedi mammiferi.

La grande famiglia direcettori olfattivi con-trasta con il più ridottorepertorio di fotore-cettori. L'uomo, peresempio, distingue al-cune centinaia di coloriu-sando solo tre tipi direcettori presenti sullaretina. Questi fotore-cettori rilevano la lucein regioni diverse maparzialmente sovrappo-ste dello spettro visibi-le, cosicché il cervellopuò paragonare i segna-li in ingresso prove-nienti da tutti e tre i tipidi sen-sori per identifi-care un colore. I nostridati indicano che unpiccolo numero di re-cettori olfattivi non po-trebbe riconoscere e di-stinguere tutti gli odoripercepiti dai mammife-

Questi ultimi possono rilevare alme-nn l ti (1(1C1 ndnri; di cnncegnien7a,no dei 1000 recettori diversi deve ri-spondere a numerose molecole di odore,e ognuna di esse deve legarsi a più re-cettori. Si ritiene che vari recettori ri-spondano a parti strutturali discrete del-la molecola di un odore e che questacomprenda diversi gruppi chimici, o-gnuno dei quali attiva un recettore carat-teristico. Per esempio, le molecole re-sponsabili del profumo del gelsomino edi quello del pane appena sfornato sonocostituite da gruppi strutturali diversi, eogni gruppo attiva una diversa combina-zione di recettori; il cervello deve deter-minare la precisa combinazione di recet-tori che viene attivata da un odore perriuscire a distinguere l'odore stesso.

Come fa il cervello a identificare qua-le dei 1000 tipi di recettori è entrato infunzione? Vi sono diverse possibilità. Seogni neurone recasse tutti i 1000 tipi re-cettoriali, tutti i neuroni manderebberoun segnale al cervello ogni volta che vie-ne percepito un odore. I recettori impe-gnati dovrebbero quindi contribuire conqualche componente distintivo al segna-le neuronale; il cervello potrebbe poi pa-ragonare questi segnali per stabilire l'i-dentità dell'odore. In alternativa, se ognineurone fosse caratterizzato da un solo

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tipo di recettore, il problema di distin-guere quale recettore sia stato attivato daun particolare odore si riduce al proble-ma di identificare quale neurone sia statoeccitato. Questo secondo modello sem-plificherebbe notevolmente l'impegnodel cervello nell'identificazione di qualerecettore sia stato attivato.

Un neurone, un recettore

Per capire quale di questi schemi siamesso in pratica nella percezione degliodori, abbiamo analizzato ancora l'e-spressione genica nei neuroni. Con lametodica di ibridazione molecolare, An-drew Chess, John Ngai, Robert Vassar(allora alla Columbia University) e ioabbiamo osservato che, nei mammiferi,ognuno dei 1000 recettori è espresso incirca lo 0,1 per cento dei neuroni. Neipesci, che hanno 100 recettori, ogni re-cettore si trova in circa l' l per cento deineuroni. Questi risultati indicano che, inentrambi i casi, ogni neurone può espri-mere solo un gene per un recettore. Inesperimenti recenti, Catherine Dulac, an-ch'essa della Columbia University, e ioabbiamo usato la reazione a catena dellapolimerasi (PCR), che permette di am-plificare piccole quantità di DNA, perdonare i geni per i recettori olfattivi e-spressi in singoli neuroni olfattivi.Quan-do si isolano i geni per i recettori da unneurone, questi sono identici. Quando,

invece, si applica la stessa procedura aun insieme di neuroni si ottengono centi-naia di geni per recettori diversi. Questeosservazioni indicano che ogni neuronesensoriale esprime solo un recettore ed èquindi funzionalmente distinto.

Questa correlazione tra recettori eneuroni non spiega la ben più complessaelaborazione attuata dal cervello per di-stinguere un odore. Per esempio, comefa il cervello a determinare quali neuro-ni sono stati eccitati? In tutti gli altri si-stemi sensoriali, per definire la qualitàdi una sensazione il cervello si basa sudefiniti modelli spaziali di neuroni e sul-la posizione degli ultimi bersagli neuro-nali. Forse una logica simile viene ap-plicata anche al senso dell'olfatto.

Vi sono molti modi in cui neuroni eassoni possono essere organizzati nel-l'epitelio nasale e nel cervello (si vedal'illustrazione in questa pagina). In unprimo modello, i neuroni che recano undato tipo di recettore sarebbero localiz-zati nell'epitelio olfattivo. L'attivazionedi neuroni in localizzazioni specifichedefinirebbe poi la qualità di un odore. Inalternativa, i neuroni che recano un tipodi recettore potrebbero avere posizionicasuali nell'epitelio, ma i loro assoni po-trebbero convergere in aree defmite delcervello. In questo caso, l'esposizione aun particolare odore darebbe come risul-tato un'attività cerebrale ben definita. Inun terzo modello, sia i neuroni sia le loro

proiezioni al cervello potrebbero essereorganizzati in modo casuale. Per inter-pretare l'odore, il cervello dovrebbe usa-re un sofisticato algoritmo per decodifi-care i segnali casuali.

Alcuni neuroni dell'epitelio nasalesono spazialmente segregati in base agliodori che rilevano. La maggior parte deimammiferi, tra cui gli esseri umani, pos-siede un organo vomeronasale, una sor-ta di «naso sessuale» fisicamente se-parato dall'epitelio olfattivo principale.L'organo vomeronasale rileva i feromo-ni che guidano i comportamenti ripro-duttivi e sociali. L'attività sessuale neiroditori maschi, per esempio, è una ri-sposta innata indotta dalla rilevazioneda parte dell'organo vomeronasale di fe-romoni secreti dalle femmine. Se si di-struggono i neuroni del sistema vomero-nasale in topi vergini, gli animali posso-no ancora percepire gli odori con il lorosistema olfattivo principale, ma il dan-no all'organo vomeronasale fa sì che es-si non si accoppino mai più.

Inoltre, come abbiamo mostrato Du-lac e io studiando i geni che codificanoper i recettori dei feromoni, la sequenzadi amminoacidi nei recettori nell'orga-no vomeronasale ha ben poco in comu-ne con i recettori dell'epitelio olfattivoprincipale. Queste differenze fanno pen-sare che i due sistemi olfattivi possanoessersi evoluti indipendentemente.

Infine, i neuroni nell'epitelio olfatti-

La disposizione dei neuroni può aiutare il cervello a interpreta-re un odore. Sono possibili diversi arrangiamenti. In un caso(a), i neuroni che contengono un tipo particolare di recettore(indicato da un colore) avrebbero una precisa localizzazioneall'interno dell'epitelio olfattivo; così il cervello potrebbe iden-tificare un odore determinando quale area dell'epitelio olfatti-

vo sia stata attivata. In alternativa (b), i neuroni potrebbero es-sere organizzati casualmente nell'epitelio, ma i loro assoni con-ergerebbero in regioni specifiche del bulbo olfattivo, dette

glomeruli. Un odore sarebbe quindi identificato da un modellodi attività caratteristico nei glomeruli. Infine (c) sia i neuronisia i loro assoni potrebbero essere organizzati in modo casuale.

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In questa microfotografia si vede la sezione trasversale di unbulbo olfattivo di ratto. I due punti bianchi indicano le posizioniin cui convergono gli assoni che recano un recettore specifico.Dal momento che ogni assone raggiunge un punto ben determi-nato del bulbo olfattivo, in questa struttura si forma una mappabidimensionale qualitativa degli odori. La mappa è utilizzatadalla corteccia olfattiva per interpretare la sensazione odorosa.

I neuroni colorati in blu rivelano il percorso seguito dall'infor-mazione sensoriale dall'epitelio olfattivo nasale fino al bulbo ol-

fattivo cerebrale (a). Modificando artificialmente in alcuni topii geni che codificano per i recettori olfattivi, l'autore e i suoi col-

leghi hanno colorato in blu i neuroni che recano un tipo parti-colare di recettore e sono quindi sensibili a un certo numero di

odori. Neuroni localizzati in modo casuale nell'epitelio olfatti-vo (b) convergono in un unico punto nel bulbo olfattivo (c).

vo principale proiettano i loro assoni aun'area del cervello diversa da quella acui i neuroni dell'organo vomeronasalemandano gli impulsi nervosi. Di conse-guenza, i segnali provenienti da questedue regioni del naso producono rispostecomportamentali diverse. I neuroni del-l'organo vomeronasale aggirano i centricognitivi del cervello e mandano segnalidirettamente alle aree che controllano icomportamenti innati e le risposte emoti-ve. Al contrario, l'epitelio principale in-via segnali a centri più alti nella cortec-cia olfattiva, i quali danno origine a ri-sposte più controllate.

Organizzazione degli assoni

La separazione anatomicadi questi due sistemi olfatti-vi funzionalmente diversi ciha indotti a cercare di sco-prire se anche i neuroni al-l'interno del sistema olfatti-vo principale sfruttino la se-parazione spaziale per defi-nire la qualità di un odore.Parte di questa organizza-zione spaziale è nota: ognineurone proietta un unicoassone non ramificato versoil cervello. Quando l'insie-me degli assoni emerge dal-l'epitelio olfattivo, circa 10milioni di assoni si unisconoa formare il nervo olfattivo,che poi si connette al cervel-lo. Una volta nel cervello,gruppi di 10 000 assoni con-vergono nel bulbo olfattivoin punti detti glomeruli. Neiglomeruli gli assoni entranoin comunicazione con i neu-roni che trasmettono gli im-pulsi ai centri cerebrali piùelevati.

Esperimenti eseguiti daVassar nel mio laboratorioalla Columbia University,così come una ricerca svoltaindipendentemente da Buck,hanno mostrato che l'epite-

ho olfattivo è diviso in quattro regioniprincipali a seconda dei tipi di recettoriidentificati in ogni zona. A parte questaorganizzazione grossolana, la caratteri-stica più importante di questa architettu-ra è la distribuzione casuale dei recettoriall'interno di ogni regione. Dato che nonsiamo riusciti a evidenziare una distribu-zione spaziale più precisa dei neuroninell'epitelio, ne abbiamo cercata unanelle proiezioni degli assoni nel cervello.Se una simile organizzazione esiste ve-ramente, i neuroni che esprimono un da-to recettore, anche se distribuiti in modocasuale attraverso una regione dell'epite-lio, devono proiettare i loro assoni a unnumero limitato di glomeruli nel bulbo

olfattivo. Vi sono alcuni fatti a sostegnodi questo modello.

In primo luogo, il numero di glomeru-li è pari al numero di tipi recettoriali;poiché ogni neurone esprime solo un re-cettore, ogni tipo di neurone può esserein connessione con un glomerulo speci-fico. Inoltre esperimenti di fisiologiahanno rivelato che odori diversi induco-no schemi di attività cerebrale diversi.Per esempio, Gordon M. Shepherd e col-leghi della Yale University hanno stabi-lito che l'esposizione di roditori neonatial latte materno stimola l'attività di re-gioni ristrette del bulbo olfattivo. Allostesso modo John S. Kauer della TuftsUniversity ha usato coloranti sensibili a

differenze di potenziale e-lettrico per mostrare comelo schema di attività nelbulbo olfattivo sia diversoper i vari odori. Inoltre stu-di di elettrofisiologia svoltida Kensaku Mori dell'Osa-ka Bioscience Institute han-no dimostrato direttamenteche i vari glomeruli sono at-tivati da odori differenti.

I miei colleghi e io ab-biamo ideato due approc-ci molecolari per studiarela separazione spaziale dineuroni e assoni. Per pri-ma cosa, Vassar, Steve K.

2 Chao e Leslie B. Vosshall,lavorando nel mio laborato-rio, hanno modificato latecnica di ibridazione mo-lecolare usata in preceden-za, rendendo possibile l'a-nalisi degli RNA per i re-cettori nelle estremità degliassoni, dove questi conver-gono nel bulbo olfattivo.Gli esperimenti, e un lavoroindipendente di Buck, han-no indicato che i neuroniche esprimono un dato re-cettore proiettano gli assonia uno o, al massimo, po-chi glomeruli tra le migliaiadel bulbo olfattivo. Inoltre

le posizioni dei glomeruli sono fisse, perfar sì che un odore induca lo stesso sche-ma di attività nel cervello di tutti gli ani-mali di una specie.

Con un altro metodo, insieme con Pe-ter Mombaerts e Fan Wang, anch'essidella Columbia University, abbiamo mo-dificato geneticamente alcuni topi, otte-nendo animali da esperimento in cui ineuroni che attivano uno specifico recet-tore erano colorati in blu. La nostra pro-cedura implica l'isolamento di un geneper uno dei recettori olfattivi e il succes-sivo legame di questo a un secondo geneche fa da marcatore. Questo gene marca-tore, che diventa attivo quando viene e-spresso il recettore olfattivo, induce unareazione chimica che fa diventare blu ilneurone e il suo assone. Il gene modifi-cato è inserito in cellule che vengono poiintrodotte in un embrione di topo. Neitopi che si sviluppano i neuroni che e-sprimono questo particolare recettore so-no blu, e ciò ci consente di seguire l'as-sone fino al cervello.

Abbiamo esaminato l'epitelio olfatti-vo e il cervello dei topi e abbiamo ri-scontrato che circa un neurone su 1000era blu. Inoltre si potevano individuare isingoli assoni che si dipartono dai neuro-ni e seguirli fin dentro al cervello. Gli as-soni blu sono proiettati verso due soli dei2000 glomeruli presenti nel bulbo olfat-tivo. Questi esperimenti offrono una pro-va convincente del fatto che i neuronideputati ad attivare un tipo di recettore

RICHARD AXEL è professore dibiochimica e biofisica molecolare allaColumbia University, dove è anche ri-cercatore nell'Howard Hughes MedicalInstitute. Axel è un biologo molecolareche attualmente applica le tecniche delDNA ricombinante e della genetica mo-lecolare alla neurobiologia. Negli ultimitempi si è dedicato alla biologia mole-colare della percezione.

- e che quindi rispondono a un numerolimitato di odori - proiettano i loro assoniverso pochi, ben precisi glomeruli cere-brali. Dato che i glomeruli nel bulbo ol-fattivo sono sensibili in misura diversa aspecifici odori, e le posizioni dei singoliglomeruli sono topologicamente defini-te, il bulbo olfattivo fornisce una mappabidimensionale che identifica quali re-cettori siano stati attivati nell'epitelio na-sale. Riteniamo che un certo odore atti-verà una definita combinazione di glo-meruli nel bulbo olfattivo; i segnali pro-venienti dai glomeruli sono quindi tra-smessi alla corteccia olfattiva, dove ver-ranno elaborati perché l'odore possa es-sere finalmente distinto.

Decodificazione del segnale

In base a questo modello, i mammiferidovrebbero in teoria essere capaci di rile-vare un numero di odori straordinaria-mente grande. Poiché gli odori interagi-scono con recettori multipli e non singo-li, le possibili combinazioni superano dialcuni ordini di grandezza il numero diodori che gli animali possono rilevare inrealtà. Qtfindi, come accade per altri sen-si, il sistema olfattivo offre una rappre-sentazione ridotta dell'ambiente. Presu-mibilmente, gli animali distinguono sologli odori biologicamente importanti perla sopravvivenza e la riproduzione.

Questa visione della percezione olfat-tiva ha alcune caratteristiche in comune

con altri sistemi percettivi. Nel caso del-la visione, il cervello analizza un'imma-gine interpretandone le componenti in-dividuali: forma, posizione, movimento,colore. L'unità dell'immagine si ottienericostruendo i segnali nei centri visividella corteccia. In modo simile, il cervel-lo analizza un odore dissezionandone lecaratteristiche strutturali, per poi rico-struirlo a livello della corteccia olfattiva.

Ma come fa la corteccia olfattiva, chericeve i segnali dal bulbo olfattivo, a de-codificarne la mappa? Questa domanda èuno dei problemi centrali e di più diffici-le soluzione della neurobiologia. È pro-babile che qualche forma di separazionespaziale, simile a quella osservata nelbulbo olfattivo ma assai più complessa,venga mantenuta quando i segnali sonoproiettati dentro la corteccia. E tuttavia,questa organizzazione sposta semplice-mente il problema dell'interpretazionedell'informazione spaziale a un livellosuperiore a quello del bulbo olfattivo:nella corteccia. Come fa la corteccia aprodurre la gamma di risposte emotive ecomportamentali che gli odori spessoprovocano? Fino a che punto nell'uomola capacità di riconoscere gli odori è con-scia o inconscia, e fino a che punto ilcomportamento o l'umore sono governa-ti dalla percezione degli odori nel nostroambiente? Abbiamo appena iniziato aesplorare la logica dell'olfatto e a capireil modo in cui questo senso riesce a evo-care «la vasta architettura del ricordo».

KAUER J. S., Contributions of Topography and Parallel Processing to Odor Coding inthe Vertebrate Olfactory Pathway in «Trends in Neurosciences», 14, n. 2, febbraio 1991.

BUCK LINDA e AXEL RICHARD, A Nove! Multigene Family May Encode OdorantReceptors: A Molecular Basis for Odor Reception in «Cell», 65, n. 1, 5 aprile 1991.

REED R. R., Signaling Pathways in Odorant Detection in «Neuron», 8, n. 2, feb-braio 1992.

SHEPHERD G. M., Discrimination of Molecular Signals by the Olfactory ReceptorNeuron in «Neuron», 13, n. 4, ottobre 1994.

MORI K. e YOSHIHARA Y., Molecular Recognition and Olfactory Processing in theMammalian Olfactory System in «Progress in Neurobiology», 45, n. 6, aprile 1995.

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