L’olfatto, una delle modalità sensoriali più primitive ed essenziali, gioca un ruolo cruciale nella vita di tutti gli esseri viventi. Per gli animali, spesso è questione di sopravvivenza: scoprire fonti di cibo, riconoscere segnali di pericolo, identificare partner. Per gli esseri umani, l’olfatto influenza comportamenti quotidiani meno visibili, ma altrettanto determinanti, come la scelta di cibi, la percezione delle emozioni e dei ricordi, e perfino la selezione del partner. Nonostante la sua importanza, i meccanismi cerebrali che regolano il senso dell’olfatto sono ancora in gran parte un mistero, soprattutto quando si tratta di comprendere come i singoli neuroni nel cervello umano elaborano gli odori.
Uno studio pionieristico, condotto da Marcel S. Kehl e colleghi e pubblicato sotto il titolo “Single-neuron representations of odours in the human brain“, ha fatto luce su questo enigma, portando alla luce nuove scoperte che rivelano dettagli affascinanti sul funzionamento dell’olfatto a livello neuronale. Gli autori hanno eseguito registrazioni dirette dell’attività dei singoli neuroni in aree chiave del cervello umano durante l’elaborazione degli odori. Questa ricerca ha spinto i confini della neuroscienza olfattiva, colmando la lacuna tra gli studi sugli animali e le tecniche non invasive precedentemente usate sugli esseri umani.
La corteccia piriforme e il lobo temporale mediale: le sentinelle degli odori
Il cervello umano è un complesso organo di calcolo, dove milioni di neuroni interagiscono per creare percezioni, memorie ed emozioni. Nel contesto dell’olfatto, la corteccia piriforme e il lobo temporale mediale emergono come aree chiave nell’elaborazione di stimoli odorosi. Lo studio di Kehl e colleghi si è concentrato proprio su queste due regioni, registrando l’attività di singoli neuroni in soggetti umani svegli mentre erano impegnati in compiti di valutazione e identificazione degli odori.
Una delle scoperte centrali di questa ricerca è stata l’identificazione di neuroni modulati dagli odori in diverse aree del cervello, tra cui la corteccia piriforme, l’amigdala, la corteccia entorinale e l’ippocampo. Ognuna di queste regioni svolge un ruolo distinto ma complementare nell’elaborazione degli odori. Mentre la corteccia piriforme si occupa principalmente di codificare l’identità chimica dell’odore, l’amigdala si concentra sul valore emotivo e soggettivo, mentre l’ippocampo prevede come il soggetto si comporterà nel riconoscere e identificare gli odori.
I neuroni e l’identità degli odori: il codice neuronale
La ricerca ha messo in evidenza che i neuroni della corteccia piriforme sono in grado di codificare l’identità degli odori in modo molto preciso. Questa regione, storicamente associata alla percezione degli odori negli animali, si conferma centrale anche negli esseri umani. L’attività di questi neuroni non è casuale, ma segue schemi ben definiti: ciascun neurone spara impulsi elettrici a ritmi che variano a seconda dell’odore percepito. Questo comportamento di “firing” crea una sorta di codice, un linguaggio del cervello che permette all’individuo di identificare l’odore specifico.
Un altro aspetto rilevante è la soppressione della risposta neuronale con la ripetizione dell’odore. Presentazioni ripetute degli stessi odori riducono il tasso di firing dei neuroni, segnalando un fenomeno chiamato “adattamento” o “abituazione”. In altre parole, il cervello si abitua agli odori familiari, smettendo di rispondere con la stessa intensità, un meccanismo che permette agli esseri umani di concentrarsi su nuovi stimoli odorosi piuttosto che su odori costantemente presenti.
Amigdala e ippocampo: il valore soggettivo e la memoria dell’odore
Mentre la corteccia piriforme si occupa dell’identità chimica degli odori, altre regioni del cervello svolgono funzioni altrettanto fondamentali. L’amigdala, una struttura cerebrale nota per il suo ruolo nelle emozioni, codifica il valore soggettivo dell’odore. Questo significa che la risposta dell’amigdala a un odore può variare notevolmente da persona a persona, in base alle esperienze e alle associazioni personali. Per esempio, l’odore di un cibo che un individuo ama sarà codificato in modo diverso rispetto a un odore che evoca disgusto.
L’ippocampo, d’altra parte, è coinvolto nell’elaborazione della memoria e nella previsione del comportamento futuro. Lo studio ha dimostrato che l’attività dei neuroni ippocampali è strettamente legata alla performance comportamentale dell’individuo nel riconoscere e identificare un odore. Questo suggerisce che l’ippocampo non si limita a registrare le esperienze olfattive, ma le utilizza per influenzare come ci comporteremo in futuro di fronte a stimoli odorosi simili.
Un cervello multisensoriale: integrazione tra olfatto e vista
Uno dei risultati più intriganti dello studio è l’evidenza di una marcata codifica cross-modale. In altre parole, i neuroni non rispondono solo agli odori, ma anche a stimoli visivi semanticamente coerenti. Questa scoperta è stata particolarmente pronunciata nell’amigdala e nella corteccia piriforme, dove i neuroni rispondono sia agli odori che alle immagini associate a quegli odori. Questo fenomeno suggerisce che il cervello umano elabora l’informazione sensoriale in modo integrato e concettuale, piuttosto che trattare ogni senso in modo isolato.
Questa integrazione cross-modale può spiegare perché certi odori possono evocare ricordi vividi o immagini mentali specifiche. Quando annusiamo l’aroma del caffè, ad esempio, il nostro cervello non si limita a riconoscerne l’odore, ma può automaticamente richiamare alla mente l’immagine di una tazza fumante o la sensazione di relax associata a una pausa mattutina.
Un passo avanti nella comprensione dell’olfatto umano
Lo studio di Marcel S. Kehl e colleghi rappresenta una pietra miliare nella comprensione dell’olfatto umano, poiché spiega come i singoli neuroni codificano non solo gli odori, ma anche il loro significato e valore per l’individuo. Inoltre, dimostra che l’elaborazione olfattiva non è un processo unidimensionale limitato alla percezione degli odori, ma coinvolge la memoria, le emozioni e l’integrazione di informazioni provenienti da altri sensi.
Questi risultati forniscono una base solida per future ricerche su come il cervello umano processa stimoli complessi e multisensoriali. Potrebbero anche avere importanti implicazioni cliniche, ad esempio per comprendere meglio i disturbi olfattivi o per sviluppare trattamenti che sfruttano la capacità del cervello di integrare informazioni sensoriali multiple.
In un’epoca in cui la tecnologia sta permettendo alla neuroscienza di penetrare sempre più in profondità nei misteri del cervello umano, lo studio rappresenta un passo significativo verso una comprensione più completa dei meccanismi che governano uno dei sensi più affascinanti e fondamentali. Grazie a ricerche come questa, stiamo iniziando a decifrare il linguaggio silenzioso dei neuroni che ci permette di riconoscere, apprezzare e ricordare il mondo attraverso il nostro naso.
