Desde a fragrância do café até o cheiro da chuva molhando o solo, distinguir aromas é uma das razões pelas quais ter olfato é maravilhoso.
Mas como cheiros como café podem ser entendidos pelo nosso cérebro, não importa a estação, local ou hora é uma questão complexa de responder. Há um grande número de neurônios que compõem nosso bulbo olfativo para nos ajudar a entender os aromas ao nosso redor.
Então, os pesquisadores se voltaram para um aliado improvável – gafanhotos – para quebrar como cheiros como café sempre cheiram a café, apesar de uma infinidade de outros cheiros ou outros fatores ambientais potencialmente atrapalharem.
“Esta façanha de reconhecimento de padrões que ainda é difícil de alcançar em sistemas artificiais de detecção química é realizada pela maioria dos sistemas sensoriais para sua sobrevivência”, escreveu a equipe da Universidade de Washington em St Louis em seu novo artigo.
“Como essa capacidade é alcançada?”
A equipe primeiro fez uma versão do condicionamento pavloviano nos insetos, especificamente um gafanhoto americano (Schistocerca americana). Eles colocaram um ‘odorante’ ao lado das antenas dos gafanhotos famintos (que é o cheiro dos gafanhotos) e depois os alimentaram com uma recompensa em comida. Isso fez com que as peças bucais externas dos gafanhotos – chamadas palpos maxilares – se abrissem, que os pesquisadores pintaram de verde para facilitar a visualização.
Depois de algumas rodadas desse condicionamento, os gafanhotos abriam seus palpos maxilares depois de apenas cheirar o odorante, sem necessidade de comida. Essa resposta significa que os gafanhotos reconheceram o odorante, o que obviamente é um primeiro passo importante.
Enquanto os gafanhotos usavam pequenos sensores que monitoravam a atividade neural, a equipe então verificou se os gafanhotos podiam captar o mesmo cheiro em diferentes condições, como seca ou úmida ou intervalos variáveis. Enquanto os palpos dos gafanhotos se abriam a cada vez, os neurônios se ativavam em padrões inconsistentes, dependendo das circunstâncias.
“As respostas neurais foram altamente variáveis”, disse um dos membros da equipe, o engenheiro biomédico Barani Raman.
“Isso parecia estar em desacordo com o que os gafanhotos estavam fazendo, comportamentalmente.”
Os pesquisadores então trouxeram o aprendizado de máquina para determinar o que estava acontecendo. Tornou-se rapidamente aparente que havia uma série de neurônios ‘ON’ que ligam quando um odorante está presente e neurônios ‘OFF’ que ligam quando o odorante desaparece. Mas eles não precisam ser perfeitos para funcionar.
O cérebro do gafanhoto só precisava da quantidade aproximada de neurônios LIGADOS ligados e DESLIGADOS desligados para dizer que o cheiro estava lá, com espaço de manobra para combater quaisquer mudanças nas diferentes condições que alterariam os cheiros.
Embora não possamos relacionar essas descobertas diretamente aos humanos, estudar essas respostas em um modelo animal mais simples como esses insetos pode nos ajudar a entender melhor alguns dos fundamentos de como os sistemas olfativos funcionam em geral.
Neste caso, agora temos um modelo de como um sistema neural pode detectar um cheiro específico entre uma cacofonia de outros e obscurecendo fatores ambientais.
Você pode ver mais sobre isso no vídeo abaixo.
É claro que não podemos levar muito deste estudo para relacionar os bulbos olfativos muito maiores dos humanos, mas é uma pesquisa fascinante. Espero que, com mais estudo, possamos chegar ao fundo de como nossos cérebros também podem entender a infinidade de cheiros pelos quais estamos cercados em nossa vida cotidiana.
Publicado em 16/01/2022 15h38
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