Si dice che l’olfatto sia il più complesso dei nostri sensi. L’udito decodifica le frequenze sonore costruendo una sorta di mappa spaziale lineare nella coclea, e la vista si affida a proiezioni analoghe; ma i sensori e la parte del sistema nervoso deputati all’elaborazione delle infinite sfumature degli odori hanno a che fare con una complessità molto superiore. Per farlo, il sistema olfattivo schiera un arsenale vertiginoso: basti pensare che nel solo genoma del topo sono codificati oltre mille recettori olfattivi funzionanti, per un totale di venti milioni di neuroni olfattivi, dei quali solo ora la comunità scientifica comincia ad avere contezza. Per decenni, infatti, le neuroscienze hanno ipotizzato che l’organizzazione del sistema olfattivo fosse “approssimativa”, divisa in poche macro-aree (da 4 a 9) in cui i neuroni sceglievano quasi a caso quale recettore esprimere. Ma oggi una nuova ricerca, pubblicata sulla rivista Cell e condotta da un’équipe di ricercatori della Harvard Medical School, ci ha permesso di fare un notevole passo avanti nella comprensione di questi meccanismi: sequenziando l’rna di quasi due milioni e mezzo di neuroni sensoriali olfattivi dei topi, infatti, gli autori del lavoro hanno compreso che quelle che si ritenevano macro-aree distinte sono in realtà parte di un gradiente continuo in cui ogni recettore è espresso in una specifica posizione. In questo modo, gli scienziati hanno generato una mappa dell’olfatto, governata da circa 250 geni che interagiscono in modo complesso tra loro.Una fotografia al microscopio di una sezione trasversale del naso di un topo. Il topo è stato geneticamente modificato per esprimere la proteina fluorescente verde nei neuroni olfattivi. Un piccolo sottogruppo di neuroni morenti è marcato in rossoDatta LabIl ruolo dell'acido retinoico“I nostri risultati – ha spiegato Sandeep Datta, professore di neurobiologia ad Harvard e co-autore dell’articolo – mettono finalmente ordine in un sistema che si riteneva ‘disorganizzato’ e ci permette di fare un salto concettuale molto profondo nella comprensione dell’olfatto. E anche nello sviluppo di nuovi trattamenti: non possiamo trattare efficacemente i disturbi dell’olfatto se non sappiamo come funziona”. Indagare la struttura di questo “codice spaziale” non è stato semplice. I ricercatori, in particolare, hanno utilizzato tecniche di sequenziamento a singola cellula e di trascrittomica spaziale per esaminare circa 5,5 milioni di neuroni in oltre 300 topi. La prima tecnica ha consentito loro di identificare quali recettori fossero espressi dai neuroni nel naso, e la seconda di capire dove si trovassero questi recettori. In questo modo, hanno scoperto che i neuroni sono organizzati in “strisce” orizzontali molto vicine tra loro, e parzialmente sovrapposte, dalla base del naso alla sua sommità, e a seconda di quale tipo di recettore esprimono. E hanno individuato una molecola, l’acido retinoico, che interviene nel controllo dell’attività dei geni e contribuisce a disegnare questa mappa: in particolare, esiste un gradiente di acido retinoico nel naso che guida ogni neurone a esprimere il tipo corretto di recettore olfattivo in base alla sua posizione; la controprova è stata che aggiungendo o rimuovendo l’acido retinoico la mappa, effettivamente, si traslava in alto o in basso.Sincronia tra naso e cervelloC’è dell’altro: uno degli aspetti più rilevanti dello studio riguarda anche la connessione con il bulbo olfattivo, la prima “stazione di elaborazione” degli odori nel cervello. Ogni sottotipo di neurone nel naso, in particolare, deve “proiettare” il proprio assone verso un target specifico, detto glomerulo, in modo che il cervello possa decodificare correttamente l’informazione chimica: i ricercatori hanno scoperto che la mappa non “organizza” solo la distribuzione dei recettori nel naso, ma predice anche, con alta precisione, la posizione dei glomeruli nel bulbo olfattivo. Sostanzialmente, si tratta di un meccanismo al risparmio: lo stesso programma che determina quale recettore scegliere nel naso serve anche, contemporaneamente, a guidare il neurone verso la sua destinazione nel cervello.I limiti e le prospettive dello studioNonostante la precisione della mappa, lo studio ha alcuni limiti. Sebbene la relazione media tra posizione e scelta del recettore sia “salda” a livello di popolazione, i singoli neuroni mostrano una certa variabilità, e spesso “scelgono” recettori associati a posizioni spaziali vicine; inoltre, il meccanismo basato sull’acido retinoico sembra meno dominante in una particolare regione del naso, dove risiedono altri tipi di neuroni e dove potrebbero esistere altri disegnatori della mappa. Resta inoltre da chiarire il ruolo dell’esperienza e dell’adattamento all’ambiente, che nel lungo termine possono influenzare l’architettura e rimodellare il profilo del “paesaggio degli odori”.