Olfatto, come riusciamo a sentire i profumi? / Smell, how can we smell the perfumes?

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa /  

Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Uno studio della University of Sussex, pubblicato su PLoS Computational Biology, fa luce sui segreti dell'olfatto e mostra perché siamo più abili a percepire profumi complessi rispetto ai singoli odori

In natura singoli profumi sono piuttosto rari. Quello che ci arriva al naso è piuttosto il risultato di una miscela di sentori diversi, sostanze volatili che riusciamo (come animali) a percepire grazie a un sofisticato e complesso sistema olfattivo. Tutto ha inizio dalla stimolazione dei recettori olfattivi, ai quali si legano i profumi (le molecole volatili), dando il via a un complesso processo che permette di trasformare uno stimolo chimico in un segnale elettrico, che arriva dritto al cervello. Questo segnale arriva più facilmente se gli odori di partenza sono mescolati insieme in un bouquet complesso rispetto a singoli ingredienti. Perché? A rispondere è oggi una ricerca, pubblicata PLoS Computational Biology.

Il mistero dell’olfato

L’olfatto affascina da sempre i ricercatori – basti pensare al mistero del profumo delle rose o a come riusciamo a sopportare a volte anche alcune puzze – ma la maggioranza degli studi in materia si sono focalizzati principalmente su singole molecole pure o al massimo su miscele con pochi componenti odoranti. Sul come riusciamo a odorare il mondo nella sua complessità sappiamo in sostanza ancora poco. Ad approfondire le conoscenze in merito è lo studio di Thomas Nowotny e Ho Ka Chan presso la University of Sussex, in cui gli scienziati hanno esaminato il modo in cui vengono sniffate miscele di odori complesse.

Bouquet o singoli profumi

Nel loro studio i ricercatori hanno cercato di far luce sulle differenze esistenti tra la risposta olfattiva ai singoli odori o a miscele complesse. Per farlo hanno realizzato un modello matematico che descrive la dinamica di legame dei recettori sia per una singola molecola pura che per una determinata miscela di odori. Attraverso questo modello gli scienziati hanno determinato la velocità d’eccitazione neuronale scatenata da un unico odore o da una miscela. Il modello computazionale messo a punto è generico, ovvero non è correlato a una singola specie animale. I ricercatori hanno così osservato che la risposta alle miscele non solo è più stabile ma anche più rapida, dal momento che per le miscele una più alta frazione di recettori olfattivisi attiva subito dopo l’inizio dello stimolo rispetto ai singoli odoranti. Gli esperimenti condotti sul moscerino della frutta e sulle api hanno confermato quando osservato nelle previsioni elaborate dal modello.

Perché è più facile sentire profumi complessi

Quanto osservato nello studio non sorprende, almeno in chiave evolutiva. Gli animali hanno uno spiccato senso dell’olfatto per miscele complesse, dal momento che la natura stessa è ricca di odori e stimoli olfattivi differenti. Inoltre gli animali stessi possono esser produttori di miscele odorose complesse, che spesso usano anche come sistema di comunicazione, basti pensare ai feromoni. In futuro, queste nuove conoscenze sull’olfatto potranno tornare utili per lo sviluppo di sofisticati sistemi artificiali per la rilevazione di droghe o esplosivi oppure per ideare dei dispositivi per garantire una migliore sicurezza alimentare, individuando il grado di maturazione dei cibi.

ENGLISH

A study by the University of Sussex, published on PLoS Computational Biology, sheds light on the secrets of smell and shows why we are more able to perceive complex aromas than individual smells

In nature, individual perfumes are quite rare. What comes to the nose is rather the result of a mixture of different hints, volatile substances that we (like animals) can perceive thanks to a sophisticated and complex olfactory system. It all starts with the stimulation of the olfactory receptors, to which the perfumes are bound (the volatile molecules), giving rise to a complex process that makes it possible to transform a chemical stimulus into an electrical signal, which goes straight to the brain. This signal comes more easily if the starting smells are mixed together in a complex bouquet compared to individual ingredients. Why? To answer today is a research, published PLoS Computational Biology.

The mystery of the smell

The smell has always fascinated researchers - just think of the mystery of the scent of roses or how we can endure sometimes even some stinks - but most of the studies on the subject have focused mainly on single molecules as well or at most on mixtures with few odorants. On how we manage to smell the world in its complexity we still know very little. The study of Thomas Nowotny and Ho Ka Chan at the University of Sussex, in which scientists have examined the way in which blends of complex odors are sniffed, are further explored.

Bouquet or single perfumes

In their study, researchers sought to shed light on the differences between the olfactory response to individual odors or complex mixtures. To do this, they created a mathematical model that describes the binding dynamics of the receptors both for a single pure molecule and for a determined mixture of odors. Through this model, scientists determined the speed of neuronal excitation triggered by a single odor or a mixture. The computational model developed is generic, ie it is not related to a single animal species. The researchers thus observed that the response to mixtures is not only more stable but also faster, since for the mixtures a higher fraction of olfactory active receptors immediately after the start of the stimulus with respect to the individual odors. The experiments conducted on the fruit fly and on the bees have confirmed when observed in the forecasts elaborated by the model.

Because it is easier to smell complex aromas

What was observed in the study is not surprising, at least in an evolutionary key. Animals have a marked sense of smell for complex mixtures, since nature itself is rich in odors and different olfactory stimuli. In addition, the animals themselves can be producers of complex odorous mixtures, which often also use as a communication system, just think of the pheromones. In the future, these new knowledge on smell can be useful for the development of sophisticated artificial systems for the detection of drugs or explosives or to devise devices to ensure better food safety, by identifying the degree of ripeness of food.

Da:

https://www.galileonet.it/2018/12/olfatto-profumi-sentire/