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Ao longo do último século, cientistas mapearam vários dos sistemas sensoriais do corpo em detalhes microscópicos, descobrindo que as células responsáveis por processar visão, audição e tato estão organizadas em padrões espaciais previsíveis.

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Tem sido muito mais difícil navegar pela complexa paisagem do nariz, com sua enorme variedade de receptores olfativos. Durante anos, muitos cientistas acreditaram que esses receptores estavam distribuídos de maneira majoritariamente aleatória.

Agora, duas equipes de cientistas conseguiram mapear o nariz de um camundongo. Utilizando técnicas avançadas de sequenciamento genético e de imagem, os pesquisadores descobriram que cada um dos 1.100 diferentes tipos de receptores olfativos presentes no nariz do animal ocupava uma posição distinta e previsível, consistente de um camundongo para outro.

As descobertas, publicadas em dois artigos na revista científica Cell na última terça-feira, representam os primeiros mapas abrangentes e detalhados dos receptores de odor no nariz. Os resultados sugerem que mapas topográficos podem ser tão fundamentais para o olfato quanto são para os outros sentidos.

— A organização da informação no espaço é um princípio central de organização para todos os sistemas sensoriais, e isso é o que, até agora, fazia o olfato parecer algo extremamente estranho. Nós, de certa forma, revelamos esse mapa perdido do olfato — disse Sandeep Robert Datta, neurobiólogo da Universidade Harvard e autor de um dos novos estudos.

Os cientistas ainda não demonstraram que o mesmo tipo de mapa existe no nariz humano e também não entendem completamente por que os receptores estão organizados dessa forma. Mas a pesquisa lança luz sobre como o sistema olfativo se desenvolve e abre caminho para uma compreensão melhor de um sentido frequentemente negligenciado.

— Ter essa compreensão abrangente, essa visão ampla da organização do principal sistema olfativo, é absolutamente essencial para entender como processamos os cheiros — afirmou Catherine Dulac, bióloga molecular e neurocientista de Harvard e autora do outro estudo.

Os mapas topográficos preservam informações sensoriais importantes sobre o mundo e ajudam o cérebro a processá-las de maneira mais eficiente. No ouvido e no córtex auditivo, por exemplo, células adjacentes detectam frequências sonoras vizinhas. Já no olho e no córtex visual, neurônios próximos processam informações de pontos vizinhos no campo visual.

Mas os cientistas não haviam conseguido detectar mapas equivalentes no nariz, que contém uma diversidade impressionante de receptores olfativos. Esses receptores são proteínas com formatos específicos localizadas na superfície dos neurônios e capazes de se ligar a moléculas odoríferas compatíveis. Os humanos possuem várias centenas de tipos diferentes desses receptores, mas algumas espécies, incluindo os camundongos, têm mil ou mais. Cada tipo de receptor se liga a um conjunto diferente de moléculas odoríferas, e cada neurônio do nariz carrega apenas um tipo de receptor.

Pesquisas anteriores já haviam mostrado que o nariz poderia ser dividido em várias zonas amplas, contendo diferentes conjuntos de receptores olfativos. Mas, dentro dessas zonas, especialistas acreditavam há muito tempo que os receptores estavam distribuídos aleatoriamente.

— Basicamente, a sensação era: ‘As coisas são extremamente aleatórias, não dá para fazer previsões e não existe uma estrutura espacial real no nariz' — disse Datta.

No novo estudo, Datta e seus colegas analisaram neurônios de narizes de camundongos para determinar exatamente quais genes — entre os muitos presentes no genoma do animal — estavam ativos, ou sendo expressos, em cada neurônio individual.

Esses dados revelaram qual receptor olfativo específico cada neurônio estava expressando. Mas os cientistas também identificaram centenas de genes adicionais, com diferentes funções, cuja atividade parecia variar de neurônio para neurônio, dependendo do tipo de receptor presente.

Alguns desses genes já eram conhecidos por estarem ativos apenas em determinadas regiões do nariz, enquanto outros ajudavam a orientar o desenvolvimento dos neurônios no espaço físico. Os pesquisadores levantaram a hipótese de que esses genes poderiam ajudar a determinar qual receptor cada neurônio expressaria — e fariam isso com base na localização física desse neurônio.

Para testar essa hipótese, os pesquisadores analisaram amostras maiores de tecido nasal de camundongos, utilizando tecnologia avançada de imagem espacial para identificar exatamente onde esses genes estavam sendo expressos.

A equipe de Dulac vinha utilizando a mesma tecnologia em um projeto separado, parte de um esforço financiado pelo governo federal dos Estados Unidos para construir um atlas celular detalhado de todo o cérebro do camundongo. No estudo, Dulac e seus colegas mapearam a expressão dos genes dos receptores olfativos em amostras de tecido tanto do nariz quanto do bulbo olfativo, estrutura cerebral que recebe as informações vindas do nariz. (A equipe de Datta incorporou parte desses dados em sua pesquisa, mas também analisou amostras de um grupo diferente de camundongos.)

No fim, as equipes produziram mapas semelhantes, com os receptores ocupando posições consistentes. Elas também descobriram que o mapa dos neurônios no bulbo olfativo refletia o mapa encontrado no nariz.

— É extraordinariamente satisfatório — afirmou Dulac.

Em experimentos posteriores, a equipe de Datta também descobriu que gradientes químicos no nariz pareciam ajudar a orientar a formação desse mapa, “informando”, na prática, aos neurônios sensoriais onde eles estão posicionados no espaço e, em última instância, qual tipo de receptor olfativo devem expressar.

— Acho que essa é realmente uma hipótese muito plausível. O estudo oferece uma compreensão molecular mais profunda de como a posição no nariz é codificada geneticamente, e também de quais mecanismos no tecido podem ser responsáveis por estabelecer isso — disse James Schwob, neurobiólogo especialista em olfato da Universidade Tufts e que não participou da nova pesquisa.

Linda Buck, neurobióloga que dividiu o Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina pela descoberta dos receptores olfativos e pela organização do sistema olfativo, descreveu a nova pesquisa como “revolucionária”. Buck, que atualmente estuda o olfato no Fred Hutchinson Cancer Center, em Seattle, disse estar especialmente animada com a descoberta de centenas de genes que podem desempenhar um papel na regulação dos receptores expressos pelos neurônios.

— Essa é uma descoberta importante que abre caminho para futuros experimentos que ajudarão a entender melhor como o sistema olfativo se desenvolve — afirmou.

Ainda assim, permanece a grande questão: por que determinados receptores estão localizados onde estão e como isso ajuda o cérebro a interpretar os odores? Uma possibilidade é que neurônios adjacentes detectem moléculas odoríferas com estruturas químicas semelhantes. Outra hipótese é que o mapa seja organizado por significado, com odores atraentes — como o cheiro da própria prole — detectados em uma região, e odores repulsivos — como o cheiro de um predador — processados em outra.

As duas equipes já começaram a investigar algumas dessas possibilidades. No novo artigo, por exemplo, Dulac e seus colegas mapearam as respostas olfativas a alguns desses sinais sociais positivos e negativos em camundongos. Esse tipo de pesquisa ainda está em estágio inicial, e os princípios que governam o mapa talvez não sejam simples.

Mas os novos estudos representam um ponto de partida fundamental, disse Datta.

— Até agora, não havia motivo real para tentar entender o significado do mapa no nariz, porque nem sabíamos que ele existia.

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