O que acontece quando sentimos o cheiro de uma rosa? Como é que o nosso cérebro processa a essência da sua fragrância?
Segundo os cientistas, os processos cerebrais funcionam como uma pintura — um instantâneo da atividade das células, capturada num momento no tempo; ou como uma sinfonia — um conjunto evolutivo de células diferentes, que trabalham em conjunto para capturar o cheiro.
Um novo estudo, publicado a 22 de março na Cell Reports, mostra que o nosso cérebro processa os cheiros de ambas as formas, segundo a EurekAlert!
“Estas descobertas revelam um princípio central do sistema nervoso, flexibilidade nos tipos de cálculos que o cérebro faz para representar aspetos do mundo sensorial”, explica Krishnan Padmanabhan, professor associado de Neurociência e autor principal do estudo.
“O nosso trabalho dá aos cientistas novas ferramentas para quantificar e interpretar os padrões de atividade do cérebro“, acrescenta o investigador.
Os investigadores desenvolveram um modelo para simular o funcionamento do sistema olfativo inicial — a rede na qual o cérebro se apoia para processar o olfato.
Utilizando simulações de computador, encontraram um conjunto específico de ligações, chamadas fibras centrífugas, que transportam impulsos de outras partes do sistema nervoso central para as primeiras regiões sensoriais do cérebro, e desempenham um papel importante.
Estas fibras centrífugas atuam como um interruptor, alternando entre diferentes estratégias para representar cheiros de forma eficiente.
Quando as fibras centrífugas estavam num estado, as células do córtex piriforme — onde se forma a perceção de um odor — baseavam-se no padrão de atividade dentro de um dado instante no tempo.
Quando as fibras centrífugas estavam em outro estado, as células melhoraram tanto a precisão como a velocidade com que detetaram e classificaram o cheiro, confiando nos padrões de atividade cerebral ao longo do tempo.
Estes processos sugerem que o cérebro tem múltiplas respostas para representar um cheiro. Numa estratégia, o cérebro utiliza um instantâneo, como uma pintura ou uma fotografia num dado momento, para capturar as características essenciais do odor.
Na outra estratégia, o cérebro mantém um registo dos padrões em evolução. É sintonizado com as células que se ligam e desligam — como uma sinfonia.
Os modelos matemáticos desenvolvidos pelos investigadores destacam a característica essencial do sistema nervoso — não só a diversidade em termos dos componentes que compõem o cérebro, mas também a forma como trabalham em conjunto, para ajudar o cérebro a experimentar o mundo do olfato.
“Estes modelos matemáticos revelam aspetos essenciais de como o sistema olfativo no cérebro pode funcionar, e podem ajudar a construir sistemas informáticos artificiais inspirados no cérebro”, realçou Padmanabhan.
“As abordagens computacionais inspiradas pelos circuitos do cérebro, tais como este, têm o potencial de melhorar a segurança dos carros com piloto automático, ou ajudar os algoritmos de visão computacional a identificar e classificar com maior precisão os objetos numa imagem”, conclui o investigador.
