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Cheirando o poder do olfato do cérebro

76-2022

30 de setembro de 2022

Fonte: Neuroscience


Resumo: No sistema olfativo, as células em tufo são melhores em reconhecer cheiros do que as células mitrais. As células em tufos são um dos dois circuitos neurais paralelos que ajudam o cérebro a processar diferentes características de odor. As descobertas lançam luz sobre como o cérebro recebe informações sensoriais que influenciam o comportamento e a emoção.


Fonte: CSHL


Desde sua descoberta, há mais de 100 anos, os neurônios chamados células em tufo, no bulbo olfativo do cérebro, têm sido difíceis de estudar. A proximidade entre as células em tufos e outros neurônios chamados células mitrais restringiu a capacidade dos pesquisadores de dissecar a atividade de cada neurônio individual.


No entanto, aproveitando marcadores genéticos fluorescentes e novas tecnologias de imagem óptica, os neurocientistas do Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) conseguiram comparar a atividade dos neurônios.


As imagens na coluna da esquerda mostram células mitrais (superior) e células em tufos (inferior) no bulbo olfativo do camundongo. As ilustrações na coluna da direita mostram como cada tipo de circuito de neurônio está organizado no bulbo olfativo. Crédito: CSHL, 2022


O professor associado da CSHL Florin Albeanu e o professor assistente Arkarup Banerjee descobriram que as células em tufos são melhores em reconhecer cheiros do que as células mitrais. Eles descobriram que as células em tufos são essenciais para um dos dois circuitos neurais paralelos que ajudam o cérebro a processar diferentes características de odor.


As descobertas ajudam a explicar como o cérebro recebe informações sensoriais que influenciam o comportamento e as emoções.


Os pesquisadores expuseram camundongos a vários odores, de hortelã fresca a bananas doces, em diferentes concentrações. Eles rastrearam simultaneamente a atividade neural dos dois tipos de células e descobriram que as células em tufos superavam as células mitrais. Eles eram mais rápidos e melhores em distinguir cheiros. Eles também capturaram uma gama mais ampla de concentrações.


Embora isso tenha iluminado um novo papel para as células em tufo, também levou a uma nova pergunta sem resposta: “Se as células em tufo são realmente melhores no reconhecimento de odores, qual é a função das células mitrais?” disse Albanu.

Albeanu e Banerjee acham que as células mitrais aumentam odores importantes. Eles fazem parte de um ciclo de feedback neural que pode ajudar um animal a priorizar, por exemplo, o cheiro de comida ou um predador. Em contraste, as células em tufos fazem parte de um segundo ciclo de feedback que ajuda a processar a intensidade e a identidade do cheiro. Isso pode orientar os animais a localizar odores no ambiente.

Banerjee explica: “Se você não pode dizer se é alta [intensidade] versus baixa [intensidade], então você não pode rastrear um odor. Não há como saber se você está realmente se aproximando da fonte do odor se não conseguir perceber a diferença.”


Os dois circuitos neurais oferecem novas explicações sobre como o cérebro processa informações sensoriais.


No futuro, as novas ferramentas de imagem genética e óptica usadas pela equipe do CSHL, que inclui o pós-doutorando Honggoo Chae e a estudante de pós-graduação Marie Dussauze, podem descobrir neurônios mais subvalorizados envolvidos no processamento sensorial.


Sobre esta notícia de pesquisa olfativa

Fonte: CSHL

Contato: Assessoria de Imprensa – CSHL

Imagem: A imagem é creditada à CSHL

Pesquisa Original: Acesso fechado.


Resumo

Elucidar os circuitos neurais que suportam a identificação de odores continua sendo um desafio em aberto.


Aqui, analisamos a contribuição dos dois tipos de células de saída do bulbo olfativo do camundongo (células mitral e em tufos) para decodificar a identidade e a concentração do odor e sua dependência do feedback de cima para baixo de seus respectivos alvos corticais principais: córtex piriforme versus núcleo olfativo anterior .


Descobrimos que as células em tufo superam substancialmente as células mitrais na decodificação da identidade e da intensidade do odor. O feedback cortical regula seletivamente a atividade de seu tipo de célula de projeção de bulbo dominante e implementa diferentes cálculos.


A retroalimentação piriforme reestrutura especificamente as respostas mitrais, enquanto a retroalimentação do núcleo olfativo anterior controla preferencialmente o ganho de representações tufadas sem alterar sua afinação olfativa.


Nossos resultados identificam alças funcionais distintas envolvendo as células mitrais e em tufos e seus alvos corticais. Sugerimos que, além da via mitral-piriforme canônica, as células em tufos e suas regiões-alvo estão posicionadas idealmente para calcular a identidade do odor.


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em inglês


Sniffing Out the Brain’s Smelling Power

FeaturedNeuroscience·September 30, 2022

Summary: In the olfactory system, tufted cells are better at recognizing smells than mitral cells. Tufted cells are one of two parallel neural circuit loops that help the brain process different odor features. The findings shed light on how the brain takes in sensory information that influences behavior and emotion.

Source: CSHL

Since their discovery over 100 years ago, neurons called tufted cells, in the brain’s olfactory bulb, have been difficult to study. The close proximity between tufted cells and other neurons called mitral cells has restricted researchers’ ability to dissect each individual neuron’s activity.

However, by leveraging fluorescent genetic markers and new optical imaging technologies, Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) neuroscientists have been able to compare the neurons’ activity.

Their research is published in Neuron.

CSHL Associate Professor Florin Albeanu and Assistant Professor Arkarup Banerjee discovered that tufted cells are better at recognizing smells than mitral cells. They’ve found that tufted cells are essential to one of two parallel neural circuit loops that help the brain process different odor features.

The findings help explain how the brain takes in sensory information that influences behavior and emotions.

The researchers exposed mice to various odors, from fresh mint to sweet bananas, at different concentrations. They simultaneously tracked the neural activity of the two cell types and found that tufted cells outperformed mitral cells. They were faster and better at distinguishing smells. They also captured a wider range of concentrations.

While this illuminated a new role for tufted cells, it also led to a new unanswered question: “If tufted cells are actually better at recognizing odors, what then is the function of mitral cells?” said Albeanu.


Albeanu and Banerjee think mitral cells enhance important smells. They are part of a neural feedback loop that may help an animal prioritize, for example, the smell of food or a predator. In contrast, the tufted cells are part of a second feedback loop that helps process smell intensity and identity. This can guide animals locating odors in the environment.

Banerjee explains, “If you can’t tell whether it’s high [intensity] versus low [intensity], then you can’t track an odor. There’s no way to know that you’re actually getting closer to the odor source if you can’t tell the difference.”

The two neural circuit loops offer novel explanations for how the brain processes sensory information.

Going forward, the new genetic and optical imaging tools used by the CSHL team, which includes postdoc Honggoo Chae and graduate student Marie Dussauze, can uncover more undervalued neurons involved in sensory processing.

About this olfaction research news

Author: Press Office

Source: CSHL

Contact: Press Office – CSHL

Image: The image is credited to CSHL

Original Research: Closed access.

Summary

Elucidating the neural circuits supporting odor identification remains an open challenge.

Here, we analyze the contribution of the two output cell types of the mouse olfactory bulb (mitral and tufted cells) to decode odor identity and concentration and its dependence on top-down feedback from their respective major cortical targets: piriform cortex versus anterior olfactory nucleus.

We find that tufted cells substantially outperform mitral cells in decoding both odor identity and intensity. Cortical feedback selectively regulates the activity of its dominant bulb projection cell type and implements different computations.

Piriform feedback specifically restructures mitral responses, whereas feedback from the anterior olfactory nucleus preferentially controls the gain of tufted representations without altering their odor tuning.

Our results identify distinct functional loops involving the mitral and tufted cells and their cortical targets. We suggest that in addition to the canonical mitral-to-piriform pathway, tufted cells and their target regions are ideally positioned to compute odor identity.


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