L’ambiente in cui viviamo è permeato da molecole che, bombardandoci, ci forniscono segnali piacevoli o di pericolo e che ci danno informazioni sulla presenza di cibo e acqua o di qualcosa che dobbiamo evitare.

A differenza delle modalità sensoriali somatica, visiva ed uditiva, che ci forniscono informazioni solo sul mondo esterno, i sensi chimici, cioè il gusto e l’olfatto, oltre alle informazioni esterne, forniscono anche quelle che riguardano il nostro ambiente interno, le sue necessità e il suo stato di soddisfazione: fame, sete, desiderio sessuale, sazietà.

I sensi chimici sono, da un punto di vista filogenetico, sensibilità di tipo primitivo: le connessioni centrali dell’olfatto, infatti, proiettano a zone filogeneticamente antiche della corteccia cerebrale, per poi raggiungere il talamo e la neocorteccia. I sensi chimici sono, inoltre, in rapporto strettissimo con i circuiti nervosi che controllano i sentimenti e certi tipi di ricordi.

“E subito, meccanicamente, stanco dopo un giorno insulso e con la prospettiva di avere davanti una mattinata deprimente, portai alle labbra un cucchiaino di tè nel quale    avevo immerso un pezzetto di torta. Non appena il liquido caldo e le briciole di torta ebbero raggiunto il palato sentii un brivido che mi percorreva le membra e mi fermai attonito, sorpreso delle cose straordinarie che mi stavano succedendo… Ero conscio che dipendeva tutto dal gusto del tè e della torta ma sapevo anche che quelle strane sensazioni erano infinitamente lontane da quei sapori e non potevano in alcun modo condividerne la natura.

…Quando del lontano passato non resta più nulla, quando morta è la gente e le cose sono consumate o finite chissà dove, rimane ancora lui solo, tenue ma ricco di vitalità, etereo ma persistente, l’odore e il gusto delle cose che aleggiano a lungo come i sentimenti…”

Marcel Proust, da “La ricerca del tempo perduto”

Negli animali i meccanismi recettoriali si sono evoluti per rilevare le modificazioni ambientali importanti per la loro sopravvivenza; molti cambiamenti fisico-chimici meno essenziali non vengono infatti percepiti.

Anche gli organismi più semplici rispondono agli stimoli chimici e il processo è fondamentalmente identico per tutti gli animali: una molecola o una miscela di molecole attiva recettori specifici e genera un messaggio che viene trasmesso ad altri gruppi di cellule, che lo decodificano e lo analizzano, in modo da determinare una risposta adeguata.

I recettori sensoriali, che sono estremamente sensibili ad uno specifico tipo di stimolo e selettivamente insensibili ad altri tipi di stimolazioni, trasducono cioè l’energia contenuta nello stimolo in segnali elettrici.

Il processo di trasduzione è molto sensibile agli stimoli deboli, amplificando di parecchi ordini di grandezza l’energia in essi contenuta; questa sensibilità diminuisce con l’aumentare dell’intensità della stimolazione.

Il sistema olfattivo è estremamente sensibile e possiede capacità discriminative notevoli: gli uomini, che non sono affatto tra gli animali dall’olfatto più sviluppato, possono distinguere migliaia di sostanze odorifere e sono in grado di rilevare la presenza anche di solo 10⁸ molecole di una certa sostanza in una stanza. La soglia che permette di apprezzare la presenza di un odore è, ad ogni modo, molto inferiore a quella che ne permette il riconoscimento specifico; a concentrazioni basse, la sensazione è aspecifica, a concentrazioni più elevate è possibile identificare con esattezza l’odore.

Le cellule recettoriali sono specializzate nella percezione di minime variazioni di energia in uno specifico segnale ambientale e sono capaci di provocare l’insorgenza di un impulso nervoso in un neurone sensitivo, come risposta a queste variazioni; una volta che lo stimolo sensoriale raggiunge il livello di soglia necessario per scatenare  un impulso nervoso, l’intensità dello stimolo è codificata dalla frequenza degli impulsi nervosi.

La perdita della sensibilità, durante stimolazioni prolungate e progressive nel tempo, è chiamata adattamento sensoriale ed è una caratteristica comune a tutti i recettori sensoriali.

Le cellule recettoriali olfattive mostrano un considerevole adattamento sensoriale; esse sono, infatti, molto sensibili ad un odore nuovo, ma la loro attività diminuisce o si arresta quando lo stesso odore è costantemente presente. Questa è la ragione per cui avvertiamo distintamente un odore quando entriamo per la prima volta in cucina , ma non siamo più in grado di percepirlo dopo pochi minuti dal nostro ingresso.          

Le molecole odoranti hanno una configurazione  particolare, grazie alla quale sono in grado di legarsi a specifici recettori proteici (OBPs, Odorant Binding Proteins) della membrana plasmatica della cellula recettoriale, determinandone l’attivazione.

Il complesso controllo genetico della sintesi delle proteine recettoriali rende possibile la produzione di differenti famiglie di recettori, che riconoscono i principali odoranti; piccole modificazione delle proteine recettoriali possono consentire la discriminazione dei diversi derivati dello stesso composto. Tuttavia è improbabile che esistano proteine recettoriali diverse per ciascun odorante; piuttosto, è possibile che ogni cellula olfattiva possa legare una oppure un piccolo gruppo di molecole odoranti, strutturalmente correlate fra loro.

Secondo la teoria stereochimica di Amoore et al. (1964), esistono sette odori primari: odore di canfora, odore di muschio, odore di fiori, odore di menta, odore etereo, odore pungente e odore putrido. Le sostanze che hanno una configurazione molecolare simile vengono percepite come odori simili, anche se esistono numerose eccezioni.

La percezione di odori diversi dipende dunque, probabilmente, dall’elaborazione a livello cerebrale dell’insieme delle informazioni raccolte dai neuroni olfattivi, dall’intensità dello stimolo e dal modello delle connessioni sinaptiche che le proiezioni assoniche dei neuroni olfattivi stabiliscono all’interno del sistema nervoso centrale, allo stesso modo della visione dei colori, in cui l’elaborazione dell’informazione proveniente da tre soli tipi di fotorecettori (sensibili al rosso, al verde ed al blu) permette la discriminazione di centinaia di tonalità.

Inoltre, è probabile che le nostre capacità cognitive superiori ci permettano di ottimizzare l’utilizzo delle informazioni provenienti dagli input olfattivi, sopperendo alla minor quantità, rispetto ad altri mammiferi, di cellule sensoriali (10 milioni negli esseri umani, 230 milioni nei cani).

La mucosa nasale può essere funzionalmente suddivisa in due aree: la regione respiratoria e la regione olfattiva. I recettori olfattivi, situati nella regione olfattiva delle cavità nasali, sono essenzialmente simili in tutti i vertebrati e si sviluppano embriologicamente da una coppia di placodi neurali, che si invaginano a formare le due fossette nasali; negli esseri umani essi sono limitati ad un tratto di epitelio specializzato, che copre circa 5cm² della parte dorsale delle cavità nasali.

Il corpo cellulare del recettore olfattivo è localizzato nell’epitelio olfattivo ed invia il suo prolungamento recettivo, il dendrite, verso la superficie della mucosa, dove la superficie recettoriale è incrementata diverse centinaia di volte per la presenza, all’estremità del dendride, di ciglia immobili in un numero variabile da cinque a venti. Dall’altro lato, gli assoni si associano a formare il nervo olfattivo, il primo paio di nervi cranici, che si estende fino al bulbo olfattivo, una parte del sistema nervoso centrale che ha origine dal telencefalo. Il legame di una specifica sostanza odorifera, in soluzione nello stato fluido che riveste la superficie dell’epitelio olfattivo, ad un sito della cellula recettrice determina l’apertura dei canali ionici, generando un potenziale di recettore depolarizzante.

Per chiarire in che modo avvenga il riconoscimento delle singole molecole e se esistano o meno recettori specifici per ciascuno degli odori primari, è stato utilizzato il 2-deossiglucosio marcato per lo studio dell’attività metabolica (Sheperd, 1972; Lancet et al., 1982).

L’intento era quello di determinare quali cellule del bulbo olfattivo rispondono alle specifiche sostanze odoranti; gli autori hanno così dimostrato l’esistenza di particolari linee private. I diversi tipi di odori evocano, cioè, attività di tipo diverso nelle differenti zone del bulbo olfattivo.

Da questa osservazione si deduce che, a differenza degli altri sistemi sensoriali, in cui i nuclei centrali di ritrasmissione contengono una rappresentazione topografica dell’area recettiva, in modo da preservare le relazioni di vicinanza, il sistema olfattivo utilizza le diverse ripartizioni dello spazio neurale per rappresentare i diversi odori fondamentali.

Rispetto agli altri sistemi sensitivi, gli impulsi olfattivi sono trasportati al cervello mediante una via particolarmente breve e diretta: dal bulbo olfattivo, l’informazione sensoriale viene proiettata alla cosiddetta corteccia olfattiva, che fa parte della paleocorteccia, che a sua volta proietta al talamo e alla neocorteccia. Le proiezioni verso il sistema limbico, amigdala e ippocampo, sono deputate a mediare le componenti affettive degli stimoli odoriferi; le proiezioni verso il talamo e la neocorteccia sono, invece, deputate alla percezione cosciente dell’olfatto.

L’acuità olfattiva può variare notevolmente, fino a mille volte, da individuo a individuo, anche in assenza di alterazioni patologiche evidenti.

Invece, tra i possibili deficit, con il termine iposmia, viene indicata un’alterazione lieve della sensibilità olfattiva, come quella che si verifica durante un comune raffreddore; l’anosmia specifica è caratterizzata da una diminuita sensibilità verso una singola sostanza, mentre la percezione della maggior parte degli altri odori resta normale. La perdita totale della percezione olfattiva è nota come anosmia totale, o semplicemente anosmia.

Segue in “Parte prima. Capitolo 3: L’organo vomeronasale”

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(Silvia Noris – www.silvianoris.it)