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THE SCIENCE MODULE OF PERCEPNET PROVIDES PAPERS ON PERCEPTION AND SENSORY SCIENCE BY RESEARCHERS WORKING ON THESE DISCIPLINES

La percepción y el reconocimiento de los aromas
[Perception and flavour recognition]
Estefania Amer Maistriau

Doctora en Ingeniería Industrial y Licenciada en Enología
Enóloga en el Centro Vinícola del Penedès (CEVIPE, S.C.C.L.)
laboratori@cevipe.coop

El 4 de octubre pasado se concedió el premio Nobel de Medicina o Fisiología a Richard Axel y Linda Buck, dos investigadores norteamericanos, por sus descubrimientos sobre el funcionamiento del sistema olfativo. En 1991 publicaban un artículo en el que describían a la familia de genes que codifican para los receptores olfativos, unas estructuras de epitelio olfativo que se acoplan a los olores y que, por tanto, son la base de la percepción olfativa (Buck y Axel, 1991). Este fue el punto de partida para una serie de estudios y descubrimientos que han permitido definir los mecanismos fisiológicos de la percepción y el reconocimiento de los aromas.

La descripción aromática del vino requiere una terminología más o menos de consenso. Históricamente, para describir el aroma del vino, los catadores han buscado y empleado referencias que pudieran resultar familiares a la gran mayoría. La manera más sencilla es recurrir a olores que formen parte de la vida cotidiana. Por ello, términos como «fresa», «naranja confitada», «vainilla», «hinojo», «cacao», «pimienta» o «confitura de moras» se usan habitualmente en las descripciones sensoriales de los vinos. El aprendizaje olfativo que se da a lo largo de la vida, a través de los olores que nos envuelven, permite que el cerebro se forme una imagen de lo que entiende por olor de «fresa» o de «vainilla».

Quizá lo más sorprendente de este proceso es la gran cantidad de olores que el sistema olfativo humano es capaz de detectar e identificar: se trata de varios millares de posibles identificaciones. Los descubrimientos de Richard Axel y Linda Buck consituyen el inicio de varios estudios que han permitido esclarecer este misterio. El epitelio olfativo es un tejido sensorial situado en el techo de la cavidad nasal; ocupa un área de unos pocos centímetros cuadrados y tiene unos cuantos millones de células sensoriales. Éstas tienen unos receptores olfativos que son unas proteínas que se encuentran en la membrana exterior de la célula y, más concretamente, en la parte externa del epitelio, orientados hacia la cavidad nasal. Cuando un compuesto volátil que corresponde a un olor llega al epitelio olfativo, se acopla a estos receptores con los que es químicamente compatible. Este acoplamiento provoca una cascada de señales que, finalmente, llegan a esas zonas del cerebro, facilitando la detección y reconocimiento de los olores. El acoplamiento entre un compuesto con olor y el receptor se produce por afinidad química y, por tanto, depende de la estructura química del compuesto en cuestión. Esa es la razón por la que el olfato, junto con el sentido del gusto, forma parte de los llamados «sentidos químicos».

En la publicación de 1991, en la que Buck y Axel hacían público el descubrimiento de la familia de los genes que llevan la información para los receptores olfativos, demostraban que estos receptores forman parte de la gran familia de los receptores acoplados a proteínas G. En esta familia de receptores también se incluye la rodopsina, la proteína receptora de los bastones de la retina del ojo, responsables de la percepción de la intensidad de la luz. El rasgo común de estos receptores es que son proteínas formadas por siete dominios transmembrana y que necesitan otra proteína, llamada G, para que se produzca la transducción del estímulo olfativo en una señal nerviosa que pueda ser transmitida y procesada por el cerebro. Los genes de los receptores olfativos se encuentran en el cromosoma 17 (Ben-Arie et al., 1994).

Otro protagonista del sistema olfativo, a parte del epitelio olfativo, es el bulbo olfativo, que se encuentra sobre el epitelio. Este órgano es una parte del córtex olfativo, es decir, del cerebro. El bulbo olfativo hace de intermediario entre el epitelio y las partes del cerebro que permiten la detección e identificación de los olores.
Así pues, el proceso de transducción, que genera una señal nerviosa que pueda ser procesada por el cerebro, se inicia con el acoplamiento de un olor con un receptor compatible, lo que genera una señal nerviosa en la célula sensorial. El bulbo olfativo recibe la información que proviene de los receptores olfativos y, a partir de ella, elabora su propio mensaje que es enviado al córtex olfativo. Desde allí se trasmite a otras zonas del cerebro. El cerebro elabora así una percepción con sentido, única para cada individuo, que permite el reconocimiento del olor. Gracias a los múltiples receptores olfativos del epitelio se pueden identificar los olores. No obstante, habría que tener en cuenta que el ser humano es capaz de detectar unos cuantos miles de olores, aun cuando el número de receptores olfativos en el ser humano es inferior a 1000. Por tanto, es imposible que haya un receptor para cada olor y es necesario recurrir a otros tipos de explicaciones. Una hipótesis que ha tomado fuerza rápidamente es que tiene lugar un proceso combinatorio similar al que ocurre con las letras del alfabeto y las palabras. Con las 26 letras del alfabeto es posible formar miles de palabras, dependiendo del modo en qué se combinen las letras. De la misma manera, cada olor se caracteriza por la activación de varios receptores. La combinación de estos receptores concretos, que es propia de este olor, permite que el cerebro lo reconozca. Se ha demostrado que las diferentes partes de una molécula volátil que representa un olor son capaces de acoplarse a diferentes receptores. A la vez, un mismo receptor interviene en olores distintos. Tal como indicaba la Dra. Buck y sus colaboradores, los distintos olores son reconocidos para diferentes combinaciones de receptores olfativos (Malnic et al., 1999).

Axel y Buck, en trabajos paralelos realizados en siluros y ratones, respectivamente, descubrieron que cada célula sensorial de epitelio olfativo expresaba uno o unos pocos receptores olfativos (Ngai et al., 1993; Shykind et al., 2004). Un paso más en el conocimiento del funcionamiento del olfato fue el descubrimiento que las neuronas olfativas se expresan al azar pero dentro de unas zonas de expresión que son simétricas para los dos orificios nasales. Algunos receptores se expresan siempre en las mismas zonas, otras se expresan siempre en zonas diferentes (Sullivan et al., 1994). Así pues, cuando un olor llega al epitelio olfativo, activa los receptores correspondientes y genera un patrón de activación que es propio de este olor (Freeman, 1991).

Este patrón de activación se transmite al bulbo olfativo, donde la información es reorganizada para lograr un mapa especial preciso, propio y exclusivo del olor que está percibiendo (Resseler et al., 1994). Este mapa topográfico preciso del olor que se genera en el bulbo olfativo es el que permite que el cerebro reconozca el olor (fig. 1). Para entenderlo mejor, podemos suponer que el olor a rosa activa las posiciones X, Y y Z del bulbo olfativo. Cuando el cerebro detecta la activación de estas posiciones, es como dijera «se han activado las posiciones X, Y y Z del bulbo olfativo y, por tanto, este olor debe de ser a rosa». Se puede ver que el cerebro ha tenido que recurrir a su «biblioteca» de olores, que es un compendio de todos los mapas topográficos que corresponden a los olores que tiene registrados, con el fin de identificar el olor a rosa. Así pues, el patrón de actividad de los receptores y el mapa topográfico preciso que se genera en el bulbo olfativo son propios de cada olor. Mientras este patrón de actividad de los receptores informa al cerebro de la naturaleza del olor, el número de receptores activados son indicadores de la intensidad del estímulo olfativo (Freeman, 1991).

Asimismo, cabe tener en cuenta que un pequeño cambio en un olor o en su concentración puede provocar un cambio en el «código» de receptores de dicho olor, lo que explicaría por qué estos cambios cualitativos o cuantitativos en el olor pueden modificar la calidad del olor percibido (Malnic et al., 1999). Por ejemplo, el trans-non-2-enal, por encima de su límite de detección de 0,1 ppb, tiene un olor a madera. Por encima de 8 ppb tiene olor a grasa, a 30 ppb su olor se vuelve desagradable y, finalmente, en solución acuosa a 1000 ppb tiene un olor intenso a pepino (Fisher y Scott, 1997).

Figura 1

Figura 1. Resumen esquemático del mecanismo de reconocimiento de los olores

Esta teoría de los patrones topográficos explica un fenómeno bastante común, que es la confusión, por parte de ciertas personas, de esos olores que se presentan simultáneamente en la vida cotidiana. Veamos el caso de la vainilla y la canela, que pueden confundirse debido a que ambas están presentes simultánea o alternativamente en ciertos postres a base de crema (natillas, flanes, crema catalana, arroz con leche...). Asimismo puede haber confusión entre aromas parecidos o de la misma familia aromática. La existencia de postres y confituras de frutas del bosque, o los dulces de fresa que incorporan aromas de otras frutas rojas, contribuye a la confusión entre los olores de las diferentes bayas. Por otro lado, algunas personas pueden confundir el aroma a menta con el de eucalipto, u otros olores balsámicos, por que son de la misma familia aromática y, a veces, se presentan juntos en caramelos, ungüentos o artículos farmacéuticos.

Así, el aprendizaje es básico para todas aquellas personas que trabajen con su nariz. La sensibilidad olfativa es similar en niños y en jóvenes, pero a partir de la treintena empieza a declinar. Además, el aprendizaje que tiene lugar a lo largo de la vida del individuo permite que se vaya incrementando su capacidad para reconocer olores. El reconocimiento de olores es un proceso complejo que implica la capacidad de distinguir entre estímulos y de asociar cada nuevo estímulo con asociaciones pasadas. Es decir, el cerebro tiene que ser capaz de recuperar de su «biblioteca de olores» el patrón topográfico que corresponde al olor que se está percibiendo. Por ello, la edad de máxima capacidad olfativa se sitúa alrededor de los 33-34 años, ya que en este momento la sensibilidad olfativa, todavía bastante intacta, y el aprendizaje sensorial realizado se combinan para dar el máximo rendimiento olfativo (Cain et al., 1994)

Para los profesionales que usen su nariz como herramienta de trabajo, el aprendizaje olfativo se basa en ir oliendo e ir registrando un mapa topográfico olfativo para cada olor. En los estudios de perfumista, el aprendizaje se realiza con aceites esenciales de flores y frutas, extractos de árboles, plantas y animales y compuestos químicos sintéticos. Es decir, el aprendizaje se lleva a cabo usando las materias primas que los perfumistas emplean en sus composiciones. El sistema olfativo del perfumista debe registrar un mapa topográfico en el cerebro para cada una de estas materias primas. Dado que los perfumes son mezclas de estas materias primas, el perfumista será capaz de conocer la composición del perfume a través del análisis sensorial. Un perfume creará un mapa topográfico en el bulbo del perfumista que es una combinación de los mapas topográficos de las materias primas que componen el perfume. El cerebro del perfumista deberá descomponer este mapa global de sus componentes para encontrar las diferentes materias primas que constituyen el perfume.

Por otro lado, el enólogo se entrena oliendo muchos vinos y, a la vez, poniendo atención en el aroma de las frutas, las flores, las confituras, las especias y en todos esos olores que forman parte de su vida cotidiana. Es así como puede ir registrando los mapas topográficos que correspondan al olor de la «fresa», «vainilla», «pimienta negra», «hinojo» o «confitura de moras».
Una observación común para las personas que trabajan con su nariz es que el mundo de los olores resulta fascinante para todo aquel que se adentre en él. Cualquier persona puede desarrollar su olfato poniendo atención en los olores del día a día, es decir, poniendo interés en descubrir los olores de las flores, alimentos, bebidas, perfumes, ambientes, etc. También se puede desarrollar el olfato visitando una perfumería para probar la gran diversidad de productos que se ofrecen, o participar en un concurso de cata de vinos, de quesos, de embutidos, de dulces o de cafés. En su evolución, el ser humano ha ido balanceando cada vez más su percepción del mundo exterior hacia el lado de la vista y el oído, obviando, al menos parcialmente, la dimensión olfativa de la realidad. Aquellos que por razones profesionales han tenido que entrenar su nariz saben que es fascinante observar cómo el desarrollo del sentido del olfato abre las puertas a un nuevo mundo sensorial.

Bibliografía

  • Ben-Arie, N.; North, M.; Khen, M.; Gross-Isseroff, R.; Walker, N.; Horn-Saban, S.; Gat, U.; Natochin, M.; Lehrach, H.; Lancet, D.: «Olfactory reception: from signal modulation to human genome mapping», Olfaction and Taste 1994; 9: 122-126.
  • Buck, L.; Axel, R.: «A novel multigene family may encode odorant receptors: a molecular basis for odor recognition», Cell 1991; 65: 175-187.
  • Cain, W.S.; Stevens, J.C.: «Rise and fall of olfactory competence through life», Olfaction and Taste 1994; 9: 593-596.
  • Fisher, C.; Scott, T.: Food Flavours: Biology and Chemistry, Cambridge (Great Britain), Royal Society of Chemistry, 1997.
  • Freeman, W.J.: «The physiology of perception», Scientific American 1991; 264 (2): 78-85.
  • Malnic B.; Hirono J.; Sato T.; Buck L.B: «Combinatorial receptor codes for odors», Cell 1999; 96 (5): 713-723.
  • Ngai, J.; Dowling, M.M.; Buck, L.; Axel, R.; Chess, A.: «The family of genes encoding odorant receptors in the channel catfish», Cell 1993; 72 (5): 657-666.
  • Ressler, K.J.; Sullivan S.L.; Buck L.B.; «Information coding in the olfactory system: evidence for a stereotyped and highly organized epitope map in the olfactory bulb», Cell 1994; 79 (7): 1245-1255.
  • Shykind, B.M.; Rohani, S.C.; O’Donnell, S.; Nemes, A.; Mendelsohn, M.; Sun, Y.; Axel, R.; Barnea, G.: «Gene switching and the stability of odorant receptor gene choice», Cell 2004; 117 (6): 801-815.
  • Sullivan, S.L.; Ressler, K.J.; Buck, L.B.: «Olfactory receptor family: diversity and spatial patterning», Olfaction and Taste 2001; 9:127-131.

 

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24/02/05
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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