La fisiologia dell’olfatto

L’Olfatto detto anche gusto a distanza è il senso privilegiato dai degustatori e dagli studiosi di analisi sensoriale. E’ un senso chimico cioè trasforma in odori la struttura chimica dei componenti volatili del mondo esterno. Il suo modo di funzionare era stato studiato e teorizzato da filosofi, medici, gastronomi ognuno portando un piccolo contributo alla conoscenza sul suo modo di funzionare.

 

Questi studi sono proseguiti lentamente fino al 1980. Dopo questa data però gli studi si sono intensificati, sia perché parlare del piacere edonistico non era più disdicevole, sia perché la tecnologia ha messo a disposizione degli scienziati strumenti d’indagine inimmaginabili negli anni passati. E’ grazie a questi nuovi strumenti che si è potuto colmare il gap accumulatosi nel corso dei secoli. Nel 1990 i biochimici Axel e Buck 1991 isolarono i recettori olfattivi a 7 domini transmembrana e i geni che li clonavano e terminando così il grande puzzle che era sul tappeto da secoli. Per questo loro lavoro nel 2004 presero il premio Nobel per la medicina. L’olfatto, al contrario degli altri sensi, ha un legame diretto col sistema limbico sede della memoria e delle emozioni e pochi contatti con la neocorteccia sede del linguaggio, di qui la difficoltà a comunicare gli odori.

I recettori olfattivi sono situati sulle ciglia dei neuroni olfattivi che si trovano annegati nel liquido della mucosa olfattiva. Gli scienziati americani hanno scoperto che essi vengono prodotti dai geni presenti in quasi tutti i cromosomi ad eccezione del cromosoma 20 e del cromosoma Y. Nell’uomo sono circa 350 rispetto ai 1000 dei topi.

Questi recettori sono composti da una catena di aminoacidi che attraversano la membrana cellulare sette volte, accoppiati ad una proteina G situata nel citoplasma all’interno del neurone.

Nel muco nasale oltre a varie sostanze vi è disciolta una proteina legante detta OBP ( Odorant Binding Protein) (Breer,2003)che comportandosi  come un enzima  adatta l’odorante in modo da farlo combaciare col recettore. La rivelazione degli odoranti da parte dei recettori olfattivi essendo formati da proteine simili ai recettori delle droghe usa il sistema del key lock – chiave serratura-usato dai recettori delle droghe.

L’odorante può essere portato a contatto delle ciglia per via diretta ortonasale o per via indiretta retronasale. Una volta che l’odorante è stato portato sul recettore, all’interno del neurone si attiva una proteina G che catalizza la conversione dell’ATP (adenosina trifosfato) in adenosina monofosfato ciclica (cAMP)la quale apre il canale ionico e genera il potenziale d’azione PA.

Ogni recettore può rivelare diversi odoranti ma con intensità diverse che varia da odorante a odorante e questo comporta una diversa attivazione e scarica ionica che è differente da odorante a odorante.  L’insieme di queste scariche in frequenza (P.A. potenziali di azione) verranno concentrate nei glomeruli del bulbo olfattivo dove si formerà la combinazione (immagine)che poi sarà trasmessa al sistema limbico. Nella mucosa olfattiva il codice di un odorante è una combinazione di recettori mentre nel bulbo una combinazione di glomeruli.

Piccole modificazioni della molecola interessa uno o più recettori facendo cambiare anche il tipo di profumo.

La forma di un odorante può eccitare di più o di meno i recettori che hanno una serratura uguale o simile. Nel caso della fig. 7 i recettori rossi hanno la stessa forma dell’odorante mentre quelli verdi ce l’hanno simile e quindi il potenziale d’azione è più debole di quello dei rossi.

E’ opinione comune che un solo recettore fornisce una indicazione falsata sulla natura dell’odore. Questo è il motivo per cui occorre attivare una grande popolazione di recettori per far sì che l’informazione olfattiva sia più vicina al reale.

La sede della mucosa olfattiva è nella cavità nasale sotto la lamina forata dell’etmoide. I suoi neuroni si rinnovano periodicamente ogni 60-90 gg. Ogni neurone maturo è affiancato da una cellula di sostegno e da una basale. Queste cellule non sono altro che neuroni immaturi. Dalla figura 8 si vede che da una cellula staminale si passa a quella basale poi a quella di sostegno fino ad arrivare al neurone maturo. Nell’uomo i neuroni olfattivi sono circa 20-30 milioni. Gli assoni di questi neuroni dopo aver attraversato i fori dell’etmoide vanno a fare sinapsi nei glomeruli del bulbo olfattivo. Detta mucosa è divisa in quattro zone; i recettori di ciascuna zona vanno a fare sinapsi nella rispettiva zona che si trova nel bulbo olfattivo sede del glomerulo dedicato.

L’epitelio della mucosa è un epitelio specializzato di colore bruno giallastro ed è l’unico prolungamento del cervello verso l’esterno.

La sua superficie nell’uomo va dai 1 cm quadrato a 2,5cm quadrati per lato, costantemente bagnata dal muco nasale per evitare la disidratazione. Il muco nasale è un composto glicoproteico che permette la dissoluzione delle molecole olfattive e lisozima che protegge i neuroni da batteri e virus. Il muco è prodotto da una ghiandola che prende il nome dal suo scopritore: Bowman.  Esso viene prodotto in ragione di 10mm/min. e viene completamente rimpiazzato ogni 10 min. (Cervellati )

Disciolta in esso vi è una proteina (Odorat BindingProtein) prodotta dalle cellule gliali che circondano i recettori.  I neuroni olfattivi sono neuroni bipolari dalla parte della mucosa hanno da 10 a 20 ciglia. (Shepherd) dalla parte del bulbo hanno dei dendriti che terminano nel relativo glomerulo. Servono 7-8 molecole per dare vita ad una scarica ma ne occorrono circa 40 per avere il riconoscimento dell’odore. (unipisa)

Il bulbo olfattivo è il punto di arrivo degli impulsi inviati dai recettori della mucosa olfattiva. Nel bulbo ci sono circa 2000 glomeruli. Ogni glomerulo riceve l’impulso dei neuroni con lo stesso tipo di recettore. (Fig.10) Gli impulsi dei milioni di recettori convergendo in queste poche migliaia di glomeruli producono un’immagine bruta e amplificata che verrà invita nel sistema limbico sede delle emozioni e della memoria per essere latta memorizzata e interpretata. Altre informazioni incrociate passano per la neo corteccia per arrivare alla corteccia orbito frontale.

A differenza degli altri sensi, l’olfatto parrebbe indipendente dal talamo, considerato una specie di “cancello della coscienza”, questa struttura nervosa del sistema nervoso centrale decide di cosa essere consapevoli e di cosa non esserlo e, poiché le informazioni legate all’olfatto ne sono svincolate, gli odori stimolano i nostri sensi a prescindere.

Come si vede dalla figura il percorso dell’immagine olfattiva dopo i recettori passa nel bulbo e si riassume in questi passaggi.

Gli odoranti vengono catturati dalla OBP che li posta a fissarsi sui recettori. All’interno dei recettori si scatena una reazione a cascata che porta ad aprire i canali ionici e a produrre l’influsso in frequenza PA. Il segnale elettrico attraversa l’etmoide e giunge ai glomeruli del bulbo olfattivo generando una sorta di impronta digitale del profumo. I 30 milioni di assoni convergono in circa 2000 glomeruli generando una amplificazione del segnale e una migliore definizione. L’immagine poi viene trasmessa alla corteccia piriforme che la smista in tre direzioni: L’ipotalamo centro primordiale che regola la nutrizione, la riproduzione e la termoregolazione e dove acquista l’etichetta buono o cattivo. Verso l’amigdala e la corteccia temporale, sede della memoria. Verso la corteccia orbito frontale dove prende coscienza e genera la risposta sensoriale.

Altro attore del sistema olfattivo è il nervo trigemino. Esso avverte la mucosa olfattiva che un odorante sta arrivando e permette di sentire tutti gli stimoli somatici dell’odorante sulle mucose nasali e sulle ciglia e precisamente quelli della sensazione chimica generale: rinfrescante, pungente e piccante. A tutti è nota la sensazione di pungenza  della senape piccante sulle mucose del naso dopo che è stata ingerita.

Tra le malattie più importanti ci sono le anosmie mentre le altre problematiche possono essere annoverate tra i difetti. Sembra impossibile ma il 5% della popolazione è anosmica mentre il 15% è ipoanosmica. (Basile Landis) Tra le malattie ci sono le anosmie che possono essere naturali o generate da traumi.

Anosmia totale è l’incapacità di sentire i profumi da entrambe le mucose olfattive.

Anosmia specifica è l’incapacità a sentire una o più odoranti.

Iperosmia è dovuta all’eccessivo funzionamento del senso dell’olfatto, caso molto raro e riguarda i super taster.

Cacosmia cambiamento della percezione di un profumo; tipico quello dei tartufi che per alcuni è inebrianti per altri è nauseante.

Fantosmia è una illusione olfattiva: si sentono profumi che non ci sono.

Presbiosmia la perdita dell’olfatto dovuta all’età.