L'olfatto. Un senso sottoutilizzato nell'essere umano

L'olfatto umano è molto più sviluppato di quanto finora ipotizzato

Il naso umano può distinguere almeno 1 trilione di odori differenti, un valore ben superiore al valore finora ipotizzato di 10 mila odori. Una stima minimalista, quella precedente, ma ragionevole se si considera che durante l'evoluzione e il progressivo affrancamento dalla vita "brada" è anche venuta a mancare la pressione selettiva per un olfatto efficiente, centrale invece per molti animali.

La nuova stima, presentata in uno studio pubblicato su Science, è quindi molto interessante e mette in luce potenzialità inespresse del nostro corpo, sempre più anestetizzato in un mondo in cui l'odore "naturale" è un tabù da coprire con fragranze.

Come è stato possibile ottenere un valore così incredibilmente alto? Ovviamente il dato è inferito da numeri campionari più piccoli ma ottenuti nell'ambito di test statisticamente affidabili.

(© wikipedia / G. Brodsky e N. Sobel )

In breve, Andreas Keller, autore del lavoro e ricercatore alla Rockefeller University di New York, ha preparato miscele costituite ciascuna da 10, 20 o 30 composti selezionati da una collezione di 128 molecole "odorose". E' stato quindi chiesto ai 26 partecipanti allo studio di identificare quale miscela, all'interno di un set di tre miscele di cui due uguali, fosse diversa. Uno dei primi dati emersi è che quando le due miscele da confrontare avevano almeno il 51% di identità nei componenti, la maggior parte dei soggetti aveva difficoltà a notare la differenza tra le due.
Calcolando il numero di miscele possibili creabili dal set di odori a disposizione e tali da avere meno del 51% di identità, si è ottenuta la stima di mille miliari di "odori" che un naso umano medio può teoricamente percepire (NdB. Il significato di trilione è diverso nei paesi anglosassoni rispetto all'Italia).

Schema sistema olfattivo (©wikipedia /
B. Auffarth, B. Kaplan, A. Lansner)

Donald Wilson, ricercatore presso la School of Medicine della New York University, dice che i risultati sono interessanti e che questo potrebbe aiutare a svelare il meccanismo di come cervello e naso collaborino nell'elaborazione della percezione olfattiva. La sua idea è che da un punto di vista meccanicistico (l'hardware) le informazioni siano già presenti; quello che manca è un set di istruzioni (software) che aiuti il cervello ad elaborare al massimo le informazioni veicolate dalle vie nervose che partono dall'epitelio nasale (vedi qui per un riassunto sul sistema olfattivo).

Il naso umano, o meglio le cellule specializzate dell'epitelio nasale, è dotato di circa 400 tipi di recettori olfattivi le cui informazioni sono codificate da un numero doppio di geni, circa 853 geni (pari al 3% dei geni totali) in quanto la metà di essi sono pseudogeni cioè geni non più funzionanti. Il numero totale di recettori nell'epitelio nasale è pari a circa 6 milioni. Il confronto con altri mammiferi mostra immediatamente quanto il "peso" dell'olfatto nell'evoluzione della nostra specie sia stato inferiore rispetto a quello di altri sensi: i topi hanno circa 900 geni funzionanti per i recettori; i cani ne hanno qualcuno in meno ma, grazie alla variabilità permessa dallo splicing trascrizionale, sono possiedeono un numero complessivo di recettori olfattivi ugualemente elevato. Il bloodhound, giusto per fare un esempio, possiede circa 300 milioni di recettori olfattivi.

Bloodhound (©wikipedia)

Il cane è in effetti un animale che ha "investito molto", evolutivamente parlando, sull'olfatto come ben si vede dall'estensione delle aree cerebrali dedicate alla identificazione degli odori, un'area 40 volte superiore a quella che presente nell'essere umano.
Risultato, i cani hanno una sensibilità agli odori tra mille e diecimila volte migliore (a seconda della razza) della nostra. Questi numeri ci fanno capire la ricchezza percettiva del cane, la cui "realtà" è arricchita dalle sfumature odorifere con risultati per noi difficilmente immaginabili; una ricchezza sensoriale che potremmo paragonare alla differenza tra la vista di un essere umano allo stesso tempo miope e daltonico, e un normovedente.

Questo non vuol dire che noi siamo olfattivamente ciechi ma semplicemente perdiamo molte informazioni ambientali.

Per fare un esempio della vita di tutti i giorni pensiamo all'effetto che l'aroma della moka induce quando le molecole colpiscono il nostro epitelio nasale e da li innescano tutta una serie di risposte neurali che ci spingono in direzione della caffettiera. O ancora all'immediata azione repulsiva che composti derivanti dalla degradazione di composti organici inducono su di noi. Ipotizziamo ora che il numero di stimoli odorosi in grado di fornire una qualche informazioni sia di molto superiore e, forse, potremmo avere una idea della nostra "cecità olfattiva"

Da un punto di vista scientifico siamo ancora indietro rispetto alla conoscenza dei meccanismi cerebrali innescati da un "odore". Mentre sappiamo molto bene cosa succede quando una molecola colpisce il recettore specifico e come questo attivi una serie di eventi che si traducono nel "firing" neuronale, ben poco si sa di come l'insieme degli input nervosi che dall'epitelio afferisce al cervello, venga analizzato e produca risposte comportamentali o associazioni mnemoniche legate a "stimolazioni" passate (un odore può attivare emozioni riconducibili, ad esempio, alle nostre esperienze di bambini).

Il segnale olfattivo, dalla ricezione alla elaborazione "conscia" passa attraverso una serie di stazioni. Una delle più comuni è un odore che evoca un ricordo, fenomeno in cui gioca un ruolo chiave la corteccia entorinale e l'ippocampo. La relazione tra amigdala e olfatto ricade nel processo di apprendimento associativo e risposta emotiva, cioè in tutti i casi in cui si associa un odore a qualcosa di spiacevole o piacevole (e con esso emozioni) che guida risposte istintive da parte dell'organismo. In questo modo la brezza marina o l'odore di una torta di mele potrebbero farci ricordare le emozioni provate in passato. La componente edonistica del cibo trova invece il suo epicentro nei messaggi che dalla corteccia piriforme arrivano alla corteccia prefrontale.
(Image credit: Neuroscience (ed. 2012) by Dale Purves et al)

Non è nemmeno ben chiaro se ai fini della ricchezza percettiva sia più importante il numero di geni, il numero di recettori o il processamento corticale. Gli elefanti ad esempio hanno quasi il doppio di geni per i recettori (e mi riferisco ai geni funzionanti e non agli pseudogeni) di quelli posseduti da un cane eppure non c'è alcuna evidenza che l'olfatto di un elefante (di sicuro molto importante) sia migliore di quella di un segugio.

© 2014 Yoshihito Niimura / Tokyo University

Una delle difficoltà procedurali nel catalogare la ricchezza percettiva (e quindi nel definire l'estensione della gamma di odori) è come raggruppare gli odori entro categorie definite; a differenza di suono o vista, l'olfatto non segue una scala continua che permetta di distinguere inequivocabilmente i diversi elementi. Con un tale limite intrinseco diventa difficile avere un quadro percettivo preciso come quello fornito dalla scala dei colori o da radiazioni elettromagnetiche per noi invisibili ma perfettamente visibile per altri animali, come avviene per l'infrarosso (vedi qui).

Per il momento dobbiamo accontentarci dei nuovi risultati che mettono in evidenza una ricchezza sensoriale che non sapevamo di possedere.

Un altro aspetto interessante che dovrà essere attentamente studiato riguarda le anomalie patologiche dell'olfatto, siano esse congenite o conseguenti a traumi, malattie o all'uso di medicinali. 

E' noto che i soggetti schizofrenici, depressi, le persone che soffrono di emicrania e gli anoressici, hanno disfunzioni olfattive di grado variabile. In alcuni casi gli integratori a base di zinco si sono rivelati utili per migliorare queste sintomatologie.

Vale infine la pena sfatare una vecchia leggenda metropolitana che vedeva nella compensazione sensoriale un fatto "ovvio"
Uno studio recente ha dimostrato che persone con normale visione erano in grado, dopo un periodo di formazione mirato, di ottenere una capacità di percezione olfattiva molto maggiore di quella presente in persone ipo- o nullo-vedenti. In altre parole una minore o assente capacità visiva NON si associa per sé ad una maggiore acutezza olfattiva!

Fonti
- The human nose can distinguish at least 1 trillion different odours, a resolution orders of magnitude beyond the previous estimate of just 10,000 scents
 C. Bushdid et al. (2014) Science 343, 1370–1372

- Human nose can detect 1 trillion odours
 Nature (2014)