Que se passe-t-il dans notre cerveau lorsque nous sentons un parfum

L’odorat est l’un des premiers sens à s’être développé chez les êtres vivants mais c’est aussi le plus énigmatique, le moins connu. On sait qu’il est relié à l’hippocampe, la zone du cerveau où se situe la mémoire à long terme, qui s’active lorsqu’il y a un stimulus olfactif, faisant resurgir du subconscient le souvenir des odeurs liées à une circonstance particulière. . Les connaissances et la mémoire olfactive se développent dans les premières années de la vie et c’est indispensable au cerveau à l’âge adulte pour distinguer les odeurs. Mais comment fait-on pour distinguer les informations provenant de notre nez en une fraction de seconde ?

Après vingt ans de recherche, l’Institut des neurosciences du Conseil national de recherches a découvert le mécanisme du codage des odeurs dans le cerveau. Selon les chercheurs, il repose sur la formation de cartes sensorielles cérébrales, définies par un agencement spatial précis des neurones olfactifs guidés par le récepteur olfactif. Plus précisément, ces neurones, responsables de la perception d’une odeur donnée, sont regroupés dans des zones spécifiques du bulbe olfactif, la zone du cerveau qui traite les stimuli captés dans le tissu des fosses nasales (épithélium olfactif) à travers le récepteurs olfactifs (protéines produites par les mêmes neurones olfactifs qui se lient à une substance odorante spécifique « piégée » dans le mucus nasal), mélangés à des neurones qui expriment des récepteurs différents, mais avec un ordre spatial précis qui donne lieu à la carte topographique olfactive.

Pour apporter une contribution supplémentaire à la compréhension de l’activité neuronale sous-jacente au traitement des odeurs, une étude récente menée par des chercheurs duUniversité de Rochester (États-Unis) et publié le Cell Rapports. Selon les chercheurs, notre cerveau traite le parfum par différentes stratégies, le représentant comme une peinture, un instantané de l’activité cellulaire capturé en un instant, ou comme une symphonie, un ensemble évolutif de différentes cellules travaillant ensemble pour le capturer.

Le rôle « interrupteur » des fibres centrifuges

Les chercheurs ont développé un modèle mathématique pour simuler le fonctionnement du premier système olfactif (le cortex piriforme), là où se forme la perception de l’odorat. Grâce à des simulations informatiques, ils ont découvert un ensemble spécifique de connexions qui jouent un rôle fondamental : elles sont appelées « fibres centrifuges » et transportent les impulsions d’autres parties du système nerveux central vers les premières régions sensorielles du cerveau. Ces fibres centrifuges agissent comme un « interrupteur », alternant entre différentes stratégies pour représenter efficacement les odeurs, et suggèrent ainsi que le cerveau ne représente pas uniquement les odeurs.

Le cerveau représente le parfum comme un tableau ou une symphonie

Selon l’une de ces stratégies, le cerveau traite l’odeur comme un tableau ou une photographie, comme un instantané à un instant donné pour en capter les caractéristiques essentielles. Selon l’autre stratégie, le cerveau le traite comme une symphonie, car il est accordé aux cellules qui s’allument et s’éteignent pendant le stimulus olfactif. Le modèle mathématique développé par les chercheurs met en évidence la caractéristique fondamentale du système nerveux, à savoir non seulement les différents composants qui composent le cerveau, mais aussi comment ceux-ci fonctionnent ensemble pour aider le cerveau à représenter une odeur. « Ces résultats – a-t-il dit Krishnan Padmanabhanprofesseur agrégé de neurosciences et auteur principal de l’étude – révèlent un principe fondamental du système nerveux, la flexibilité dans les types de calculs que le cerveau effectue pour représenter les aspects du monde sensoriel, et fournissent de nouveaux outils pour quantifier et interpréter les modèles d’activité cérébrale . « .

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De l’intelligence artificielle aux maladies neurodégénératives

Une meilleure compréhension de la physiologie du système olfactif pourrait améliorer la connaissance de nombreuses maladies neurodégénératives, telles que la maladie de Parkinson et la maladie d’Alzheimer, qui débutent chez de nombreux patients présentant des déficits olfactifs des années avant l’apparition des altérations motrices et cognitives. Comprendre, par conséquent, les mécanismes de base qui régulent le fonctionnement du système olfactif, comme l’a fait cette étude, est fondamental pour toute enquête ultérieure visant à clarifier ces processus pathologiques.

Mais pas seulement, « les modèles mathématiques développés par notre équipe – a-t-il dit Padmanabhan -, révélant des aspects fondamentaux du fonctionnement du système olfactif dans le cerveau, pourraient aider à construire des systèmes informatiques artificiels inspirés du cerveau pour améliorer, par exemple, la sécurité des voitures autonomes ou aider les algorithmes de vision artificielle à identifier et classer plus précisément les objets dans une image « .