Cum pot influența neuromodulatorii percepția mirosurilor: lecții de la lăcuste
Cercetătorii de la Școala de Inginerie McKelvey din cadrul Universității Washington din St. Louis au investigat mecanismele biologice din creier care modifică controlabil comportamentul indus de mirosuri, folosind ca model lăcusta. Studiul, publicat în Journal of Neuroscience pe 14 septembrie 2026, a analizat modul în care dopamina și octopamina — doi neuromodulatori cu efecte opuse — schimbă felul în care insectele percep și reacționează la mirosuri.
Echipa condusă de Barani Raman, profesor Dennis & Barbara Kessler în Departamentul de Inginerie Biomedicală, a expus creierul lăcustelor la dopamină, neuromodulator asociat sistemului de recompensă. Rezultatul a fost o sensibilitate crescută a rețelelor neuronale olfactive la mirosurile prezentate — iarbă, lămâie sau citrice, trandafir, migdale și o aromă florală picantă. Răspunsurile neuronale s-au intensificat pentru toți odoranții, iar insectele au manifestat un comportament apetitiv, deschizându-și apendicele senzoriale de lângă piesele bucale numite palpi, folosite pentru a apuca sau atinge hrana.
În schimb, expunerea la octopamină — neuromodulatorul din spatele reacției „luptă sau fugi” la insecte și al învățării pozitive — a redus atât activitatea cerebrală legată de mirosuri, cât și răspunsul comportamental, la prezentarea acelorași odoranți.
Raman a explicat că diferențele de comportament nu sunt aleatorii. „A fost o creștere și o scădere tiparizată a răspunsurilor neuronale evocate de odoranții prezentați, care menținea identitatea stimulului”, a declarat cercetătorul. „Biscuitul miroase tot a biscuit, dar răspunsul poate fi mai puternic sau mai slab, în funcție de neuromodulatorul eliberat.”
Deși este normal ca un organism să-și schimbe comportamentul în funcție de mediu — căutând mâncare mai intens când hrana este puțină —, în acest caz nimic din mediul înconjurător nu s-a schimbat. Doar modul în care creierul procesa mirosurile s-a modificat, a precizat Raman.
Dopamina eliberează circuitul din inhibiție
Pentru a identifica mecanismul din spatele răspunsurilor comportamentale, echipa a studiat un subgrup de neuroni numiți neuroni locali, de tip GABAergic — neuroni care își produc efectele prin intermediul neurotransmițătorului GABA, un mesager chimic inhibitor al sistemului nervos central. Acești neuroni modulează activitatea generală a rețelei neuronale din lobul antenal, care procesează informațiile senzoriale venite de la antenele insectei.
„Am descoperit că octopamina nu a afectat deloc activitatea neuronilor locali”, a spus Raman. „Dopamina, în schimb, a suprimat o subpopulație de neuroni locali. A eliberat circuitul din inhibiție pentru a obține acea amplificare a semnalului din rețeaua neuronală. Octopamina nu a făcut acest lucru.”
Legătura dintre semnalele chimice și schimbările comportamentale
Lăcustele pot exista atât ca organisme solitare, cât și sub forma unor roiuri gregare distructive. Serotonina este neuromodulatorul considerat responsabil de declanșarea acestei transformări.
„Lăcustele gregare sunt mult mai active decât cele solitare, așa că acele schimbări de comportament trebuie să fie susținute, iar eu cred că diferiți neuromodulatori pot juca un rol”, a afirmat Raman.
Cercetătorii au combinat modificările fiziologice și comportamentale observate la lăcuste după expunerea la dopamină și octopamină cu cercetări anterioare care arătau că serotonina poate crește sau diminua răspunsurile de deschidere a palpilor în funcție de identitatea mirosului — dacă este sau nu legat de hrană.
„Cel mai simplu model al rețelei lobului antenal care a integrat toate rezultatele noastre a necesitat două grupuri de neuroni: un subgrup care să amplifice răspunsul comportamental și un al doilea grup care să reducă sau să suprime același rezultat comportamental”, a explicat Raman.
Echipa a observat că, în timp ce dopamina influența nivelul de inhibiție într-un grup de neuroni locali, serotonina și octopamina trebuie să fi influențat excitabilitatea neuronilor de proiecție. Cercetătorii intenționează să aprofundeze acest efect în studii viitoare.
