2. Representación del cerebro de un insecto modelo.
Las inter-neuronas del LA incluyen las inter-neuronas locales (NLs) y las neuronas de proyección (NPs). Las neuritas de las NL no salen del LA y establecen conexiones entre distintos glomérulos del LA, siendo cruciales para la integración de información, fenómenos inhibitorios y excitatorios laterales (ver sección Fisiología Olfativa). Las NL pueden arborizar en solo algunos pocos glomérulos del LA o en virtualmente todos ellos (Figura 3) (Christensen & Hildebrand; 1987, Anton & Homberg, 1999; Reisenman et al., 2011). Las neuritas de estas neuronas no se diferencian en dendritas y axón: la información fluye bi-direccionalmente en cada neurita y cada neurita puede cumplir ambas funciones. Las dendritas de las NP arborizan en uno o varios glomérulos, denominándose uniglomerulares o multiglomerulares, respectivamente (Figura 3). El axón de las NP sale del LA y lleva la información hacia centros de procesamiento de información superiores en el protocerebro.
Figura 3. Lóbulos antenales mostrando los glomérulos. Se muestran las características morfológicas de una neurona de proyección y de una interneurona local típica.
Los glomérulos del LA pueden ser caracterizados en base a su forma, tamaño y posición dentro del LA, es decir, que estos parámetros están estereotipados dentro de cada especie (Galizia et al., 1999). Se sabe que en muchas especies de insectos existen dos subsistemas olfativos (Galizia & Rossler, 2010). Esta división en subsistemas se refleja en el LA: uno de los subsistemas posee glomérulos que son idénticos en los dos sexos, mientras que los glomérulos del otro subsistema son diferentes en hembras y machos. Mientras que los primeros glomérulos suelen estar dedicados en gran parte a procesamiento de información relacionada con comida (glomérulos ordinarios), los últimos suelen estar relacionados con información sobre feromonas (macroglomérulos). Entre los glomérulos ordinarios se encontró, en varias especies de insectos, uno especializado en procesar información relacionada con CO2 (Guerenstein et al., 2004; Guerenstein & Hildebrand, 2008).
Los centros de procesamiento a los que proyectan las NP del LA incluyen los cuerpos pedunculados y el cuerno lateral (de Belle & Kanzaki, 1999; ver sección fisiología olfativa). Los cuerpos pedunculados han sido asociados a fenómenos de memoria y aprendizaje, mientras que en los cuernos laterales podría ocurrir integración multimodal de información (por ejemplo integración de información olfativa con información visual). El complicado patrón de proyecciones de las NP del LA en el protocerebro sugiere múltiples fenómenos de convergencia y divergencia de información.
Eventos en el compartimiento perirreceptor
y mecanismos de transducción
Como se mencionó anteriormente, las moléculas de olor que alcanzan la antena, ingresan a los sénsulos a través de poros en su pared cuticular, atraviesan la linfa acuosa del sénsulo y finalmente alcanzan las dendritas de las NROs. Allí se lleva a cabo la transducción del estímulo olfativo en potencial receptor de membrana, que luego resulta en una tasa de potenciales de acción, que codifican las propiedades biológicas relevantes del estímulo olfativo. La entrada, residencia y salida de las moléculas de olor del ambiente alrededor del receptor han sido denominadas en su conjunto “eventos en el compartimiento perirreceptor”.
En la sección anterior se mencionó que la linfa de los sénsulos suele poseer una concentración alta de proteínas solubles. Estas macromoléculas transportan los compuestos de olor hasta los receptores de olor de la membrana dendrítica de las NROs. Estos receptores suelen estar especializados en la detección de un tipo de “olor individual” (debe aclararse que lo que conocemos como “olores” en realidad son con frecuencia “mezclas de olores”; nos referiremos a olor individual como un componente de una mezcla de olores). Estas macromoléculas (proteínas) son de cadena relativamente corta (no más de 150 aminoácidos como máximo), tienen afinidad para enlazarse a moléculas (10-20 átomos de carbono), como por ejemplo compuestos volátiles que representan olores, y un bajo punto isoeléctrico (pI: pH al cual no tienen carga eléctrica neta). Estas proteínas pueden pertenecer a la familia de “proteínas enlazantes a olores”, PEOs (en inglés, Odorant Binding Protein, OBP) (Vogt & Riddiford, 1981), o a la familia de “proteínas quimiosensoriales”, PQSs (en inglés, chemosensory proteins, CSPs; Bohbot et al., 2010).
Existe una gran variedad de tipos de PEOs y PQSs en distintas especies de insectos. Se reconocen cuatro clases de PEOs basado en su secuencia de aminoácidos: “proteínas enlazantes a feromonas” (en principio feromonas sexuales de lepidópteros; Pheromone Binding Proteins, PBPs), dos tipos de “proteínas enlazantes a olores generales” (en inglés, general odorant binding protein, GOBP1 y GOBP2) y “proteína antenal X de enlace” (en inglés antennal binding protein X, ABPX) (Pelosi et al., 2006). En una mayoría de los casos, casi lo único que las PEOs tienen en común es un patrón de seis cisteínas en posiciones conservadas en los distintos órdenes de insectos.
Estas cisteínas están dispuestas en un arreglo que confiere gran estabilidad a la proteína. Si bien aún se están investigando la función exacta de estas, las PEOs permiten que, las moléculas de olor (mayormente las hidrofóbicas), atraviesen el medio acuoso (la linfa del sénsulo) y puedan alcanzar las membranas de las dendritas de las NROs para allí estimular las proteínas receptoras de olor (ver más abajo). Para esto, las moléculas de olor se unen reversiblemente y con gran afinidad a las PEOs, lo cual genera un cambio conformacional en ellas. Así, las moléculas ligadas viajarían por la linfa hasta encontrar una proteína receptora de olor, en cuyo caso el complejo olor-PEO (o solo el olor) dispararían la cascada de traducción de señales que conduce a la generación de una señal eléctrica para ser transmitida al cerebro (Leal, 2005; Pelosi et al., 2006). Este complejo (o solo el olor) sería finalmente destruido (existen enzimas que degradan moléculas de algunos componentes feromonales) y las PEOs son recicladas, con la ayuda de las células accesorias del sénsulo; un modelo alternativo propone que sólo el olor es degradado mientras que las PEOs vuelven a su conformación original pudiendo nuevamente unirse a moléculas de olor (Pelosi et al., 2006).
Sin embargo, no se conoce con exactitud el mecanismo por el cual las PEOs facilitan el transporte de las moléculas de olor y recientemente se ha hablado de un papel en la formación de una especie de canal (túnel) hidrofóbico que permitiría el rápido paso de las moléculas de olor. Se ha demostrado que, al menos algunas PEOs, tienen alta especificidad de unión a un olor en particular y se ha propuesto un papel de las PEOs como filtros y responsables parciales de la selectividad de las respuestas a olores (Leal, 2005).
En unos mismos sénsulos olfativos se puede encontrar más de un tipo de PEO (Hekmat- Skafe et al., 1997). Se cree que las PEOs que se encuentran en la linfa de los sénsulos son biosintetizadas en las células tormógenas y tricógenas (Pelosi et al., 2006).
Las PQSs son más pequeñas que las PEOs y tienen una secuencia de aminoácidos muy diferente a estas últimas. Presentan cuatro cisteínas en posiciones conservadas, y como las PEOs sufren cambios conformacionales al unirse a un ligando (Pelosi et al., 2006). Las PEOs y las PQSs fueron también encontradas en sénsulos gustativos. Por otro lado, no todas las PEOs, y en especial no todas las PQSs (designadas así en base a su secuencia de aminoácidos), tienen función quimiosensorial. Por ejemplo, también se ha asignado a ambos tipos de proteínas una función en la liberación (transporte) de señales químicas (como feromonas) desde su sitio de producción al ambiente (Pelosi et al., 2006).
En algunos casos se ha demostrado que las PEOs y PQSs no son necesarias para que las dendritas de las neuronas sensoriales olfativas sean excitadas (Pelosi et al., 2006). Sin embargo, en estos experimentos, esta excitación se produjo más tardíamente respecto de aquella en la presencia de PEOs. Por otro lado, existen también contraejemplos en los que no se alcanza excitación
