Uno de los principales objetivos de las Neurociencias en la última década, ha sido dilucidar los mecanismos básicos que subyacen a la percepción de las distintas modalidades sensoriales. Uno de los problemas básicos de la fisiología perceptual, y en particular del sistema olfatorio es la discriminación de odorantes y la construcción del percepto: los olores. Los mecanismos neuronales que dan cuenta de este último fenómeno son aun desconocidos. Al menos tres teorías fundamentales buscan explicar cómo, a partir de la actividad diferencial de grupos de neuronas, los organismos construyen un mundo perceptual constante, fluido y continuo.

La primera hipótesis, llamada de "convergencia jerárquica" propone la existencia de neuronas en centros superiores que reciben aferencias de la superficie sensorial, altamente especificas para un objeto perceptual, en este caso, olores. Aunque existe evidencia de neuronas cuya actividad es muy específica para ciertos objetos perceptuales, esta hipótesis no puede explicar como podemos percibir una casi infinidad de olores con un numero limitado de estas neuronas cardinales.

Una segunda hipótesis propone que los olores están representados en una población de neuronas distribuidas y coactivadas por el estímulo. Este "código de poblaciones" resuelve el problema del número posible de estímulos discriminados, pero esta limitado por la superposición de distintos estímulos. La esencia del problema es que distintos estímulos deben ser representados al mismo tiempo y por tanto, muchas poblaciones neuronales serian coactivadas simultáneamente, presentándose de esa manera una ambigüedad perceptual. Para resolver este problema, se ha propuesto que la actividad de las neuronas en cada población estaría sincronizada entre sí y de-sincronizada con otras poblaciones.

Esta hipótesis de la "correlación temporal" es consistente con experimentos recientes que han mostrado que descargas neuronales sincronizadas, relacionadas con propiedades del estimulo de odorantes, ocurren en el bulbo olfatorio de la rata y otros organismos. La hipótesis de correlación temporal predice que descargas sincronizadas deben ser una propiedad robusta en el bulbo olfatorio de la rata y que esta sincronía debe ser especifica para un estímulo o percepto. El sistema olfatorio y en particular el bulbo olfatorio de la rata, constituye un excelente modelo para el estudio de variadas técnicas en un solo modelo. Esto trae la gran ventaja de poder abordar un problema general como es la percepción olfatoria, con la combinación de diversos y nuevos paradigmas experimentales

. En estudio preliminares realizados en ratas anestesiadas hemos registrado simultáneamente de varias neuronas en el bulbo olfatorio y hemos encontrado patrones característicos de actividad que son consistentes con la teoría de la correlación temporal. Sin embargo, muchas de las propiedades básicas de la actividad de poblaciones neuronales en el bulbo y su relacion con la percepción olfatoria, son aún desconocidas. En el proyecto aquí propuesto, buscamos iniciar una serie de estudios sobre la dinámica de la actividad neuronal en el bulbo olfatorio de la rata en condiciones que permitan evaluar simultáneamente la actividad neuronal y su relación con la conducta de discriminación de olores.

Los objetivos principales de este proyecto son: i) estudiar la actividad simultánea de conjuntos de neuronas individuales en el bulbo olfatorio de la rata, registradas en animales anestesiados y, en animales despiertos mientras ejecutan una tarea de discriminación de odorantes, ii) determinar la incidencia, propiedades y extensión espacial de la descarga sincronizada en el bulbo olfatorio y su correspondencia con tres hipótesis de integración sensorial y iii) probar predicciones hechas por algunos de estos modelos alterando farmacológicamente la actividad sináptica del bulbo, en particular la actividad oscilatoria de las neuronas de la capa granular y/o su conectividad con las células mitrales.

Para alcanzar estos objetivos proponemos una serie de estudios electrofisiológicos. Utilizaremos un tipo especial de electrodo, el Tétrodo que permite registrar con gran precisión un número pequeño de neuronas vecinas al electrodo. Posicionando varios electrodos sobre un rango grande de distancias espaciales, nos será posible investigar la ocurrencia y propiedades de la descarga sincronizada entre grupos neuronales locales y distantes. Estos registros nos permitirán obtener información básica acerca de las propiedades de respuesta a odorantes de cada célula durante la respiración nasal o traqueal en animales anestesiados, y un correlato conductual de discriminación cuando los animales están despiertos y ejecutando una tarea de discriminación de olores. La ocurrencia y propiedades de la actividad sincrónica serán determinadas usando métodos clásicos de correlación y análisis de coherencia.

Propiedades dinámicas de neuronas únicas serán evaluadas usando otras herramientas tales como análisis gravitacional, análisis de componentes principales, etc. Se espera que los resultados de estos experimentos corroboren predicciones cruciales hechas por la hipótesis de correlación temporal, que contribuyan al entendimiento de la modulación conductual sobre la actividad del bulbo olfatorio de la rata y finalmente, que establezcan propiedades generales y básicas del operar de los sistemas perceptuales durante la conducta olfatoria.

Estos experimentos intentan responder preguntas concernientes a las propiedades fundamentales de la actividad neuronal en el bulbo olfatorio cuando a los animales se encuentran en una tarea de discriminación perceptual y su relación con los mecanismos básicos de la percepción en mamíferos.