Dinamiche neurali di percezione edonica nel sistema olfattivo di topo

The immediate assignment of positive or negative hedonic value to a smell is profoundly relevant to the recognition and escape from threats or the search for resources. While experience shapes odor hedonic, spontaneous attraction or avoidance is also observed for unfamiliar odorants, suggesting an innate component. In this dissertation I analyzed two articles which main goal was to identify how attractive odorous stimuli, with no particular evolutionary relevance and with no learning processes connected, are represented into olfactory areas and whether and how this hedonic information is able to generate odor-motivated behaviors. To this aim, authors used brain-mapping techniques by means of immediate early genes expression for detection of the cell activity, and artificial manipulation of the olfactory circuits through optogenetics combined with behavioral analysis. The results show that the innate attraction or repulsion towards a smell is related to the activity of the olfactory bulb (OB) according to an antero-posterior organization; in particular, pleasantness is represented in the posterior olfactory bulb. Moreover, evidences show that the olfactory tubercle (OT) and the brain’s reward system are involved in modulating actions based on the hedonic value of the odor. These results support the importance of the anatomical-functional correlation between the regions processing the olfactory information and motivated behaviors. Moreover, the recruitment of the brain reward system by dopaminergic activation highlights the existence of a OB-OT-ventral tegmental area axis. In conclusion, pleasant smells are shown to act as naturally “rewarding” in the absence of associations with food or social behaviors, as they directly activate the dopamine release system, while unpleasant odors induce aversion.

In molte specie animali, l’assegnazione di valore edonico positivo o negativo a un odore è rilevante per il riconoscimento e la fuga dalle minacce o la ricerca di risorse. La percezione e il valore assegnato a un odore sono influenzati dall’esperienza, tuttavia è stato osservato che esiste anche un’attrazione/repulsione spontanea per odori non familiari, suggerendo una componente innata. In questa tesi ho analizzato due articoli il cui obiettivo principale è stato identificare come stimoli odorosi attraenti, senza particolare rilevanza evolutiva e senza processi di apprendimento collegati, siano rappresentati nelle aree olfattive e se e come questa informazione edonica sia in grado di generare comportamenti motivati dall’odore. A tal fine, gli autori hanno utilizzato tecniche di mappatura delle aree coinvolte in questo processo mediante l’espressione di geni immediati precoci, manipolazione artificiale dei circuiti olfattivi con l’optogenetica e analisi comportamentali. I risultati mostrano che l’attrazione/repulsione innata verso un odore è correlata all’attività del bulbo olfattivo secondo un’organizzazione antero-posteriore; in particolare la gradevolezza è rappresentata nel bulbo olfattivo posteriore. Inoltre, le evidenze mostrano che il tubercolo olfattivo e il sistema di ricompensa del cervello sono coinvolti in azioni modulanti basate sul valore edonico dell’odore. Questi risultati supportano l’importanza della correlazione anatomico-funzionale tra le regioni che elaborano le informazioni olfattive e i comportamenti motivati. Inoltre, il reclutamento del sistema di ricompensa mediante attivazione dopaminergica evidenzia l’esistenza di un asse che coinvolge il bulbo olfattivo, il tubercolo olfattivo e l’area tegmentale ventrale. In conclusione, gli odori piacevoli si dimostrano naturalmente “gratificanti” in assenza di associazioni con il cibo o comportamenti sociali, in quanto attivano direttamente il sistema di rilascio della dopamina, mentre gli odori sgradevoli inducono avversione.