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Olfatto in laboratorio, o naso artificiale sempre piu’ efficienti

diagramma campionamento aria

L’olfatto è un senso personale, specifico di una cultura? No, dice un team di scienziati israeliani che è riuscito ad “allenare” un sistema elettronico capace di prevedere la gradevolezza di nuovi odori. Il loro studio, presentato sulla rivista Public Library of Science (PLoS) Computational Biology, è stato sostenuto dall’UE attraverso una borsa del Settimo programma quadro (7° PQ) da parte del Consiglio europeo della ricerca (CER). I risultati potrebbero potenzialmente portare a nuovi metodi per lo screening degli odori e per il monitoraggio ambientale.

Negli ultimi 10 anni abbiamo assistito a rapidi sviluppi della tecnologia dei nasi artificiali, o “eNasi” come vengono anche detti. Questi dispositivi elettronici possono rilevare e riconoscere odori grazie a sensori chimici “ospitati” dentro dei nasi. Uno degli obiettivi della tecnologia dei nasi artificiali è quello di riferire sulle qualità percettive di nuovi odori.

In questo recente studio, gli scienziati dell’Istituto delle scienze Weismann e del Centro medico Edith Wolfson, entrambi in Israele, sostengono che la percezione della gradevolezza di un odore è naturalmente collegata alla sua struttura molecolare. Le differenze personali o culturali sono evidenti solo all’interno di contesti specifici, asseriscono.

Ai fini della loro ricerca, gli scienziati hanno regolato un eNaso sulle stime di gradevolezza degli odori umane e poi hanno usato il dispositivo per prevedere la gradevolezza di nuovi odori. Il team ha chiesto a un gruppo di israeliani di dare un voto a una selezione di odori usando una scala da 1 a 30, da “molto gradevole” a “molto sgradevole”. Il team ha usato i risultati di questi test per sviluppare un algoritmo di “gradevolezza degli odori” che hanno poi programmato nell’eNaso.

Il team ha quindi usato l’eNaso così programmato per dare un voto a una serie di odori sconosciuti. Per scoprire se la comprensione dell’eNaso di cosa abbia un buon odore collimi con l’opinione di un naso umano, il team ha chiesto a un secondo gruppo di israeliani (che non avevano partecipato alla prima parte dell’esperimento) di dare un voto a questi nuovi odori.

Gli scienziati hanno riscontrato che i voti dati dal dispositivo sulla gradevolezza degli odori erano per oltre l’80% simili a quelli dati dagli esseri umani. I giudizi dell’eNaso erano inoltre precisi per oltre il 90% nel discriminare tra odori decisamente gradevoli o sgradevoli.

La nostra cultura influenza le nostre opinioni su cosa abbia un buon odore? Per scoprirlo, il team ha testato le previsioni dell’eNaso su un gruppo di etiopi che erano di recente immigrati in Israele. Gli scienziati hanno scoperto che l’eNaso era in grado di prevedere le opinioni degli etiopi su un nuovo odore anche se era “regolato” sulla gradevolezza degli odori percepita dagli israeliani. Secondo il team, questo suggerisce una somiglianza cross-culturale nella gradevolezza degli odori.

“La cultura influenza la percezione della gradevolezza olfattiva principalmente in contesti particolari”, ha spiegato il professor Noam Soble del Dipartimento di neurobiologia dell’Istituto delle scienze Weismann. “Per sottolineare questo punto, molti si chiederanno come mai ai francesi piace l’odore del loro formaggio, mentre la maggior parte delle persone lo trova disgustoso. Crediamo che il punto non è che i francesi pensano che quell’odore sia gradevole in se e per se, pensano semplicemente che sia indicativo di un buon formaggio. Se però l’odore fosse loro presentato fuori contesto in un barattolo probabilmente i francesi lo riterrebbero sgradevole proprio come chiunque altro; e questo è il motivo per il quale i francesi non fanno profumi con l’odore del formaggio”.

Gli scienziati hanno affermato che le caratteristiche molecolari di un odore stimolano i sensori chimici dell’eNaso, innescando un percorso elettrico particolare – ciò che il team chiama “l’impronta digitale dell’odore” – che caratterizza quello specifico odore.

Secondo i ricercatori, l’eNaso deve essere “allenato” con campioni di odore in modo da creare un database di riferimento. Ciò che differenzia i nasi umani dall’eNaso è che i primi sono capaci di riconoscere e persino classificare un odore nuovo anche se non è disponibile l’impronta digitale nel database.

L’innovazione del team israeliano consisteva nell’allenare l’eNaso a prevedere se un odore sarebbe stato percepito come gradevole o sgradevole, o persino un opinione intermedia. “L’unicità di questo approccio è che invece di imparare singoli oggetti odorosi come “rosa” o “puzzola”, il loro eNaso ha assimilato un asse ed è stato poi in grado di posizionare nuovi elementi in qualsiasi punto lungo l’asse assimilato”, hanno spiegato i ricercatori.

“Queste scoperte suggeriscono che a differenza di quanto avviene per la vista e per l’udito, nell’olfatto c’è un legame prevedibile tra la struttura dello stimolo e la gradevolezza dello stimolo”, scrivono gli autori dello studio. “Questo contraddice l’idea popolare che la gradevolezza olfattiva sia completamente soggettiva e potrebbe fornire un nuovo metodo per lo screening degli odori e per il monitoraggio ambientale, nonchè un mattone fondamentale nella trasmissione digitale degli odori”.

Per maggiori informazioni, visitare:

PLoS Computational Biology:
http://www.ploscompbiol.org/home.action

Weizmann Institute of Science:
http://www.weizmann.ac.il/

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