Nome latino | Tuberculum olfactorium ( TA +/- ) |
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O tubérculo olfatório (TO, tubérculo olfatorio ) é um centro de processamento multissensorial localizado no córtex olfatório que desempenha um papel no sistema de recompensa . O TO é uma estrutura composta conectada diretamente ao bulbo olfatório e exibindo características morfológicas e histoquímicas semelhantes ao pálido ventral e estriado do prosencéfalo . TO é constituído por densos aglomerados de células denominadas " Ilhas Calleja ", que são constituídas por pequenas células granulares.. Apesar da entrada sensorial direta do bulbo olfatório e sua localização no córtex olfatório, nenhum papel no processamento de odores foi demonstrado.
TO está interconectado com muitas regiões do cérebro, particularmente os centros sensoriais, de excitação e recompensa que fazem de TO uma interface potencialmente crítica no processamento de informações sensoriais e respostas comportamentais correspondentes. Um papel no comportamento locomotor e atenção também foi mostrado em TO. Mais especificamente, ele exerce uma função nas reações sociais e sensoriais e pode ser necessário para a flexibilidade comportamental.
A localização e o tamanho relativo do tubérculo olfatório diferem entre humanos , primatas não humanos, roedores , pássaros e outros animais. Na maioria dos casos, o tubérculo olfatório é identificado como uma protuberância redonda ao longo do prosencéfalo anterior basal do quiasma óptico e posterior ao pedúnculo olfatório. Em humanos e primatas não humanos, a identificação visual do tubérculo olfatório não é fácil porque a protuberância do prosencéfalo basal é pequena nesses animais. No que diz respeito à anatomia funcional , o tubérculo olfatório pode ser considerado parte de três grandes redes. Em primeiro lugar, é considerado parte do prosencéfalo basal, nucleus accumbens e núcleos tonsilares devido à sua localização ao longo da região rostral ventral do cérebro , ou seja, a parte frontal inferior. Em segundo lugar, é considerado parte do córtex olfatório porque recebe entrada direta do bulbo olfatório . Terceiro, também é considerado parte do estriado ventral com base em exames anatômicos, neuroquímicos e embriológicos .
Uma das características mais peculiares do tubérculo olfatório são os densos aglomerados de células em forma de crescente, localizados principalmente na camada III e às vezes na camada II. Esses núcleos de células, chamados de " ilhas Calleja ", são inervados por projeções dopaminérgicas do núcleo accumbens e da substância negra ( substantia nigra ), sugerindo um papel do TO no sistema de recompensa .
O tubérculo olfatório é um centro de processamento multissensorial devido ao número de inervações de e para outras regiões do cérebro, como a amígdala , tálamo , hipotálamo , hipocampo , tronco cerebral , fibras sensoriais auditivas e visuais , bem como uma série de estruturas em o sistema de recompensa e atenção, e com o córtex olfatório. Devido às suas inúmeras inervações de outras regiões do cérebro, o tubérculo olfatório está envolvido na agregação de informações de vários sentidos, como estímulos olfatórios e auditivos, olfativos e visuais. Essa integração de diferentes informações possivelmente possibilita a adoção do comportamento do indivíduo relevante para o meio ambiente. Portanto, o dano ao tubérculo olfatório provavelmente afeta a funcionalidade de muitas partes do cérebro que estão conectadas a ele. Por exemplo, uma deficiência de TO pode levar a mudanças nos comportamentos relacionados ao olfato ou deficiências ou distúrbios no comportamento e motivação . Esse tipo de transtorno é comum em transtornos psiquiátricos, como esquizofrenia , demência e depressão .
O tubérculo olfatório demonstrou desempenhar um papel importante no comportamento. Lesões unilaterais TO resultam em mudanças na atenção, responsividade social e sensorial e até mesmo no comportamento locomotor. Lesões bilaterais causam uma diminuição na atividade copulatória em ratos machos. O tubérculo olfatório também está particularmente envolvido em mecanismos de recompensa e comportamento aditivo. Um estudo equipou ratos com um dispositivo que lhes permitiu autoadministrar doses de cocaína em regiões diferentes do cérebro. Durante esse experimento, os ratos injetaram cocaína com mais frequência diretamente no tubérculo olfatório do que em outros centros de recompensa do cérebro, como o núcleo accumbens e o pálido ventral . Os ratos chegaram a administrar cocaína a si próprios no tubérculo olfativo cerca de 200 vezes por hora e até a morte.
As contribuições funcionais da tuberosidade olfatória para o olfato atualmente não são claras. No entanto, há evidências de uma contribuição do TO para as percepções olfativas. O trabalho do pesquisador Zelano, et al. sugerem que o tubérculo olfatório pode ser crucial na seleção de fontes de informação olfativa, sugerindo que TO também pode desempenhar um papel no comportamento relacionado ao cheiro. TO poderia preencher a lacuna entre as percepções do cheiro e as ações realizadas por meio de muitas conexões com os centros de atenção do cérebro, recompensas e sistemas motivacionais do prosencéfalo basal. Dados de imagem funcional também mostram que o tubérculo olfatório é fortemente ativado durante tarefas de busca de atenção, desempenhando assim um papel importante nos sistemas relacionados à excitação.
Como o tubérculo olfatório é um componente do estriado ventral, ele está fortemente interconectado com os centros afetivo, de recompensa e motivacional. Também está na interface entre a entrada sensorial olfativa e os circuitos moduladores de comportamento. Esses circuitos modulam o comportamento durante certos estados fisiológicos e mentais. Assim, o tubérculo olfatório também pode desempenhar um papel importante na mediação da abordagem e comportamento de evitação do odor, possivelmente de uma maneira dependente do estado fisiológico do indivíduo.
Na maioria das espécies, o tubérculo olfatório está localizado no prosencéfalo basal do animal no lobo temporal mediano . Especificamente, o tubérculo está incluído no córtex olfatório e aninhado entre o quiasma óptico e as vias olfatória e ventral do núcleo accumbens . O tubérculo olfatório consiste em três camadas, uma camada molecular (camada I), uma camada de células densa (camada II) e uma camada polimórfica (camada III). Além das ilhas Calleja, características do tubérculo, o TO também se distingue pela inervação da área tegmental ventral por neurônios dopaminérgicos. O tubérculo olfatório também consiste em elementos heterogêneos, como o feixe prosencefálico medial e a extensão ventral do complexo estriado. Durante a década de 1970, um componente do estriado foi localizado no tubérculo olfatório. O último consiste em neurônios espinhosos do meio GABAérgico. Os neurônios gabaérgicos enviam impulsos para o pálido ventral e recebem estímulos glutamatérgicos das regiões corticais e estímulos dopaminérgicos da área tegmental ventral .
A parte ventral do tubérculo olfatório consiste em três camadas. A parte dorsal contém aglomerados densos de células e está conectada ao pálido (dentro dos gânglios da base ). A estrutura das partes ventral e anterior do tubérculo pode ser definida anatomicamente como colinas compreendendo convoluções e sulcos e aglomerados de células.
Os tipos de células mais comuns na tuberosidade olfatória são células densas de tamanho médio da coluna vertebral, localizadas principalmente na camada II (camada de células densa). Os dendritos dessas células são revestidos com substância imunorreativa p (SPI). Os axônios se projetam para cima na camada III (camada polimórfica). Essas células também se projetam no núcleo accumbens e no putâmen caudado , conectando assim o tubérculo olfatório com o pálido. Outras células de tamanho médio também são encontradas nas camadas II e III do tubérculo olfatório. Isso inclui neurônios espinhais e neurônios fusiformes . Essas células diferem das células do meio denso da coluna vertebral por terem árvores dendríticas esparsas (um único dendrito no caso dos neurônios fusiformes). As células maiores são a característica mais marcante do tubérculo olfatório, elas formam densos aglomerados de células em forma de meia-lua chamados " ilhas Calleja " que estão localizadas principalmente na parte dorsal do tubérculo olfatório, camada III e acima, raramente na camada II. O tubérculo olfatório também contém três classes de pequenas células localizadas principalmente nas camadas I e II. A primeira classe é composta por células piais (designadas como tal devido à sua localização próxima à superfície pial ). Essas células se parecem com células em miniatura, densas e de tamanho médio da coluna vertebral. Estas últimas são células radiantes facilmente identificáveis devido aos seus numerosos dendritos multidirecionais. O terceiro tipo é constituído pelas pequenas células da coluna vertebral que são semelhantes às células piais, exceto que não estão localizadas perto da superfície pial.
Durante o desenvolvimento embrionário , as células de vários locais de desenvolvimento migram e se unem para formar o tubérculo olfatório, incluindo a parede rostromedial do telencéfalo (prosencéfalo) e a eminência do gânglio ventral. A eminência ganglionar está localizada na parte ventral do telencéfalo, onde se formam protuberâncias nos ventrículos que mais tarde se tornam o gânglio basal que está presente apenas durante a fase embrionária. Tuberculose neurónios olfactivos aparecer a partir do 13 th dia embrionário (E13) e o desenvolvimento das células ocorre de uma forma específica para camadas neurais. O surgimento das três camadas principais do tubérculo olfatório começa quase simultaneamente. Grandes neurônios na camada III aparecem de E13 a E16, enquanto células pequenas e médias começam a se desenvolver entre E15 e E20. Como as células pequenas e médias na camada III, as células da camada II e as pontes estriadas também aparecem entre E15 e E20 e crescem em um gradiente lateral a medial. As células granulares das necessidades aparecem entre E19 e E22 e continuam a migrar para as ilhas muito depois do nascimento.
Fibras do trato olfatório lateral começam a se ramificar no tubérculo olfatório em torno de E17. A parte lateral do tubérculo olfatório conectada ao aparelho olfatório é vista conectada a fibras densas e a parte média do TO recebe projeções dos nervos ópticos . Essa ramificação continua até a conclusão do final da primeira semana após o nascimento .
O tubérculo olfatório desempenha um papel funcional na integração multissensorial da informação olfatória com sentidos modais adicionais. A informação sensorial auditiva pode chegar ao tubérculo olfatório por meio de redes que envolvem o hipocampo e o pálido ou diretamente do córtex olfatório . Essas diferentes conexões sugerem o possível papel do tubérculo olfatório na integração sensório-auditiva. Foi demonstrado que esta convergência pode induzir a percepção de ruído causada pela interação entre a percepção do olfato e o som combinados. Essa possibilidade foi notadamente apoiada pelo estudo da localização da convergência olfativo-auditiva no TO.
Projeções retinianas também foram encontradas na camada II do tubérculo olfatório, sugerindo que constituem uma região de convergência olfatória e visual. Essas fibras sensoriais visuais originam-se das células ganglionares da retina . Assim, o tubérculo olfatório pode desempenhar um papel na percepção de odores quando uma fonte visual é identificada.
Dados in vitro de alguns estudos sugerem que as unidades TO têm capacidades funcionais de processamento de odores semelhantes aos neurônios em outros centros olfativos. Foi sugerido que o tubérculo olfatório pode ser crucial para determinar a fonte de informação olfatória e responder apropriadamente às inalações de cheiros.
O tubérculo olfatório recebe principalmente impulsos sensoriais dos receptores olfatórios. Devido às suas ligações com áreas como a amígdala e o hipocampo , o tubérculo olfatório pode desempenhar um papel no comportamento . Os ratos são muito atraentes para os receptores olfativos de entrada sensorial para suas atitudes comportamentais. Estudos mostram que as lesões bilaterais do tubérculo olfatório reduzem significativamente os comportamentos instintivos, como o comportamento de cópula em ratos machos, e levam a uma redução em certos comportamentos, como cheirar ou mastigar. Essas inibições podem ser causadas pela supressão de processos neurais centrais diferentes das células dopaminérgicas no tubérculo olfatório. Lesões unilaterais demonstraram causar mudanças na atenção, capacidade de resposta social e sensorial e comportamento locomotor em ratos.
Os neurônios dopaminérgicos da área tegmental ventral que inervam os tubérculos olfatórios permitem que o tubérculo desempenhe um papel importante nos sistemas de recompensa e excitação. O TO, portanto, parece atuar como um mediador no reforço primário da cocaína e gerar excitação. Demonstrou-se que as porções ântero-mediais do tubérculo mediam os efeitos de recompensa mais potentes de drogas como cocaína e anfetaminas . Isso foi particularmente demonstrado em estudos em que os ratos aprenderam a autoadministrar cocaína em níveis significativamente elevados no tubérculo. É interessante notar que as injeções de cocaína no tubérculo induziram locomoção significativa e comportamentos semelhantes aos encontrados em fazendas de ratos.
A natureza multissensorial da tuberosidade olfatória e as muitas inervações que recebe de outras regiões do cérebro, particularmente a entrada direta do bulbo olfatório e a inervação da área tegmental ventral , torna TO provável estar envolvido em diferentes transtornos psiquiátricos nos quais o olfato e receptores de dopamina são afetados. Muitos estudos encontraram sensibilidade olfatória reduzida em pacientes com transtorno depressivo maior (TDM), demência ou esquizofrenia . Pacientes com TDM têm mostrado um bulbo olfatório e córtex menores em comparação com indivíduos saudáveis. No caso de demências, em particular do tipo doença de Alzheimer , o bulbo olfatório, o núcleo olfatório anterior, o córtex orbitofrontal , bem como todas as áreas do olfato de processamento do cérebro são afetados. Os déficits observados nesses casos de demência incluem diminuição da sensibilidade olfatória, bem como diminuição da capacidade de identificar cheiros e memória olfativa. Pacientes com sintomas esquizofrênicos exibem distúrbios de discriminação de odores não presentes em pacientes com outros distúrbios psiquiátricos não listados aqui. Rupp et al. descobriram que, em pacientes com esquizofrenia, a sensibilidade e discriminação olfatória, bem como as habilidades de identificação de ordem superior, foram reduzidas. Como mencionado anteriormente, o tubérculo olfatório pode estar envolvido na percepção de odores devido às entradas do bulbo olfatório e, portanto e por extensão, pode desempenhar um papel nesses transtornos psiquiátricos.
O tubérculo olfativo foi descrito pela primeira vez por Albert von Kölliker em 1896, que o estudou em ratos. Desde então, numerosos estudos histológicos e histoquímicos foram realizados nesta área para identificar TO em outros roedores, gatos, humanos, primatas não humanos e outras espécies. Estudos semelhantes foram conduzidos por vários autores para encontrar a composição celular e a inervação de e para outras regiões do cérebro a partir do TO. Ao longo dos anos, vários outros métodos foram usados para identificar as possíveis funções e o papel do TO no cérebro. Em particular por meio de estudos de lesões e registros eletrofisiológicos iniciais. Os avanços tecnológicos agora permitem colocar eletrodos diretamente no tubérculo olfatório e registrar animais anestesiados ou mesmo acordados que participam de tarefas comportamentais.