Las fragancias, misterio e intriga prometedores, son mezcladas por maestros perfumistas, sus recetas se mantienen en secreto. En un nuevo estudio sobre el sentido del olfato, Los investigadores del Instituto de Ciencias Weizmann han logrado despojar gran parte del misterio incluso de mezclas complejas de olores, no descubriendo sus ingredientes secretos, sino registrando y mapeando cómo se perciben. Los científicos ahora pueden predecir cómo olerá cualquier olor complejo solo a partir de su estructura molecular. Este estudio puede no solo revolucionar el mundo de la perfumería, pero eventualmente conducen a la capacidad de digitalizar y reproducir olores a voluntad. Un marco propuesto para los olores, creado por neurobiólogos, científicos de la computación, y un maestro perfumista y financiado por una iniciativa de la Comisión Europea llamada Future and Emerging Technologies (FET) Open, fue publicado en Naturaleza .

"El desafío de trazar los olores de una manera organizada y lógica fue propuesto por primera vez por Alexander Graham Bell hace más de 100 años, "dice el profesor Noam Sobel del Departamento de Neurobiología del Instituto Weizmann. Bell arrojó el guante, diciendo:"Tenemos muchos tipos diferentes de olores, desde el olor a violetas y rosas hasta asafétida. Pero hasta que no puedas medir sus semejanzas y diferencias, no podrás tener ciencia del olor. ”Su desafío seguía sin resolverse, hasta ahora.

Este desafío centenario destacó la dificultad de encajar los olores en un sistema lógico, ya que hay millones de receptores de olores en nuestras narices, con cientos de subtipos, cada uno con forma para detectar características moleculares particulares. Nuestros cerebros perciben potencialmente millones de olores en los que estas moléculas individuales se mezclan y combinan en diferentes intensidades; por lo tanto, mapear esta información ha sido un desafío. Pero el estudio del Prof. Sobel y su equipo, dirigido por el estudiante de posgrado Aharon Ravia y el Dr. Kobi Snitz, encontró que hay un orden subyacente a los olores. Llegaron a esta conclusión adoptando el concepto de Bell, a saber, para describir no los olores en sí mismos, sino más bien las relaciones entre los olores tal como se perciben.

En el experimento inicial, los investigadores crearon 14 mezclas aromáticas, cada uno comprende aproximadamente 10 componentes moleculares, y los presentó de dos en dos a casi 200 voluntarios. Los participantes calificaron los pares de olores según lo similares que parecían, clasificándolos en una escala que va desde "idénticos" a "extremadamente diferentes". Al final del experimento, cada voluntario había evaluado 95 parejas.

Para traducir la base de datos resultante de miles de calificaciones de similitud perceptiva en un diseño útil, el equipo refinó una medida fisicoquímica que habían desarrollado previamente. En este cálculo, cada odorante estaba representado por un solo vector que combina 21 medidas físicas (polaridad, peso molecular, etc.). Para comparar dos odorantes, cada uno representado por un vector, los científicos midieron el ángulo entre los vectores para reflejar la similitud perceptiva entre ellos. Se predijo que los pares de odorantes con una distancia de ángulo corta entre ellos serían similares, y se predijo que aquellos con una distancia de ángulo alta serían diferentes.

Para probar este modelo, el equipo lo aplicó por primera vez a los datos recopilados por otros investigadores, principalmente un gran estudio sobre discriminación de olores realizado por Caroline Bushdid y sus colegas en el laboratorio de la Prof. Leslie Vosshall en la Universidad Rockefeller en Nueva York. El equipo de Weizmann descubrió que su modelo y sus mediciones predijeron con precisión los resultados de Bushdid:los olores con una distancia de ángulo baja entre ellos eran difíciles de discriminar; los que tenían una gran distancia angular eran sencillos. Alentado por la precisión del modelo para predecir los datos recopilados por otros, el grupo de Sobel continuó probando por sí mismos.

El equipo inventó nuevos aromas e invitó a un nuevo grupo de voluntarios a olerlos, nuevamente usando su método para predecir cómo este grupo de participantes calificaría los pares:al principio 14 nuevas mezclas y luego, en el próximo experimento, 100 mezclas. El modelo funcionó excepcionalmente bien. De hecho, los resultados fueron similares a los de la percepción del color:información sensorial basada en parámetros bien definidos. Esto fue particularmente sorprendente considerando que cada persona probablemente tiene un complemento único de subtipos de receptores olfativos, que puede variar hasta en un 30% entre individuos.

Porque el 'mapa del olfato, 'o métrica, predice la similitud de dos odorantes cualesquiera, también se puede usar para predecir cómo olerá finalmente un olor. Por ejemplo, cualquier olor nuevo que esté dentro de 0.05 radianes (una unidad de medida para ángulos) o menos del olor a plátano olerá exactamente como plátano. A medida que el nuevo olor se aleja del plátano, Olerá a plátano, y más allá de cierta distancia, dejará de parecerse al plátano.

El laboratorio de Sobel ahora está desarrollando una herramienta basada en web. Estas técnicas no solo predicen cómo olerá un nuevo olor, pero también puede sintetizar olores por diseño. Por ejemplo, se puede tomar cualquier perfume con un conjunto conocido de ingredientes y, usando el mapa y la métrica, generar un nuevo perfume sin componentes en común con el perfume original, pero con exactamente el mismo olor. Tales creaciones en la visión del color, a saber, composiciones espectrales no superpuestas que generan el mismo color percibido; se denominan metameros de color, y el equipo de Sobel ha producido metameros olfativos.

Los hallazgos son un paso significativo hacia la realización de una visión del coautor del estudio, el profesor David Harel del Departamento de Ciencias de la Computación y Matemáticas Aplicadas del Instituto Weizmann, quien también se desempeña como Vicepresidente de la Academia de Ciencias y Humanidades de Israel:Permitir que las computadoras digitalicen y reproduzcan olores. Además de poder agregar aromas realistas de flores o mar a las imágenes de vacaciones en las redes sociales, Dar a las computadoras la capacidad de interpretar los olores de la forma en que lo hacen los humanos podría tener un impacto en el monitoreo ambiental y en las industrias biomédica y alimentaria. para nombrar unos pocos. Todavía, el maestro perfumista Christophe Laudamiel, quien también es coautor del estudio, comenta que todavía no le preocupa su profesión.

El profesor Sobel dice:"Hace cien años, Alexander Graham Bell planteó un desafío. Ahora lo hemos respondido:la distancia entre rosa y violeta es de 0,202 radianes (son remotamente similares), la distancia entre violeta y asafétida es de 0,5 radianes (son muy diferentes), y la diferencia entre rosa y asafétida es 0.565 radianes (son aún más diferentes). Hemos convertido las percepciones de olores en números, y esto ciertamente debería hacer avanzar la ciencia del olor ".