Neuronas piramidales glutamatérgicas en el prosencéfalo basal subyacen a las asignaciones aprendidas de valencia asociativa olfativa

Cómo el cerebro aprende a gustar o disgustar de un olor

Experiencias cotidianas —como anhelar el olor del café o apartarse ante la leche agria— dependen de la capacidad del cerebro para asignar valor emocional a los olores. Este estudio explora cómo una región profunda del cerebro llamada prosencéfalo basal ayuda a los ratones a aprender si un olor predice algo agradable, como un alimento rico, o desagradable, como una leve descarga eléctrica. Entender este proceso puede esclarecer cómo el cerebro transforma sensaciones neutrales en motivaciones potentes que guían el comportamiento.

Un centro que vincula sentidos y motivación

Se sabe que el prosencéfalo basal participa en la vigilia, la atención y el aprendizaje, en gran parte a través de células que usan el mensajero químico acetilcolina. Pero esta región también contiene neuronas de proyección glutamatérgicas —células que envían señales excitatorias rápidas a muchas otras áreas cerebrales implicadas en la recompensa, el castigo y la toma de decisiones. Los investigadores se centraron en una subdivisión llamada rama horizontal de la banda diagonal, que tanto recibe información olfativa como envía señales de vuelta a las áreas olfativas. Se preguntaron si este grupo específico de neuronas glutamatérgicas ayuda a transformar señales olfativas simples en valores aprendidos de “bueno” o “malo” que orientan el comportamiento.

Los olores neutrales no destacan al principio

Usando lentes diminutas y un microscopio en miniatura montado sobre la cabeza de los ratones, el equipo registró la actividad de neuronas individuales del prosencéfalo basal mientras se presentaban olores neutrales. Encontraron que muchas de estas neuronas respondían cuando se presentaban olores, pero sus respuestas eran amplias y solapadas: una sola neurona a menudo reaccionaba a varios olores diferentes, y muchas no respondían en absoluto. Cuando los investigadores emplearon modelos computacionales para intentar “decodificar” qué olor se había presentado a partir de la actividad combinada de todas las neuronas registradas, la decodificación no fue mejor que el azar. Lo mismo ocurrió incluso con olores que son innatamente desagradables para los ratones. Dicho de otro modo, en condiciones basales estas células no señalaban claramente qué olor era cuál, ni si un olor era naturalmente atractivo o aversivo.

El aprendizaje convierte los olores en señales con significado

La situación cambió drásticamente una vez que los olores se emparejaron con resultados significativos. Los científicos entrenaron a los ratones para que un olor previamente neutral predijera acceso a un premio alimenticio alto en grasa, mientras que otro predijera una breve descarga eléctrica en las patas. Un tercer olor quedó sin emparejar y un cuarto se repitió simplemente para causar habituación. A nivel conductual, los ratones aprendieron a buscar el olor vinculado a la comida y a evitar el asociado al choque. En el prosencéfalo basal, las respuestas a los olores recompensados y castigados se intensificaron, y neuronas adicionales que antes estaban silenciosas pasaron a activarse. Los análisis a nivel de población mostraron que los patrones de actividad para los olores condicionados divergían entre sí y respecto a los olores control, y los modelos de decodificación ahora podían distinguir de manera fiable los olores aprendidos. Las neuronas se volvieron especialmente fiables al responder al olor asociado al choque, lo que sugiere que experiencias negativas particularmente salientes dejan una huella fuerte en este circuito.

Silenciar o activar neuronas modifica lo que aprenden los ratones

Para comprobar si estas neuronas son necesarias para el aprendizaje olfativo, el equipo utilizó herramientas quimiogenéticas para atenuar temporalmente su actividad durante una tarea de discriminación de olores. Los ratones aún podían oler y distinguir olores en pruebas simples, pero cuando se les pidió aprender cuál de dos olores nuevos predecía la recompensa de agua, los ratones con neuronas glutamatérgicas del prosencéfalo basal silenciadas aprendieron más despacio y rindieron peor en general. En experimentos separados, los investigadores usaron proteínas sensibles a la luz para activar o inhibir artificialmente estas neuronas exactamente cuando se presentaba un olor neutral. Emparejar el olor con activación impulsó a los ratones a evitar ese olor más tarde, mientras que emparejar el olor con inhibición hizo que los ratones lo prefirieran. En pocas palabras, desplazar la actividad de esta población celular en el momento de oler fue suficiente para asignar un valor negativo o positivo a un olor que de otro modo no tendría significado.

Por qué esto importa para la experiencia cotidiana y la enfermedad

Este trabajo muestra que un grupo específico de células en el prosencéfalo basal no etiqueta inicialmente los olores como buenos o malos, sino que acaba codificando su valor emocional aprendido mediante la experiencia. Al fortalecer y remodelar sus respuestas tras el entrenamiento, estas neuronas ayudan a convertir una entrada sensorial simple en señales motivacionales que impulsan la aproximación o la evitación. Dado que el mismo circuito se comunica con regiones cerebrales implicadas en la recompensa, el estado de ánimo y el estrés, estos hallazgos pueden ayudar a explicar cómo ciertas señales —como el olor de un alimento favorito o el recuerdo de un mal evento— adquieren una influencia poderosa sobre el comportamiento, y sugieren objetivos potenciales para tratar condiciones en las que tales asignaciones de valor se alteran, como la adicción, la ansiedad o la depresión.

Cita: Chin, PS., Ding, Z., Kochukov, M. et al. Glutamatergic projection neurons in the basal forebrain underlie learned olfactory associational valence assignments. Nat Commun 17, 1608 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-68313-7

Palabras clave: aprendizaje olfativo, prosencéfalo basal, codificación neural de la valencia, comportamiento motivado, neuronas glutamatérgicas