Elektrofyziologické reprezentace zápachu ve studii lidského mozku 1

Čichové vnímání závisí na schopnosti mozku extrahovat a reprezentovat různé rysy pachového podnětu. Například intenzita a identita jsou základními rysy čichového vjemu, které musí být pro přesné vnímání zakódovány odděleně; se stejným zápachem se lze setkat při různé síle. Pochopení neurálních reprezentací čichových percepčních rysů je zásadní pro pochopení čichového systému, avšak neurální koreláty intenzity pachu a identity jsou v lidském mozku špatně pochopeny.

Pole čichu typicky používá chemii jako proxy pro vnímání a zaměřuje se na manipulaci s fyzikálními vlastnostmi stimulu, aby se hledaly nervové koreláty. Například chemická koncentrace a molekulární identita se typicky používají jako proxy pro intenzitu a identitu zápachu. Svět, který zvířata vnímají, však není úplnou reprezentací fyzické reality; je produktem konkrétních smyslových systémů, které každý druh získal v průběhu evoluce. Abychom pochopili, jak mozek tvoří reprezentace percepčních rysů pachů, musíme identifikovat vztahy mezi rysy nervových reakcí a percepčními hodnoceními. Zatímco nová paradigmata chování u hlodavců mohou poskytnout dobré odhady percepčního hodnocení různých rysů pachů (intenzita, identita), lidé mohou přímo poskytnout percepční hodnocení různých rysů pachu. K plnému pochopení čichového vnímání je proto nezbytná lidská práce.

Chybějící spojení mezi neurálními signaturami a percepčními vlastnostmi pachu je kritickou mezerou v našem chápání kódování pachu. Zde zkombinujeme lidské intrakraniální záznamy – včetně přímých nervových záznamů z lidské čichové kůry – se současným dodáváním přesně kontrolovaných pachů různé intenzity/identity a shromažďováním psychofyzikálních hodnocení pokus za pokusem, abychom pochopili, jak jsou pachy zastoupeny v lidském mozku. .

Přesné čichové psychofyzické hodnocení jsou kritickou součástí našeho návrhu. Proto budeme spolupracovat s předními odborníky na lidskou psychofyziku z Monel Chemical Senses Center, Dr. Pamela Dalton a Dr. Joel Mainland. Jako spoluřešitelé tohoto grantu se jejich odborné znalosti v oblasti lidské psychofyziky spojí s odbornými znalostmi mé laboratoře v oblasti lidské čichové elektrofyziologie, aby oboru poskytly pochopení mapování mezi čichovým vnímáním a nervovými kódy v lidském mozku.

Cíl 1: Zkoumání reprezentace intenzity zápachu v lidském piriformním kortexu. K identifikaci nervové reprezentace vnímané intenzity zápachu je nutné oddělit koncentraci stimulu od vnímané intenzity. Experimenty za tímto účelem budou měřit lidské percepční reakce při manipulaci s intenzitou nezávisle na koncentraci pomocí dvou komplementárních přístupů. V experimentu 1A porovnáme vnímané intenzity napříč pachy různých koncentrací, což nám umožní identifikovat nervovou reprezentaci intenzity, která je nezávislá na identitě a koncentraci stimulu. V experimentu 1B vytvoříme pomocí adaptace podmínky různé vnímané intenzity oproti stálým pachovým podnětům. Přiblížení stejné otázky z různých úhlů posílí robustnost našich zjištění. Předběžná data naznačují, že časové rysy piriformní nervové odpovědi mohou představovat intenzitu zápachu.