Representaciones electrofisiológicas del olor en el cerebro humano Estudio 1

La percepción olfativa se basa en la capacidad del cerebro para extraer y representar diferentes características de un estímulo olfativo. Por ejemplo, la intensidad y la identidad son características fundamentales de la percepción olfativa que deben codificarse por separado para una percepción precisa; Se puede encontrar el mismo olor con diferentes intensidades. Comprender las representaciones neuronales de las características de percepción olfativa es fundamental para comprender el sistema olfativo; sin embargo, los correlatos neuronales de la intensidad y la identidad del olor no se comprenden bien en el cerebro humano.

El campo del olfato suele utilizar la química como indicador de la percepción y se centra en la manipulación de las propiedades físicas de un estímulo para buscar correlatos neuronales. Por ejemplo, la concentración química y la identidad molecular se utilizan normalmente como indicadores de la intensidad y la identidad del olor. Sin embargo, el mundo que perciben los animales no es una representación completa de la realidad física; es producto de los sistemas sensoriales particulares que cada especie ha adquirido en el curso de la evolución. Para comprender cómo el cerebro forma representaciones de las características perceptivas de los olores, debemos identificar las relaciones entre las características de las respuestas neuronales y las calificaciones perceptivas. Si bien los nuevos paradigmas de comportamiento en roedores pueden proporcionar buenas estimaciones de las calificaciones perceptuales de diferentes características de los olores (intensidad, identidad), los humanos pueden proporcionar directamente calificaciones perceptuales de diferentes características de un olor. Por tanto, el trabajo humano es necesario para comprender plenamente la percepción olfativa.

El eslabón perdido entre las firmas neuronales y las propiedades perceptuales del olor es una brecha crítica en nuestra comprensión de la codificación de los olores. Aquí, combinaremos grabaciones intracraneales humanas, incluidas grabaciones neuronales directas de la corteza olfativa humana, con la entrega simultánea de olores controlados con precisión de intensidad/identidad variable y la recopilación prueba por prueba de calificaciones psicofísicas para comprender cómo se representan los olores en el cerebro humano. .

Las calificaciones psicofísicas olfativas precisas son una parte fundamental de nuestra propuesta. Por lo tanto, trabajaremos con los principales expertos en psicofísica humana del Monel Chemical Senses Center, la Dra. Pamela Dalton y el Dr. Joel Mainland. Como coinvestigadores de esta subvención, su experiencia en psicofísica humana se combinará con la experiencia de mi laboratorio en electrofisiología olfativa humana para proporcionar al campo una comprensión de las asignaciones entre la percepción olfativa y los códigos neuronales en el cerebro humano.

Objetivo 1: investigar las representaciones de la intensidad del olor en la corteza piriforme humana. Para identificar una representación neuronal de la intensidad del olor percibida, es necesario disociar la concentración del estímulo de la intensidad percibida. Los experimentos para este objetivo medirán las respuestas perceptivas humanas mientras manipulan la intensidad independientemente de la concentración utilizando dos enfoques complementarios. En el Experimento 1A, igualaremos las intensidades percibidas entre olores de diferentes concentraciones, lo que nos permitirá identificar una representación neuronal de la intensidad que es independiente de la identidad y la concentración del estímulo. En el Experimento 1B, crearemos condiciones de diferente intensidad percibida sobre estímulos de olor constantes mediante la adaptación. Abordar la misma pregunta desde diferentes ángulos fortalecerá la solidez de nuestros hallazgos. Los datos preliminares sugieren que las características temporales de la respuesta neural piriforme pueden representar la intensidad del olor.