Representaciones Electrofisiológicas de la Identidad del Olor Estudio 2

La percepción olfativa depende de la capacidad del cerebro para extraer y representar diferentes características de un estímulo odorífero.

Por ejemplo, la intensidad y la identidad son características fundamentales de la percepción olfativa que deben codificarse por separado para una percepción precisa; el mismo olor puede encontrarse en diferentes concentraciones. Comprender las representaciones neurales de las características perceptivas olfativas es fundamental para entender el sistema olfativo, sin embargo, los correlatos neurales de la intensidad y la identidad del olor son poco conocidos en el cerebro humano.

El campo de la olfacción suele utilizar la química como sustituto de la percepción y se centra en manipular las propiedades físicas de un estímulo para buscar correlatos neurales. Por ejemplo, la concentración química y la identidad molecular se utilizan típicamente como sustitutos 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 un producto de los sistemas sensoriales particulares que cada especie ha adquirido en el curso de la evolución. Para entender cómo el cerebro forma representaciones de las características perceptivas de los olores, debemos identificar las relaciones entre las características de las respuestas neurales y las valoraciones perceptivas.

Si bien los nuevos paradigmas conductuales en roedores pueden proporcionar buenas estimaciones de las valoraciones perceptivas de diferentes características de los olores (intensidad, identidad), los humanos pueden proporcionar directamente valoraciones perceptivas de diferentes características de un olor. Por lo tanto, el trabajo con humanos es necesario para comprender completamente la percepción olfativa.

El vínculo faltante entre las firmas neurales y las propiedades perceptivas del olor es una brecha crítica en nuestra comprensión de la codificación del olor. Aquí, combinaremos registros intracraneales humanos -incluyendo registros neurales directos de la corteza olfativa humana- con la administración simultánea de olores de intensidad/identidad variable controlados con precisión y la recolección de valoraciones psicofísicas prueba por prueba para entender cómo se representan los olores en el cerebro humano. Las valoraciones psicofísicas olfativas precisas son una parte crítica 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 en 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 correspondencias entre la percepción olfativa y los códigos neurales en el cerebro humano. Para identificar una representación neural de la identidad del olor, es necesario disociar la estructura molecular de la identidad/similitud perceptiva.

Se desconoce si el sistema olfativo emplea un esquema de codificación en el que la similitud entre las características neurales está sistemáticamente relacionada con la similitud perceptiva. Los experimentos para este objetivo adquirirán respuestas perceptivas mientras se manipula la similitud perceptiva. En el Experimento 1A, examinaremos las características de las respuestas neurales durante el comportamiento natural de nombrar olores libremente. En el Experimento 1B, manipularemos la similitud perceptiva con metameros de olor y recopilaremos datos perceptivos y neurales en cada prueba. Los datos preliminares sugieren que los componentes más tempranos y de alta frecuencia de la respuesta del piriforme pueden decodificar óptimamente la identidad perceptiva.