Caractérisation des sous-régions de l'amygdale olfactive humaine

Objectifs spécifiques :

L'amygdale humaine fait partie du cortex olfactif primaire, en ce sens qu'elle reçoit une entrée monosynaptique directe du bulbe olfactif1-4. Cela suggère un rôle important pour l'amygdale dans le traitement olfactif, mais les propriétés anatomiques et fonctionnelles des entrées olfactives de l'amygdale humaine sont largement inexplorées. L'objectif primordial de cette proposition est d'élucider le rôle des sous-régions de l'amygdale dans le traitement olfactif humain.

Le bulbe olfactif se projette parallèlement à plusieurs zones corticales, dont chacune est censée jouer un rôle unique dans le traitement olfactif5-10. Au sein de l'amygdale, plusieurs sous-régions distinctes reçoivent une entrée directe et monosynaptique du bulbe, suggérant des rôles distincts, mais leurs fonctions olfactives ne sont pas entièrement comprises. Des études sur les rongeurs ont commencé à explorer les rôles potentiels de ces sous-régions dans les comportements sociaux et d'approche/évitement guidés par l'olfaction11-15, avec les tout premiers enregistrements de l'amygdale corticale postérolatérale réalisés récemment16. Cependant, notre compréhension de ces domaines est encore incomplète. Notamment, la plupart des études de rongeurs sur les sous-régions olfactives de l'amygdale se sont concentrées sur le système olfactif accessoire, dont les humains manquent. De plus, la plupart des études humaines n'ont pas pris en compte séparément les sous-régions olfactives de l'amygdale17-21. Il s'agit d'une considération essentielle, à la fois parce que la majorité des sous-régions de l'amygdale ne reçoivent pas d'entrées olfactives et parce que celles qui le font jouent probablement des rôles distincts dans le traitement olfactif. Ces rôles ne peuvent être compris sans analyser les sous-régions séparément. Ainsi, il existe un fort besoin de recherches supplémentaires sur le rôle des sous-régions de l'amygdale humaine dans l'olfaction. Fait important, les sous-régions de l'amygdale olfactive ont été impliquées dans SUDEP22-26, la principale cause de décès dans l'épilepsie du lobe temporal. Comprendre les propriétés anatomiques et fonctionnelles de ces régions revêt donc également une importance clinique.

Cette recherche étudiera les sous-régions de l'amygdale olfactive humaine en utilisant une approche rigoureuse à multiples facettes. Il combinera l'imagerie spécialisée à haute résolution pondérée en diffusion, l'IRMf à haute résolution ciblée sur l'amygdale, la stimulation électrique directe rare de l'amygdale humaine (purement prescrite cliniquement) et la psychophysique humaine, chacune adaptée pour répondre à une question différente.

Objectif 1 : Caractériser anatomiquement et fonctionnellement les régions corticales olfactives primaires de l'amygdale humaine. Des expériences dans ce but caractériseront soigneusement les sous-régions de l'amygdale olfactive primaire humaine aux niveaux anatomique et fonctionnel. L'expérience 1A utilisera une imagerie spécialisée pondérée en diffusion pour localiser les voies olfactives se projetant vers et depuis les sous-régions de l'amygdale. L'expérience 1B utilisera des algorithmes d'IRMf au repos et de regroupement de k-moyennes pour parceller et caractériser les sous-régions de l'amygdale en fonction de profils distincts de connectivité fonctionnelle du cerveau entier. L'expérience 1C utilisera l'IRMf liée aux événements pour localiser fonctionnellement les sous-régions sensibles aux odeurs de l'amygdale. L'hypothèse est que les sous-régions médiales, corticales et périamygdaloïdes de l'amygdale présenteront une connectivité structurelle avec le bulbe olfactif, une meilleure réactivité aux odeurs par rapport aux autres sous-régions et des profils de connectivité fonctionnelle distincts du cerveau entier.

Objectif 2 : tester l'hypothèse selon laquelle l'activité dans des sous-régions distinctes de l'amygdale reflète des comportements olfactifs distincts. Les expériences dans ce but utiliseront des modèles d'ensemble et des séries chronologiques dérivés de l'IRMf pour explorer des rôles olfactifs distincts pour les sous-régions de l'amygdale, avec une excellente résolution spatiale et une couverture simultanée de l'ensemble de l'amygdale. L'utilisation de modèles d'ensemble IRMf est idéale, car les zones corticales olfactives, y compris l'amygdale, utilisent un mode de codage distributif16. L'expérience 2A utilisera l'IRMf pour mesurer l'activité dans toutes les sous-régions de l'amygdale tout en présentant des odeurs identiques dans différents contextes écologiquement pertinents (sociaux, spatiaux et alimentaires). L'expérience 2B utilisera l'IRMf pour examiner les corrélations entre les modèles d'IRMf de l'amygdale et les comportements d'approche/évitement olfactifs. L'hypothèse est que, comme chez les rongeurs, l'activité dans l'amygdale médiale reflétera les décisions de perception sociale guidées par l'olfaction et que l'activité dans l'amygdale corticale reflétera les comportements d'approche/d'évitement guidés par l'olfaction.

Objectif 3 : Évaluer la nécessité des sous-régions olfactives de l'amygdale dans des comportements olfactifs distincts. Pour évaluer la nécessité des sous-régions de l'amygdale olfactive dans les comportements olfactifs distincts décrits ci-dessus dans l'objectif 2, l'expérience 3 utilisera des méthodes d'électrophysiologie intracrânienne pour enregistrer directement à partir des sous-régions de l'amygdale olfactive humaine et fournir une stimulation électrique directement dans celles-ci pendant les tâches olfactives de l'objectif. 2. La stimulation ne s'écartera pas des protocoles cliniques et sera effectuée uniquement par des cliniciens. Cette méthode fournit des enregistrements directs de l'activité neuronale et permet la perturbation de l'activité neuronale pour tester la nécessité de régions spécifiques pour des comportements particuliers. L'hypothèse est que la perturbation de l'activité oscillatoire dans l'amygdale corticale perturbera les comportements d'approche/évitement olfactifs, tandis que la perturbation de l'activité oscillatoire dans l'amygdale médiale perturbera les décisions perceptives sociales olfactives.