Représentations électrophysiologiques de l'identité olfactive Étude 2

La perception olfactive repose sur la capacité du cerveau à extraire et à représenter différentes caractéristiques d'un stimulus odorant.

Par exemple, l'intensité et l'identité sont des caractéristiques fondamentales de la perception olfactive qui doivent être encodées séparément pour une perception précise ; la même odeur peut être rencontrée à différentes intensités. Comprendre les représentations neurales des caractéristiques perceptives olfactives est fondamental pour comprendre le système olfactif, cependant les corrélats neuraux de l'intensité et de l'identité des odeurs sont mal compris dans le cerveau humain.

Le domaine de l'olfaction utilise généralement la chimie comme substitut à la perception et se concentre sur la manipulation des propriétés physiques d'un stimulus pour rechercher des corrélats neuraux. Par exemple, la concentration chimique et l'identité moléculaire sont généralement utilisées comme substituts à l'intensité et à l'identité des odeurs. Cependant, le monde perçu par les animaux n'est pas une représentation complète de la réalité physique ; c'est un produit des systèmes sensoriels particuliers que chaque espèce a acquis au cours de l'évolution. Pour comprendre comment le cerveau forme des représentations des caractéristiques perceptives des odeurs, nous devons identifier les relations entre les caractéristiques des réponses neurales et les évaluations perceptives.

Alors que de nouveaux paradigmes comportementaux chez les rongeurs peuvent fournir de bonnes estimations des évaluations perceptives des différentes caractéristiques des odeurs (intensité, identité), les humains peuvent directement fournir des évaluations perceptives des différentes caractéristiques d'une odeur. Par conséquent, le travail sur l'humain est nécessaire pour comprendre pleinement la perception olfactive.

Le lien manquant entre les signatures neurales et les propriétés perceptives des odeurs est un fossé critique dans notre compréhension du codage des odeurs. Ici, nous combinerons des enregistrements intracrâniens humains - y compris des enregistrements neuraux directs du cortex olfactif humain - avec la délivrance simultanée d'odeurs précisément contrôlées d'intensité/identité variables et la collecte essai par essai d'évaluations psychophysiques pour comprendre comment les odeurs sont représentées dans le cerveau humain. Des évaluations psychophysiques olfactives précises sont une partie essentielle de notre proposition. Par conséquent, nous travaillerons avec des experts de premier plan en psychophysique humaine au Monel Chemical Senses Center, le Dr Pamela Dalton et le Dr Joel Mainland. En tant que co-chercheurs pour cette subvention, leur expertise en psychophysique humaine se combinera à l'expertise de mon laboratoire en électrophysiologie olfactive humaine pour fournir au domaine une compréhension des correspondances entre la perception olfactive et les codes neuraux dans le cerveau humain. Pour identifier une représentation neurale de l'identité des odeurs, il est nécessaire de dissocier la structure moléculaire de l'identité/similitude perceptive.

Que le système olfactif utilise un schéma de codage dans lequel la similitude entre les caractéristiques neurales est systématiquement liée à la similitude perceptive est inconnu. Les expériences pour cet objectif acquerront des réponses perceptives tout en manipulant la similitude perceptive. Dans l'expérience 1A, nous examinerons les caractéristiques des réponses neurales pendant le comportement naturel de nomination libre des odeurs. Dans l'expérience 1B, nous manipulerons la similitude perceptive avec des métamères d'odeurs et collecterons des données perceptives et neurales à chaque essai. Des données préliminaires suggèrent que les premières composantes haute fréquence de la réponse du piriforme peuvent décoder de manière optimale l'identité perceptive.