Rappresentazioni elettrofisiologiche dell'identità degli odori Studio 2

La percezione olfattiva si basa sulla capacità del cervello di estrarre e rappresentare diverse caratteristiche di uno stimolo odoroso.

Ad esempio, l'intensità e l'identità sono caratteristiche fondamentali della percezione olfattiva che devono essere codificate separatamente per una percezione accurata; lo stesso odore può essere incontrato a diverse intensità. Comprendere le rappresentazioni neurali delle caratteristiche percettive olfattive è fondamentale per comprendere il sistema olfattivo, tuttavia i correlati neurali dell'intensità e dell'identità degli odori sono poco compresi nel cervello umano.

Il campo dell'olfatto utilizza tipicamente la chimica come proxy per la percezione e si concentra sulla manipolazione delle proprietà fisiche di uno stimolo per cercare correlati neurali. Ad esempio, la concentrazione chimica e l'identità molecolare sono tipicamente utilizzate come proxy per l'intensità e l'identità degli odori. Tuttavia, il mondo che gli animali percepiscono non è una rappresentazione completa della realtà fisica; è un prodotto dei particolari sistemi sensoriali che ogni specie ha acquisito nel corso dell'evoluzione. Per capire come il cervello forma rappresentazioni delle caratteristiche percettive degli odori, dobbiamo identificare le relazioni tra le caratteristiche delle risposte neurali e le valutazioni percettive.

Mentre i nuovi paradigmi comportamentali nei roditori possono fornire buone stime delle valutazioni percettive di diverse caratteristiche degli odori (intensità, identità), gli esseri umani possono fornire direttamente valutazioni percettive di diverse caratteristiche di un odore. Pertanto, il lavoro sugli esseri umani è necessario per comprendere appieno la percezione olfattiva.

Il collegamento mancante tra le firme neurali e le proprietà percettive dell'odore è una lacuna critica nella nostra comprensione della codifica degli odori. Qui, combineremo registrazioni intracraniche umane - inclusa la registrazione neurale diretta dalla corteccia olfattiva umana - con la somministrazione simultanea di odori controllati con precisione di varia intensità/identità e la raccolta valutazioni psicofisiche prova per prova per capire come gli odori sono rappresentati nel cervello umano. Le accurate valutazioni psicofisiche olfattive sono una parte critica della nostra proposta. Pertanto, collaboreremo con i principali esperti di psicofisica umana presso il Monel Chemical Senses Center, la Dr.ssa Pamela Dalton e il Dr. Joel Mainland. Come co-investigatori di questa sovvenzione, la loro esperienza in psicofisica umana si combinerà con l'esperienza del mio laboratorio in elettrofisiologia olfattiva umana per fornire al campo una comprensione delle mappature tra percezione olfattiva e codici neurali nel cervello umano. Per identificare una rappresentazione neurale dell'identità dell'odore, è necessario dissociare la struttura molecolare dall'identità/somiglianza percettiva.

Se il sistema olfattivo utilizzi uno schema di codifica in cui la somiglianza tra le caratteristiche neurali sia sistematicamente correlata alla somiglianza percettiva è sconosciuto. Gli esperimenti per questo obiettivo acquisiranno risposte percettive mentre si manipola la somiglianza percettiva. Nell'Esperimento 1A, esamineremo le caratteristiche delle risposte neurali durante il comportamento naturale di denominazione libera degli odori. Nell'Esperimento 1B, manipoleremo la somiglianza percettiva con metameri odorosi e raccoglieremo dati percettivi e neurali in ogni prova. I dati preliminari suggeriscono che le componenti ad alta frequenza più precoci della risposta del piriforme possono decodificare in modo ottimale l'identità percettiva.