Elektrofysiologische Representaties van Geuridentiteit Studie 2

De olfactorische waarneming is afhankelijk van het vermogen van de hersenen om verschillende kenmerken van een geurprikkel te extraheren en te representeren.

Intensiteit en identiteit zijn bijvoorbeeld fundamentele kenmerken van de olfactorische perceptie die afzonderlijk gecodeerd moeten worden voor een nauwkeurige waarneming; dezelfde geur kan in verschillende sterkten worden aangetroffen. Het begrijpen van neurale representaties van olfactorische perceptuele kenmerken is fundamenteel voor het begrijpen van het olfactorische systeem, maar de neurale correlaten van geurintensiteit en identiteit worden slecht begrepen in het menselijk brein.

Het vakgebied van de olfactie gebruikt typisch chemie als proxy voor perceptie en richt zich op het manipuleren van fysieke eigenschappen van een prikkel om neurale correlaten te zoeken. Chemische concentratie en moleculaire identiteit worden bijvoorbeeld typisch gebruikt als proxies voor geurintensiteit en identiteit. Echter, de wereld die dieren waarnemen is geen volledige representatie van de fysieke realiteit; het is een product van de specifieke sensorische systemen die elke soort in de loop van de evolutie heeft verworven. Om te begrijpen hoe de hersenen representaties vormen van perceptuele kenmerken van geuren, moeten we relaties identificeren tussen kenmerken van neurale reacties en perceptuele beoordelingen.

Hoewel nieuwe gedragsparadigma's bij knaagdieren goede schattingen kunnen geven van perceptuele beoordelingen van verschillende kenmerken van geuren (intensiteit, identiteit), kunnen mensen direct perceptuele beoordelingen geven van verschillende kenmerken van een geur. Daarom is menselijk werk noodzakelijk om de olfactorische perceptie volledig te begrijpen.

De ontbrekende schakel tussen neurale handtekeningen en perceptuele eigenschappen van geur is een kritieke kloof in ons begrip van geurcodering. Hier zullen we menselijke intracraniale opnames combineren - inclusief directe neurale opnames uit de menselijke olfactorische cortex - met gelijktijdige toediening van precies gecontroleerde geuren van variërende intensiteit/identiteit en proef-voor-proef verzameling van psychofysische beoordelingen om te begrijpen hoe geuren worden gerepresenteerd in het menselijk brein. Nauwkeurige olfactorische psychofysische beoordelingen zijn een kritiek onderdeel van ons voorstel. Daarom zullen we samenwerken met vooraanstaande experts in menselijke psychofysica bij het Monel Chemical Senses Center, Dr. Pamela Dalton en Dr. Joel Mainland. Als mede-onderzoekers op deze subsidie zal hun expertise in menselijke psychofysica combineren met de expertise van mijn lab in menselijke olfactorische elektrofysiologie om het vakgebied inzicht te geven in de mapping tussen olfactorische perceptie en neurale codes in het menselijk brein. Om een neurale representatie van geuridentiteit te identificeren, is het noodzakelijk om moleculaire structuur te dissociëren van perceptuele identiteit/gelijkenis.

Of het olfactorische systeem een coderingsschema gebruikt waarin de gelijkenis tussen neurale kenmerken systematisch gerelateerd is aan perceptuele gelijkenis, is onbekend. Experimenten voor dit doel zullen perceptuele reacties verwerven terwijl perceptuele gelijkenis wordt gemanipuleerd. In Experiment 1A zullen we kenmerken van neurale reacties onderzoeken tijdens natuurlijk gedrag van vrijelijk geuren benoemen. In Experiment 1B zullen we perceptuele gelijkenis manipuleren met geurmetameren en perceptuele en neurale gegevens verzamelen bij elke proef. Voorlopige gegevens suggereren dat de vroegste, hoogfrequente componenten van de piriforme respons optimaal perceptuele identiteit kunnen decoderen.