Elektrofizjologiczne reprezentacje tożsamości zapachowej Badanie 2

Percepcja węchowa opiera się na zdolności mózgu do wyodrębniania i reprezentowania różnych cech bodźca zapachowego.

Na przykład intensywność i tożsamość są podstawowymi cechami percepcji węchowej, które muszą być kodowane oddzielnie dla dokładnej percepcji; ten sam zapach można napotkać przy różnych stężeniach. Zrozumienie reprezentacji neuronowych cech percepcji węchowej jest fundamentalne dla zrozumienia systemu węchowego, jednak neuronalne korelaty intensywności i tożsamości zapachu są słabo poznane w ludzkim mózgu.

Dziedzina węchu zazwyczaj używa chemii jako zastępnika percepcji i skupia się na manipulowaniu właściwościami fizycznymi bodźca, aby szukać korelatów neuronalnych. Na przykład stężenie chemiczne i tożsamość molekularna są zazwyczaj używane jako zastępniki intensywności i tożsamości zapachu. Jednak świat, który postrzegają zwierzęta, nie jest pełnym odzwierciedleniem rzeczywistości fizycznej; jest produktem konkretnych systemów sensorycznych, które każdy gatunek nabył w toku ewolucji. Aby zrozumieć, jak mózg tworzy reprezentacje cech percepcyjnych zapachów, musimy zidentyfikować relacje między cechami odpowiedzi neuronalnych a ocenami percepcyjnymi.

Podczas gdy nowatorskie paradygmaty behawioralne u gryzoni mogą dostarczyć dobrych szacunków ocen percepcyjnych różnych cech zapachów (intensywność, tożsamość), ludzie mogą bezpośrednio dostarczać oceny percepcyjne różnych cech zapachu. Dlatego praca z ludźmi jest niezbędna do pełnego zrozumienia percepcji węchowej.

Brakujące ogniwo między sygnaturami neuronalnymi a właściwościami percepcyjnymi zapachu jest krytyczną luką w naszym rozumieniu kodowania zapachu. Tutaj połączymy ludzkie zapisy wewnątrzczaszkowe – w tym bezpośrednie zapisy neuronalne z ludzkiej kory węchowej – z jednoczesnym podawaniem precyzyjnie kontrolowanych zapachów o różnej intensywności/tożsamości oraz zbieraniem ocen psychofizycznych w każdym próbie, aby zrozumieć, jak zapachy są reprezentowane w ludzkim mózgu. Dokładne oceny psychofizyczne węchowe są kluczową częścią naszego projektu. Dlatego będziemy współpracować z czołowymi ekspertami w dziedzinie ludzkiej psychofizyki w Monel Chemical Senses Center, dr. Pamelą Dalton i dr. Joelem Mainlandem. Jako współbadacze w tym grantie, ich ekspertyza w ludzkiej psychofizyce połączy się z ekspertyzą mojego laboratorium w zakresie ludzkiej elektrofizjologii węchowej, aby zapewnić dziedzinie zrozumienie mapowań między percepcją węchową a kodami neuronalnymi w ludzkim mózgu. Aby zidentyfikować reprezentację neuronalną tożsamości zapachu, konieczne jest oddzielenie struktury molekularnej od tożsamości/podobieństwa percepcyjnego.

Nie wiadomo, czy system węchowy stosuje schemat kodowania, w którym podobieństwo między cechami neuronalnymi jest systematycznie związane z podobieństwem percepcyjnym. Eksperymenty dla tego celu będą uzyskiwać odpowiedzi percepcyjne podczas manipulowania podobieństwem percepcyjnym. W Eksperymencie 1A zbadamy cechy odpowiedzi neuronalnych podczas naturalnego zachowania swobodnego nazywania zapachów. W Eksperymencie 1B będziemy manipulować podobieństwem percepcyjnym za pomocą metamerów zapachowych i zbierać dane percepcyjne i neuronalne w każdej próbie. Dane wstępne sugerują, że najwcześniejsze, wysokoczęstotliwościowe składowe odpowiedzi gruszkowatej mogą optymalnie dekodować tożsamość percepcyjną.