Электрофизиологические представления запаха в исследовании человеческого мозга 1

Обонятельное восприятие зависит от способности мозга извлекать и представлять различные характеристики запахового стимула. Например, интенсивность и идентичность являются фундаментальными характеристиками обонятельного восприятия, которые для точного восприятия должны кодироваться отдельно; один и тот же запах может иметь разную силу. Понимание нейронных представлений об особенностях обонятельного восприятия имеет фундаментальное значение для понимания обонятельной системы, однако нейронные корреляты интенсивности и идентичности запаха в человеческом мозге плохо изучены.

В области обоняния обычно используется химия как показатель восприятия и основное внимание уделяется манипулированию физическими свойствами стимула для поиска нейронных коррелятов. Например, химическая концентрация и молекулярная идентичность обычно используются в качестве показателей интенсивности и идентичности запаха. Однако мир, который воспринимают животные, не является полным представлением физической реальности; это продукт особых сенсорных систем, которые каждый вид приобрел в ходе эволюции. Чтобы понять, как мозг формирует представления об особенностях восприятия запахов, мы должны определить взаимосвязь между особенностями нейронных реакций и оценками восприятия. В то время как новые поведенческие парадигмы у грызунов могут обеспечить хорошие оценки перцептивных оценок различных характеристик запахов (интенсивность, идентичность), люди могут напрямую обеспечивать перцептивные оценки различных характеристик запаха. Поэтому для полного понимания обонятельного восприятия необходима человеческая работа.

Недостающее звено между нейронными сигнатурами и перцептивными свойствами запаха является критическим пробелом в нашем понимании кодирования запаха. Здесь мы объединим внутричерепные записи человека, в том числе прямые нейронные записи обонятельной коры головного мозга человека, с одновременной доставкой точно контролируемых запахов различной интенсивности/идентичности и поэтапным сбором психофизических оценок, чтобы понять, как запахи представлены в человеческом мозге. .

Точные обонятельные психофизические оценки являются важной частью нашего предложения. Поэтому мы будем работать с ведущими экспертами в области психофизики человека в Центре химических чувств Монеля, доктором Памелой Далтон и доктором Джоэлом Мейнлендом. Их опыт в области психофизики человека, как соисследователей этого гранта, будет объединен с опытом моей лаборатории в области обонятельной электрофизиологии человека, чтобы обеспечить понимание связей между обонятельным восприятием и нейронными кодами в человеческом мозге.

Цель 1: Исследование представлений об интенсивности запаха в грушевидной коре головного мозга человека. Чтобы идентифицировать нейронное представление воспринимаемой интенсивности запаха, необходимо отделить концентрацию стимула от воспринимаемой интенсивности. Эксперименты с этой целью будут измерять перцептивные реакции человека, одновременно управляя интенсивностью независимо от концентрации, используя два взаимодополняющих подхода. В эксперименте 1А мы сопоставим воспринимаемую интенсивность запахов различной концентрации, что позволит нам определить нейронное представление интенсивности, которое не зависит от идентичности и концентрации стимула. В эксперименте 1B мы создадим условия различной воспринимаемой интенсивности по отношению к постоянным запаховым стимулам, используя адаптацию. Подход к одному и тому же вопросу с разных точек зрения повысит надежность наших выводов. Предварительные данные позволяют предположить, что временные характеристики грушевидной нервной реакции могут отражать интенсивность запаха.