Электрофизиологические репрезентации идентичности запаха, Исследование 2

Обонятельное восприятие зависит от способности мозга извлекать и представлять различные характеристики запахового стимула.

Например, интенсивность и идентичность являются фундаментальными характеристиками обонятельного восприятия, которые должны кодироваться отдельно для точного восприятия; один и тот же запах может встречаться с разной силой. Понимание нейронных репрезентаций обонятельных перцептивных признаков является основополагающим для понимания обонятельной системы, однако нейронные корреляты интенсивности и идентичности запаха плохо изучены в человеческом мозге.

Область обоняния обычно использует химию в качестве прокси для восприятия и сосредотачивается на манипулировании физическими свойствами стимула для поиска нейронных коррелятов. Например, химическая концентрация и молекулярная идентичность обычно используются в качестве прокси для интенсивности и идентичности запаха. Однако мир, который воспринимают животные, не является полным отображением физической реальности; это продукт конкретных сенсорных систем, которые каждый вид приобрел в ходе эволюции. Чтобы понять, как мозг формирует репрезентации перцептивных признаков запахов, мы должны выявить взаимосвязи между характеристиками нейронных ответов и перцептивными оценками.

Хотя новые поведенческие парадигмы на грызунах могут дать хорошие оценки перцептивных оценок различных характеристик запахов (интенсивность, идентичность), люди могут напрямую предоставлять перцептивные оценки различных характеристик запаха. Поэтому работа с людьми необходима для полного понимания обонятельного восприятия.

Отсутствие связи между нейронными сигнатурами и перцептивными свойствами запаха является критическим пробелом в нашем понимании кодирования запаха. Здесь мы объединим интракраниальные записи у людей — включая прямые нейронные записи из обонятельной коры человека — с одновременной подачей точно контролируемых запахов различной интенсивности/идентичности и посборным сбором психофизических оценок, чтобы понять, как запахи представлены в человеческом мозге. Точные психофизические оценки обоняния являются критически важной частью нашего предложения. Поэтому мы будем работать с ведущими экспертами в области человеческой психофизики в Monel Chemical Senses Center, доктором Памелой Далтон и доктором Джоэлом Мейнлендом. В качестве соисследователей по этому гранту их опыт в области человеческой психофизики будет сочетаться с опытом моей лаборатории в области электрофизиологии обоняния человека, чтобы предоставить научному сообществу понимание соответствий между обонятельным восприятием и нейронными кодами в человеческом мозге. Чтобы идентифицировать нейронную репрезентацию идентичности запаха, необходимо отделить молекулярную структуру от перцептивной идентичности/сходства.

Неизвестно, использует ли обонятельная система схему кодирования, в которой сходство между нейронными признаками систематически связано с перцептивным сходством. Эксперименты для этой цели будут собирать перцептивные ответы при манипулировании перцептивным сходством. В Эксперименте 1А мы исследуем характеристики нейронных ответов во время естественного поведения свободного называния запахов. В Эксперименте 1Б мы будем манипулировать перцептивным сходством с помощью запаховых метамеров и собирать перцептивные и нейронные данные на каждом испытании. Предварительные данные свидетельствуют о том, что самые ранние, высокочастотные компоненты ответа пириформной коры могут оптимально декодировать перцептивную идентичность.