人类嗅觉杏仁核亚区的特征

具体目标：

人类杏仁核是初级嗅觉皮层的一部分，因为它接收来自嗅球 1-4 的直接单突触输入。 这表明杏仁核在嗅觉处理中的重要作用，但人类杏仁核的嗅觉输入的解剖学和功能特性在很大程度上尚未得到探索。 该提案的总体目标是阐明杏仁核分区在人类嗅觉处理中的作用。

嗅球与多个皮层区域平行投射，每个皮层区域都被认为在嗅觉处理中发挥着独特的作用 5-10。 在杏仁核内，几个不同的子区域接收直接的单突触球输入，表明它们具有不同的作用，但它们的嗅觉功能尚不完全清楚。 啮齿动物研究已经开始探索这些子区域在嗅觉引导的社交和接近/避免行为中的潜在作用 11-15，最近完成了对后外侧皮质杏仁核的首次记录 16。 然而，我们对这些领域的了解仍然不完整。 值得注意的是，大多数关于嗅觉杏仁核亚区的啮齿动物研究都集中在人类缺乏的辅助嗅觉系统上。 此外，大多数人类研究并未单独考虑嗅觉杏仁核亚区 17-21。 这是一个重要的考虑因素，既因为大多数杏仁核子区域不接收嗅觉输入，也因为那些接收嗅觉输入的子区域可能在嗅觉处理中发挥不同的作用。 如果不分别分析次区域，就无法理解这些作用。 因此，强烈需要对人类杏仁核亚区在嗅觉中的作用进行更多研究。 重要的是，嗅觉杏仁核亚区与 SUDEP22-26 有关，SUDEP22-26 是颞叶癫痫死亡的主要原因。 因此，了解这些区域的解剖学和功能特性也具有临床重要性。

这项研究将使用多方面、严格的方法研究人类嗅觉杏仁核亚区。 它将结合专门的高分辨率弥散加权成像、高分辨率杏仁核靶向功能磁共振成像、罕见的人类杏仁核直接电刺激（纯临床规定）和人类心理物理学，每一种都适合解决不同的问题。

目标 1：从解剖学和功能上表征人类杏仁核的初级嗅觉皮层区域。 为此目的的实验将在解剖学和功能水平上仔细描述人类初级嗅觉杏仁核亚区。 实验 1A 将使用专门的扩散加权成像来定位投射到杏仁核子区域和从杏仁核子区域投射的嗅觉束。 实验 1B 将使用静息 fMRI 和 k-means 聚类算法根据不同的全脑功能连接配置文件来划分和表征杏仁核子区域。 实验 1C 将使用事件相关的 fMRI 在功能上定位杏仁核的气味反应子区域。 假设是杏仁核的内侧、皮质和杏仁核周围亚区将表现出与嗅球的结构连接，与其他亚区相比增强的气味反应能力，以及不同的全脑功能连接特征。

目标 2：检验不同杏仁核亚区的活动反映不同嗅觉行为的假设。 为此目的的实验将使用 fMRI 衍生的整体模式和时间序列来探索杏仁核子区域的不同嗅觉作用，具有出色的空间分辨率和同时覆盖整个杏仁核。 使用 fMRI 合奏模式是理想的，因为包括杏仁核在内的嗅觉皮层区域使用分配模式的编码 16。 实验 2A 将使用 fMRI 测量所有杏仁核子区域的活动，同时在不同的生态相关背景（社会、空间和食物）下呈现相同的气味。 实验 2B 将使用 fMRI 检查杏仁核 fMRI 模式与嗅觉趋近/回避行为之间的相关性。 假设是，与啮齿动物一样，内侧杏仁核中的活动将反映嗅觉引导的社会感知决策，而皮质杏仁核中的活动将反映嗅觉引导的趋近/回避行为。

目标 3：评估嗅觉杏仁核亚区在不同嗅觉行为中的必要性。 为了评估上述 Aim 2 中描述的不同嗅觉行为中嗅觉杏仁核亚区的必要性，实验 3 将使用颅内电生理学方法在 Aim 的嗅觉任务期间直接记录人类嗅觉杏仁核亚区，并将电刺激直接传递到人类嗅觉杏仁核亚区2. 刺激不会偏离临床方案，只能由临床医生执行。 这种方法提供了神经活动的直接记录，并允许中断神经活动以测试特定区域对特定行为的必要性。 假设是皮质杏仁核中振荡活动的中断将破坏嗅觉接近/避免行为，而内侧杏仁核振荡活动的中断将破坏嗅觉社会感知决策。