אנו מציגים את האתגרים הטכניים ופתרונות להשגת אמין פונקציונלי מגנטי תהודה הדמיה (fMRI) נתונים ממערכת חוש הריח האנושי האנושי. זה כולל שיקולים מיוחדים בעיצוב fMRI חוש הריח חוש הריח, תיאורים של רכישת נתונים fMRI עם OLfactometer תואם MRI, מבחר אודורנט, וכלי תוכנה מיוחדת לעיבוד נתונים לאחר.
המחקר של זית האדם הוא שדה מורכב מאוד בעל ערך עם יישומים החל מחקר ביו-רפואי להערכה קלינית. נכון לעכשיו, הערכה של הפונקציות של מערכת חוש הריח האנושי האנושי עם הדמיה תפקודית מגנטית (fMRI) הוא עדיין אתגר בגלל קשיים טכניים שונים. יש כמה משתנים משמעותיים לקחת בחשבון כאשר בוחנים שיטה יעילה למיפוי הפונקציה של מערכת חוש הריח המרכזי באמצעות fMRI, כולל בחירה בריאה נכונה, את האינטראקציה בין ריח הריחוף ואת הנשימה, וכן ציפייה פוטנציאלית של או הרגלה odorants. אירוע הקשורים, הנשימה מופעלות הריח FMRI טכניקה יכול במדויק odorants כדי לעורר את מערכת חוש הריח תוך צמצום הפרעה פוטנציאלית. זה יכול למעשה ללכוד את onsets מדויק של אותות fMRI בקליפה חוש הריח העיקרי באמצעות הנתונים שלנו שלאחר עיבוד השיטה. הטכניקה מראששנשלחו כאן מספק אמצעי יעיל ומעשי ליצירת תוצאות fMRI חוש הריח אמין. טכניקה כזו יכולה להיות מיושמת בסופו של דבר בתחום הקליני ככלי אבחון למחלות הקשורות ניוון ריח, כולל מחלת אלצהיימר ופרקינסון, כפי שאנו מתחילים להבין עוד יותר את המורכבות של מערכת חוש הריח האנושי.
מערכת חוש הריח האנושי נתפסת כמערכת סנסורית הרבה יותר, משום שאולקציה גם ממלאת תפקיד חשוב ברגולציה וברגשות הומיאוסטטיים. מבחינה רפואית, מערכת חוש הריח האנושי ידועה כבעלת פגיעות להתקפות של מחלות נוירולוגיות נפוצות רבות והפרעות פסיכיאטריות, כגון מחלת האלצהיימר, מחלת פרקינסון, הפרעת דחק פוסט טראומטית ודיכאון 1 , 2 , 3 , 4 , 5 . נכון לעכשיו, דימות תהודה מגנטית תפקודית (fMRI) עם ניגוד תלוי ברמת חמצן בדם (BOLD) הוא הטכניקה החשובה ביותר עבור פונקציות המיפוי של המוח האנושי. כמות משמעותית של ידע על פונקציות ספציפיות של מבנים חוש הריח המרכזי ( למשל , קליפת piriform, קליפת המוח אורביטופרונלית, אמיגדלה, קליפת המוח) נרכשה עם זה techn6 , 7 , 8 , 9 , 10 .
היישום של fMRI למחקרים על מערכת חוש הריח האנושי ומחלות הקשורות, עם זאת, כבר הפריעו על ידי שני מכשולים עיקריים: הרגלה מהירה של אות BOLD ו אפנון משתנה על ידי הנשימה. בחיי היום-יום, כאשר אנו נחשפים לניחוח במשך תקופה מסוימת, אנו ממהרים להתרגל לריח. למעשה, כאשר למד באמצעות fMRI הריח, האות fMRI ריח המושרה הוא נחלש במהירות על ידי הרגלה, אשר מציב אתגר על עיצובים הפרדיגמה גירוי 8 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14 . האות הראשון משמעותי BOLD בקליפה חוש הריח העיקרי רק להתמידS במשך כמה שניות לאחר הופעת אודור. לכן, הפרדיגמות fMRI חוש הריח צריך להימנע ממושך או תכופים גירויים ריח בתקופה קצרה של זמן. כדי להפחית את אפקט ההרגלה, כמה מחקרים ניסו להציג ריחות לסירוגין בפרדיגמת fMRI. עם זאת, גישה זו עלולה לסבך ניתוח נתונים מאז כל ריח יכול להיות מטופל כאירוע גירוי עצמאי.
בעיה טכנית נוספת מתעוררת עם השתנות דפוסי הנשימה של הנבדקים; שאיפה לא תמיד מסתנכרנת עם ממשל אודור במהלך פרדיגמת עיתוי קבוע. תחילת ומשך גירוי חוש הריח מאופננים על ידי הנשימה של כל אדם, אשר confounds fMRI איכות הנתונים וניתוח. כמה מחקרים ניסו לצמצם את הבעיה עם רמזים חזותיים או שמיעה כדי לסנכרן את הנשימה ואת התפרצות ריח, אבל ההתאמה של נושאים משתנה, במיוחד באוכלוסייה קלינית. הפעלות המוח הקשורות wiרמזים אלה יכולים גם לסבך ניתוח נתונים ביישומים מסוימים. לפיכך, סינכרון שאיפה עם משלוח odorant יכול להיות מכריע עבור מחקרים fMRI חוש הריח 15 .
שיקול נוסף חיוני fMRI חוש הריח, במיוחד בתהליך ניתוח הנתונים, הוא בחירה ריחניים. מציאת ריכוז ריחני מתאים ביחס לעוצמות נתפסת חשוב לכימות והשוואה של רמות ההפעלה במוח תחת תנאים ניסיוניים שונים או מחלות. בחירת המבחר צריך גם לקחת בחשבון את ריח הריח, או נעימות. זה ידוע כדי לגרום פרופילים זמניים שונים בלמידה חוש הריאה 16 , 17 . ריח לבנדר נבחר להפגנה זו חלקית מסיבה זו. בהתאם למטרה מסוימת של מחקר, odorants שונים עשויים להיות בחירה טובה יותר. בנוסף, גירוי טריגמינלי חייב להיות ממוזער כדי להפחיתלא קשור ישירות לאולפקיון 18 .
בדו"ח זה, אנו מדגימים טכניקת fMRI כדי להקים ולהפעיל פרדיגמה מופעלת באמצעות נשימה באמצעות אולפקטומטר בסביבת התהודה המגנטית. כמו כן, אנו מציגים כלי לעיבוד לאחר, שיכול לצמצם כמה טעויות תזמון שעשויות להתרחש במהלך רכישת נתונים בניסיון לשפר עוד יותר את ניתוח הנתונים.
נהלים ניסיוני צריך להיחשב בזהירות והוצא להורג כראוי עבור איסוף נתונים ההפעלה חוש הריח אמין. השלבים הקריטיים בפרוטוקול כוללים יישום הפרדיגמה הנגרמת על ידי הנשימה כדי לסנכרן משלוח ריח עם רכישת התמונה, הכנת ריכוזים נאותים של odorants כדי לשלוט בתגובות פסיכו-פיסיקליות, הגד…
The authors have nothing to disclose.
למחברים אין תודות.
3T MR scanner | Siemens | Any MR scanner is acceptable. | |
Olfactometer | Emerging Tech Trans, LLC | Any olfactometer with similar capabilities is acceptable. | |
6-channel odorant carrier | Emerging Tech Trans, LLC | ||
Nosepiece/applicator | Emerging Tech Trans, LLC | ||
PTFE tubing | Emerging Tech Trans, LLC | ||
TTL convertor box | Emerging Tech Trans, LLC | ||
Respiratory sensor belt | Emerging Tech Trans, LLC | ||
Lavender oil | Givaudan Flavors Corporation | ||
1,2 propanediol | Sigma | P6209 | |
ONSET | www.pennstatehershey.org/web/nmrlab/resources/software/onset | ||
SPM8 | Wellcome Trust Center for Neuroimaging, University College London, London, UK |