نقدم التحديات التقنية والحلول للحصول على موثوقية وظيفية التصوير بالرنين المغناطيسي (فمري) البيانات من نظام الشم المركزي البشري. وهذا يشمل اعتبارات خاصة في تصميم نموذج الرنين المغناطيسي الوظيفي الشمية، ووصف الحصول على البيانات الرنين المغناطيسي الوظيفي مع أولفاكتوميتر متوافق مع التصوير بالرنين المغناطيسي، واختيار رائحة، وأداة برامج خاصة للبيانات ما بعد المعالجة.
دراسة الشم الشم البشري هو حقل معقد للغاية وقيمة مع تطبيقات تتراوح بين البحوث الطبية الحيوية لتقييم السريرية. حاليا، وتقييم وظائف نظام الشم المركزي البشري مع وظيفية التصوير بالرنين المغناطيسي (الرنين المغناطيسي الوظيفي) لا يزال تحديا بسبب العديد من الصعوبات التقنية. هناك بعض المتغيرات الهامة التي يجب أخذها في الاعتبار عند النظر في طريقة فعالة لرسم خرائط وظيفة نظام الشمية المركزي باستخدام الرنين المغناطيسي الوظيفي، بما في ذلك اختيار الرائحة المناسبة، والتفاعل بين عرض الرائحة والتنفس، والتوقع المحتمل أو التعود على الروائح. تقنية ذات صلة بالحدث، تقنية التنفس بالرنين المغناطيسي الشمية ذات الصلة بالحدث ذات الصلة بالحدث يمكن أن تدير بدقة أودورانتس لتحفيز نظام الشم مع تقليل التدخل المحتمل. فإنه يمكن التقاط فعال إيسيتس دقيقة من إشارات الرنين المغناطيسي الوظيفي في القشرة الشمية الأولية باستخدام البيانات لدينا طريقة ما بعد المعالجة. تقنية ما قبلأرسلت هنا يوفر وسيلة فعالة وعملية لتوليد موثوقة نتائج الرنين المغناطيسي الوظيفي الشمية. ويمكن تطبيق هذه التقنية في نهاية المطاف في المجال السريري كأداة تشخيصية للأمراض المرتبطة بالتنكس الشم، بما في ذلك مرض الزهايمر ومرض باركنسون، ونحن نبدأ في مزيد من فهم تعقيدات نظام الشم الشمسي.
ومن المفهوم أن نظام الشم الإنسان أن يكون أكثر بكثير من مجرد نظام الحسية لأن الشم أيضا يلعب دورا هاما في التنظيم والعواطف التماثل. سريريا، ومن المعروف أن نظام الشم الإنسان لتكون عرضة لهجمات العديد من الأمراض العصبية السائدة والاضطرابات النفسية، مثل مرض الزهايمر، ومرض باركنسون، واضطراب ما بعد الصدمة، والاكتئاب 1 ، 2 ، 3 ، 4 ، 5 . حاليا، والتصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (الرنين المغناطيسي الوظيفي) مع الدم على الأكسجين تعتمد على (بولد) النقيض هو الأسلوب الأكثر قيمة لرسم الخرائط وظائف الدماغ البشري. وقد تم الحصول على قدر كبير من المعرفة حول وظائف محددة من الهياكل المركزية حاسة الشم (على سبيل المثال ، القشرة الكمثرية، القشرة المخية الجبهية، اللوزة، والقشرة العازلة) مع هذه التقنيةإيك 6 ، 7 ، 8 ، 9 ، 10 .
ومع ذلك، فقد أعيق تطبيق الرنين المغناطيسي الوظيفي لدراسات النظام الشمسي المركزي البشري والأمراض المرتبطة بها من قبل اثنين من العقبات الرئيسية: التعود السريع للإشارة بولد وتشكيل متغير عن طريق التنفس. في الحياة اليومية، عندما تتعرض لرائحة لفترة من الزمن، ونحن نعود بسرعة إلى رائحة. في الواقع، عندما درس باستخدام الرنين المغناطيسي الوظيفي الشمية، يتم تخفيف إشارة الرنين المغناطيسي الوظيفي الناجم عن رائحة بسرعة عن طريق التعود، مما يشكل تحديا على نماذج تحفيز نموذج 8 ، 10 ، 11 ، 12 ، 13 ، 14 . لا تزال إشارة بولد كبيرة الأولية في القشرة الشمية الأولية فقطثانية لعدة ثوان بعد ظهور الرائحة. لذلك، ينبغي أن نماذج النمذجة الرنين المغناطيسي الوظيفي الشم تجنب التحفيز رائحة لفترات طويلة أو متكررة في فترة قصيرة من الزمن. للحد من تأثير التعود، وقد حاولت بعض الدراسات لتقديم الروائح بالتناوب في نموذج الرنين المغناطيسي الوظيفي. ومع ذلك، فإن هذا النهج قد يعقد تحليل البيانات منذ كل رائحة يمكن أن تعامل على أنها حدث تحفيز مستقل.
وهناك مشكلة فنية أخرى تنشأ مع التباين في أنماط التنفس في المواضيع. الاستنشاق لا تزامن دائما مع إدارة رائحة خلال نموذج ثابت توقيت. يتم تشكيل بداية ومدة التحفيز حاسة الشم من قبل التنفس كل فرد، الذي يخلط جودة البيانات الرنين المغناطيسي الوظيفي والتحليل. وقد حاولت بعض الدراسات للتخفيف من هذه المشكلة مع الإشارات البصرية أو السمعية لمزامنة التنفس ورائحة رائحة، ولكن الامتثال للموضوعات متغير، وخاصة في السكان السريرية. تنشيط الدماغ المرتبطة وايهذه العظة يمكن أيضا تعقيد تحليل البيانات في بعض التطبيقات. وهكذا، مزامنة استنشاق مع تسليم الرائحة يمكن أن تكون حاسمة لدراسات الرنين المغناطيسي الوظيفي الشمية 15 .
وهناك اعتبار إضافي حيوي للرنين المغناطيسي الشري، وخاصة في عملية تحليل البيانات، هو اختيار الرائحة. العثور على تركيز الرائحة المناسب فيما يتعلق كثافة ينظر مهمة لقياس الكمي ومقارنة مستويات التنشيط في الدماغ تحت مختلف الظروف التجريبية أو الأمراض. اختيار الرائحة يجب أيضا أن تأخذ بعين الاعتبار رائحة التكافؤ، أو لطيف. ومن المعروف أن هذا يسبب التشكيلات الزمنية المتباعدة في التعلم حاسة الشم 16 ، 17 . تم اختيار رائحة الخزامى لهذه المظاهرة جزئيا لهذا السبب. اعتمادا على الغرض من دراسة محددة، ورائحة مختلفة قد تكون خيارات أفضل. وبالإضافة إلى ذلك، يجب الحد من التحفيز الثلاثي التوائم للحدe تفعيل لا ترتبط مباشرة إلى الشم 18 .
في هذا التقرير، علينا أن نظهر تقنية الرنين المغناطيسي الوظيفي لاقامة وتشغيل التنفس– أثارت استخدام نموذج أولفاكتوميتر في بيئة الرنين المغناطيسي. كما نقدم أداة ما بعد المعالجة التي يمكن أن تقلل من بعض الأخطاء توقيت التي قد حدثت أثناء الحصول على البيانات في محاولة لزيادة تحسين تحليل البيانات.
وينبغي النظر بعناية في الإجراءات التجريبية وتنفيذها بشكل صحيح لجمع بيانات تفعيل الشم الحميدة. وتشمل الخطوات الحاسمة داخل البروتوكول تنفيذ نموذج التنفس أثار لمزامنة تسليم الرائحة مع الحصول على الصور، وإعداد تركيزات مناسبة من أودورانتس للسيطرة على الاستجابات النفس…
The authors have nothing to disclose.
المؤلفين ليس لديهم اعترافات.
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 |