Eine frei atmende fMRI-Methode zur Untersuchung der menschlichen olfaktorischen Funktion

Summary

Wir stellen die technischen Herausforderungen und Lösungen für den Erhalt zuverlässiger funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRI) Daten aus dem menschlichen zentralen olfaktorischen System vor. Dazu gehören besondere Überlegungen im olfaktorischen fMRI-Paradigmen-Design, Beschreibungen der fMRI-Datenerfassung mit einem MRI-kompatiblen Olfaktometer, Odorant-Auswahl und einem speziellen Software-Tool für die Daten-Nachbearbeitung.

Abstract

Das Studium der menschlichen Olfusion ist ein hochkomplexes und wertvolles Feld mit Anwendungen von der biomedizinischen Forschung bis zur klinischen Evaluation. Derzeit ist die Auswertung der Funktionen des menschlichen zentralen olfaktorischen Systems mit funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRI) aufgrund vieler technischer Schwierigkeiten immer noch eine Herausforderung. Es gibt einige signifikante Variablen, die bei der Betrachtung einer wirksamen Methode zur Abbildung der Funktion des zentralen olfaktorischen Systems unter Verwendung von fMRI berücksichtigt werden, einschließlich der richtigen Odorantauswahl, der Wechselwirkung zwischen Geruchsdarstellung und Atmung und der möglichen Vorwegnahme oder Gewöhnung an Geruchsstoffe. Eine ereignisbezogene, atmungsgesteuerte olfaktorische fMRI-Technik kann die Geruchsstoffe genau anregen, um das olfaktorische System zu stimulieren und gleichzeitig mögliche Störungen zu minimieren. Es kann effektiv die genauen Onsets von fMRI-Signalen in der primären olfaktorischen Kortex mit unserer Daten nach der Verarbeitung Methode zu erfassen. Die Technik vorHier finden Sie ein effizientes und praktisches Mittel zur Erstellung zuverlässiger olfaktorischer fMRI-Ergebnisse. Eine solche Technik kann letztlich im klinischen Bereich als diagnostisches Werkzeug für Krankheiten angewendet werden, die mit einer olfaktorischen Degeneration, einschließlich der Alzheimer- und Parkinson-Krankheit, verbunden sind, da wir beginnen, die Komplexität des menschlichen Geruchsystems weiter zu verstehen.

Introduction

Das menschliche olfaktorische System wird viel mehr als ein sensorisches System verstanden, da die Orangenheit auch eine wichtige Rolle bei der homöostatischen Regulation und Emotionen spielt. Klinisch ist bekannt, dass das menschliche olfaktorische System anfällig für Angriffe vieler vorherrschender neurologischer Erkrankungen und psychiatrischer Erkrankungen wie Alzheimer-Krankheit, Parkinson-Krankheit, posttraumatischer Belastungsstörung und Depression ^{1 , 2 , 3 , 4 , 5 ist} . Derzeit ist die funktionell....

Protocol

Das folgende experimentelle Protokoll folgte den Richtlinien des Institutional Review Board der Pennsylvania State University College of Medicine, und das menschliche Subjekt gab schriftlich informierte Zustimmung vor der Teilnahme an der Studie.

Anmerkung: Zur Demonstration wird ein einfaches Geruchsstimulations-Paradigma mit einem handelsüblichen MRI-kompatiblen Olfaktometer vorgestellt. Dieses Paradigma hat sich bewährt bei der Verringerung der Gewöhnungseffekt und hat zuverlässige olfaktorische fMRI Daten ^{15 produziert} . Bestimmte Schritte, die in diesem Protokoll beschrieben werden, können spezifisch für die A....

Results

Abbildung 1 zeigt den Aufbau von olfaktorischen fMRI innerhalb und außerhalb des Magnetraums unter Berücksichtigung der MR-Kompatibilität. Abbildung 2a zeigt ein standardmäßiges Festzeit-Paradigma, während Abbildung 2b ein Paradigma zeigt, in dem der "Atmungsauslöser" die Synchronisation der Geruchsabgabe und des Inhalierens ermöglicht.

E.......

Discussion

Experimentelle Verfahren sollten sorgfältig geprüft und ordnungsgemäß für die Erfassung von zuverlässigen olfaktorischen Aktivierungsdaten durchgeführt werden. Die kritischen Schritte innerhalb des Protokolls beinhalten die Implementierung eines respirationsgesteuerten Paradigmas zur Synchronisation der Geruchsabgabe mit der Bilderfassung, die Vorbereitung geeigneter Konzentrationen von Geruchsstoffen zur Kontrolle psychophysikalischer Reaktionen, die Einrichtung des Olfaktometers mit zuverlässigem stabilen Atmungssigna.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
3T MR-Scanner	Siemens		Jeder MR-Scanner ist akzeptabel.
Olfaktometer	Emerging Tech Trans, LLC		Jedes Olfaktometer mit ähnlichen Fähigkeiten ist akzeptabel.
6-Kanal-Odorstoffträger	Emerging Tech Trans, LLC
Objektivrevolver/Applikator	Emerging Tech Trans, LLC
PTFE-Schlauch	Emerging Tech Trans, LLC
TTL-Konverterbox	Emerging Tech Trans, LLC
Atemsensorgürtel	Emerging Tech Trans, LLC
Lavendelöl	Givaudan Flavors Corporation
1,2 Propandiol	Sigma	P6209
ONSET			www.pennstatehershey.org/web/nmrlab/resources/software/onset
SPM8	Wellcome Trust Center für Neuroimaging, University College London, London, Vereinigtes Königreich