Un método fMRI de respiración libre para estudiar la función olfativa humana

Summary

Presentamos los desafíos técnicos y las soluciones para la obtención de datos fiables de imágenes de resonancia magnética funcional (fMRI) del sistema olfativo central humano. Esto incluye consideraciones especiales en el diseño del paradigma fMRI olfativo, descripciones de la adquisición de datos de fMRI con un olfatómetro compatible con MRI, selección de odorantes y una herramienta de software especial para el post-procesamiento de datos.

Abstract

El estudio del olfato humano es un campo altamente complejo y valioso con aplicaciones que van desde la investigación biomédica hasta la evaluación clínica. Actualmente, la evaluación de las funciones del sistema olfatorio central humano con resonancia magnética funcional (IRMf) sigue siendo un desafío debido a varias dificultades técnicas. Hay algunas variables significativas a tener en cuenta cuando se considera un método eficaz para cartografiar la función del sistema olfativo central usando fMRI, incluyendo la selección apropiada de odorantes, la interacción entre la presentación del olor y la respiración, y la anticipación potencial o la habituación a los odorantes. Una técnica fMRI olfativa relacionada con el evento y la respiración puede administrar con precisión los olorantes para estimular el sistema olfativo mientras se minimiza la interferencia potencial. Puede capturar con eficacia los onsets exactos de las señales de fMRI en la corteza olfativa primaria usando nuestro método del posprocesamiento de los datos. La técnica preSenta aquí un medio eficaz y práctico para generar resultados fMRI olfativos confiables. Tal técnica puede aplicarse en última instancia en el ámbito clínico como una herramienta de diagnóstico para enfermedades asociadas con la degeneración olfativa, incluyendo el Alzheimer y la enfermedad de Parkinson, a medida que comenzamos a comprender mejor las complejidades del sistema olfativo humano.

Introduction

Se entiende que el sistema olfativo humano es mucho más que un sistema sensorial porque el olfato también juega un papel importante en la regulación y las emociones homeostáticas. Clínicamente, se sabe que el sistema olfativo humano es vulnerable a los ataques de muchas enfermedades neurológicas prevalentes y trastornos psiquiátricos, como la enfermedad de Alzheimer, la enfermedad de Parkinson, el trastorno de estrés postraumático y la depresión ^{1 , 2 , 3 , 4 , 5} . En la actualidad, la resonancia magnética....

Protocol

El siguiente protocolo experimental siguió las directrices de la Junta de Revisión Institucional del Colegio de Medicina de la Universidad Estatal de Pensilvania, y el sujeto humano dio su consentimiento informado por escrito antes de participar en el estudio.

Nota: Para fines de demostración, se presenta un paradigma simple de estimulación de olores utilizando un olfatómetro compatible con MRI comercialmente disponible. Este paradigma ha demostrado ser eficaz en la reducción del efecto habituación y ha producido fiables fMRI olfatorio datos [ ^15] . Algunas etapas descritas en este protocolo pueden ser específicas ....

Results

La figura 1 muestra la configuración de la fMRI olfativa dentro y fuera de la sala del imán, teniendo en cuenta la compatibilidad con MR. La Figura 2a muestra un paradigma estándar de tiempo fijo, mientras que la Figura 2b demuestra un paradigma en el que el "disparador de respiración" permite la sincronización del suministro de olor y la inhalación.

Discussion

Los procedimientos experimentales deben ser considerados cuidadosamente y ejecutados correctamente para la recolección de datos fiables de activación olfativa. Los pasos críticos dentro del protocolo incluyen la implementación de un paradigma impulsado por la respiración para sincronizar el suministro de olor con la adquisición de imágenes, la preparación de concentraciones adecuadas de odorantes para controlar las respuestas psicofísicas, la configuración del olfatómetro con una señal de respiración estable y estable y.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Escáner de resonancia magnética 3T	Siemens		Cualquier escáner de resonancia magnética es aceptable.
Olfatómetro	Emerging Tech Trans, LLC		Cualquier olfatómetro con capacidades similares es aceptable.
Portador de odorante de 6 canales	Emerging Tech Trans, LLC
Revólver/aplicador	Emerging Tech Trans, LLC
Tubo de PTFE	Emerging Tech Trans, LLC
Caja convertidora TTL	Emerging Tech Trans, LLC
Cinturón sensor respiratorio	Emerging Tech Trans, LLC
Aceite de	lavandaGivaudan Flavors Corporation
1,2 propanodiol	Sigma	P6209
ONSET			www.pennstatehershey.org/web/nmrlab/resources/software/onset
SPM8	Centro Wellcome Trust de Neuroimagen, University College London, Londres, Reino Unido