Une méthode FMRI à respiration libre pour étudier la fonction olfactive humaine

Summary

Nous présentons les défis techniques et les solutions pour obtenir des données fiables d'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMF) à partir du système olfactif central humain. Cela inclut des considérations spéciales dans la conception olfactive du paradigme fMRI, des descriptions de l'acquisition de données fMRI avec un olfactomètre compatible avec l'IRM, une sélection d'odorant et un outil logiciel spécial pour le post-traitement des données.

Abstract

L'étude de l'olfaction humaine est un domaine très complexe et précieux avec des applications allant de la recherche biomédicale à l'évaluation clinique. Actuellement, l'évaluation des fonctions du système olfactif central humain avec imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMF) est toujours un défi en raison de plusieurs difficultés techniques. Il existe des variables importantes à prendre en considération lorsqu'on envisage une méthode efficace pour cartographier la fonction du système olfactif central en utilisant l'IRMF, y compris la sélection appropriée des odeurs, l'interaction entre la présentation des odeurs et la respiration, et l'anticipation potentielle ou l'habituation des odorants. Une technique d'IRFF olfactif déclenchée par l'événement et activée par la respiration peut administrer avec précision des odorants pour stimuler le système olfactif tout en minimisant les interférences potentielles. Il peut effectivement capturer les signaux précis des signaux de fMRI dans le cortex olfactif primaire en utilisant notre méthode de post-traitement de données. La technique préIci fournit un moyen efficace et pratique de générer des résultats olfactifs fMRI fiables. Une telle technique peut finalement être appliquée dans le domaine clinique comme outil de diagnostic pour les maladies associées à la dégénérescence olfactive, y compris la maladie d'Alzheimer et la maladie de Parkinson, alors que nous commençons à mieux comprendre les complexités du système olfactif humain.

Introduction

Le système olfactif humain est bien plus qu'un système sensoriel car l'olfaction joue également un rôle important dans la régulation et les émotions homéostatiques. Cliniquement, le système olfactif humain est connu pour être vulnérable aux attaques de nombreuses maladies neurologiques et de troubles psychiatriques prévalents, tels que la maladie d'Alzheimer, la maladie de Parkinson, le syndrome de stress post-traumatique et la dépression ^{1 , 2 , 3 , 4 , 5} . À l'heure actuelle, l'imager....

Protocol

Le protocole expérimental suivant a suivi les lignes directrices du Conseil d'examen institutionnel du Collège de médecine de l'Université d'État de Pennsylvanie, et le sujet humain a donné son consentement éclairé par écrit avant de participer à l'étude.

Remarque: Aux fins de la démonstration, un paradigme de stimulation de l'odeur simple en utilisant un olfactomètre compatible avec l'IRM disponible dans le commerce est présenté. Ce paradigme s'est révélé efficace pour réduire l'effet d'habituation et a produit des données fiables sur l'IRFF olfactives ¹⁵ . Certaines étapes ....

Results

La figure 1 démontre la mise en place de fMRI olfactif à l'intérieur et à l'extérieur de la salle magnétique, en tenant compte de la compatibilité MR. La figure 2a démontre un paradigme de synchronisation fixe standard, tandis que la figure 2b démontre un paradigme où le "déclencheur de respiration" permet la synchronisation de la distribution d'odeurs et de l'inhalation.

Discussion

Les procédures expérimentales devraient être soigneusement examinées et exécutées correctement pour la collecte de données d'activation olfactive fiables. Les étapes critiques du protocole comprennent la mise en place d'un paradigme déclenché par la respiration pour synchroniser la distribution des odeurs avec l'acquisition de l'image, préparer des concentrations appropriées d'odorants pour contrôler les réponses psychophysiques, mettre en place l'olfactomètre avec un signal de respiration stable.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Scanner IRM 3T	Siemens		Tout scanner IRM est acceptable.  ;
Olfactomètre	Emerging Tech Trans, LLC		Tout olfactomètre ayant des capacités similaires est acceptable.
Transporteur d’odorant à 6 canaux	Emerging Tech Trans, LLC
Embout nasal/applicateur	Emerging Tech Trans, LLC
Tube PTFE	Emerging Tech Trans, LLC
Boîtier de conversion TTL	Emerging Tech Trans, LLC
Ceinture de capteur respiratoire	Emerging Tech Trans, LLC
Huile de	lavandeGivaudan 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, Londres, Royaume-Uni.