Un metodo fMRI a respirazione libera per studiare la funzione olfattiva umana

Summary

Presentiamo le sfide e le soluzioni tecniche per ottenere dati affidabili di risonanza magnetica (fMRI) dal sistema olfattivo centrale umano. Ciò include considerazioni particolari nel design del paradigma fMRI olfattivo, descrizioni dell'acquisizione dati fMRI con olfattometro compatibile con MRI, selezione di odori e uno speciale strumento software per la successiva elaborazione dei dati.

Abstract

Lo studio dell'olfazione umana è un campo altamente complesso e prezioso con applicazioni che vanno dalla ricerca biomedica alla valutazione clinica. Attualmente, la valutazione delle funzioni del sistema olfattivo centrale umano con la risonanza magnetica funzionale (fMRI) è ancora una sfida a causa di numerose difficoltà tecniche. Ci sono alcune variabili significative da prendere in considerazione quando si considera un metodo efficace per mappare la funzione del sistema olfattivo centrale usando la fMRI, compresa la corretta selezione di odori, l'interazione tra la presentazione dell'odore e la respirazione e la potenziale anticipazione o l'abitudine agli odoranti. Una tecnica fMRI olfattiva a trigger respiratorio può accuratamente amministrare odoranti per stimolare il sistema olfattivo, minimizzando la potenziale interferenza. Può catturare efficacemente i precisi onseti dei segnali fMRI nella corteccia olfattiva primaria usando il nostro metodo di post-elaborazione dei dati. La tecnica preTrasmesso qui fornisce un mezzo efficace e pratico per generare risultati affidabili di olfattivi fMRI. Tale tecnica può infine essere applicata nel campo clinico come strumento diagnostico per le malattie associate alla degenerazione olfattiva, tra cui la malattia di Alzheimer e di Parkinson, mentre cominciamo a comprendere ulteriormente le complessità del sistema olfattivo umano.

Introduction

Il sistema olfattivo umano è inteso come molto più di un sistema sensoriale perché l'olfatto svolge un ruolo importante nella regolazione e nelle emozioni omeostatiche. Clinicamente, il sistema olfattivo umano è noto per essere vulnerabile agli attacchi di molte malattie neurologiche prevalenti e disturbi psichiatrici, come la malattia di Alzheimer, la malattia di Parkinson, il disturbo post-traumatico e la depressione ^{1 , 2 , 3 , 4 , 5} . Attualmente, la funzione di risonanza magnetica funzionale (fMRI....

Protocol

Il seguente protocollo sperimentale seguiva le linee guida del consiglio di revisione istituzionale del Pennsylvania State University College of Medicine e il soggetto umano ha dato consenso informato scritto prima di partecipare allo studio.

Nota: allo scopo di dimostrare, viene presentato un semplice paradigma di stimolazione dell'odore utilizzando un olfattometro compatibile con MRI in commercio. Questo paradigma si è dimostrato efficace nel ridurre l'effetto di abitudine e ha prodotto dati olfattivi fMRI affidabili ¹⁵ . Alcuni passaggi descritti in questo protocollo possono essere specifici per il tipo ....

Results

La Figura 1 mostra la messa a punto di fMRI olfattiva all'interno e all'esterno della sala magnetica, tenendo conto della compatibilità MR. La Figura 2a mostra un paradigma di fermo temporale standard, mentre la Figura 2b mostra un paradigma in cui il "trigger di respirazione" consente la sincronizzazione della consegna dell'olfatto e dell'inalazione.

Discussion

Le procedure sperimentali devono essere considerate con attenzione e eseguite correttamente per la raccolta di dati di attivazione olfattivi affidabili. I passi critici del protocollo includono l'implementazione di un paradigma innescato dalla respirazione per sincronizzare l'erogazione con l'acquisizione di immagini, la preparazione di adeguate concentrazioni di odoranti per il controllo delle risposte psicofisiche, l'impostazione dell'olfattometro con un segnale di respirazione stabile affidabile e.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Scanner MR 3T	Siemens		Qualsiasi scanner MR è accettabile.
Olfattometro	Emerging Tech Trans, LLC		Qualsiasi olfattometro con capacità simili è accettabile.
Portaodorante a 6 canali	Emerging Tech Trans, LLC
Revolver/applicatore	Emerging Tech Trans, LLC
Tubo in PTFE	Emerging Tech Trans, LLC
Scatola di conversione TTL	Emerging Tech Trans, LLC
Cintura per sensori respiratori	Emerging Tech Trans, LLC
Olio	di lavandaGivaudan Flavors Corporation
1,2 propandiolo	Sigma	P6209
ONSET			www.pennstatehershey.org/web/nmrlab/resources/software/onset
SPM8	Wellcome Trust Center for Neuroimaging, University College London, Londra, Regno Unito