Een vrije ademhaling fMRI methode om menselijke olfactieve functie te bestuderen

Summary

Wij presenteren de technische uitdagingen en oplossingen voor het verkrijgen van betrouwbare functionele magnetische resonantiebeeldvorming (fMRI) data van het menselijke centrale olfactorische systeem. Dit omvat speciale overwegingen in het olfactorisch fMRI-paradigma-ontwerp, beschrijvingen van fMRI-dataverzameling met een MRI-compatibele olfactometer, geurverdeling en een speciaal softwareprogramma voor data post-processing.

Abstract

De studie van menselijke vervloeking is een zeer complex en waardevol gebied met toepassingen, variërend van biomedisch onderzoek naar klinische evaluatie. Momenteel is evaluatie van de functies van het menselijke centrale olfactorische systeem met functionele magnetische resonantiebeeldvorming (fMRI) nog steeds een uitdaging vanwege technische problemen. Er zijn enkele significante variabelen om rekening te houden bij het overwegen van een effectieve methode voor het in kaart brengen van de functie van het centrale olfactorische systeem met behulp van fMRI, met inbegrip van de juiste reukstofselectie, de interactie tussen geurpresentatie en ademhaling, en mogelijke anticipatie of aanpassing aan geurstoffen. Een gebeurtenisgerelateerde, respiratie-geactiveerde olfactieve fMRI-techniek kan geurstoffen nauwkeurig aansturen om het olfactorische systeem te stimuleren, terwijl potentiële interferentie wordt beperkt. Het kan effectief vastleggen van de precieze aanvang van fMRI signalen in de primaire olfactieve cortex met behulp van onze data post-processing methode. De techniek voorafHier verzonden, biedt een efficiënte en praktische manier om betrouwbare olfactieve fMRI resultaten te genereren. Zo'n techniek kan uiteindelijk in het klinische rijk worden toegepast als een diagnostisch hulpmiddel voor ziektes die verband houden met olfactieve degeneratie, met inbegrip van de ziekte van Alzheimer en Parkinson, als we de complexiteit van het menselijke olfactorische systeem verder begrijpen.

Introduction

Het menselijke olfactorische systeem wordt veel meer begrepen dan een zintuiglijk systeem, omdat olfaction ook een belangrijke rol speelt bij homeostatische regulering en emoties. Klinisch is het menselijk olfactorische systeem bekend om kwetsbaar te zijn tegen aanvallen van veel voorkomende neurologische ziekten en psychiatrische stoornissen, zoals de ziekte van Alzheimer, de ziekte van Parkinson, posttraumatische stressstoornis en depressie ^{1 , 2 , 3 , 4 , 5} . Momenteel is functionele magnetische resonan....

Protocol

Het volgende experimentele protocol volgde de richtlijnen van de Institutional Review Board van de Pennsylvania State University College of Medicine, en het menselijk subject gaf schriftelijk geïnformeerde toestemming voor deelname aan de studie.

Opmerking: Voor het demonstratieproces wordt een simpel geurstimulatieparadigma gegeven met behulp van een in de handel verkrijgbare, MRI-compatibele olfactometer. Dit paradigma heeft bewezen effectief in het verminderen van het habituation effect en heeft betrouwbare olfactorische fMRI data ¹⁵ geproduceerd. Bepaalde stappen die in dit protocol zijn beschreven, kunnen spec....

Results

Figuur 1 toont de opstelling van olfactorische fMRI binnen en buiten de magneetkamer, rekening houdend met MR-compatibiliteit. Figuur 2a toont een standaard fix-timing paradigma, terwijl Figuur 2b een paradigma demonstreert waarbij de "respiratier trigger" de synchronisatie van geurafgifte en inhalatie mogelijk maakt.

Een regelm.......

Discussion

Experimentele procedures dienen zorgvuldig te worden overwogen en correct uitgevoerd te worden voor het verzamelen van betrouwbare, activeringsactivering data. De kritieke stappen in het protocol omvatten het implementeren van een ademhaling-triggered paradigma om de geurafgifte te synchroniseren met beeldverwerving, de juiste concentraties geurstoffen op te stellen om psychofysische reacties te regelen, de olfactometer op te zetten met een betrouwbaar stabiel ademhalingssignaal en een constante luchtstroom, en respirat.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
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