Method Article

Metoda fMRI do swobodnego oddychania do badania funkcji węchowych człowieka

DOI:

10.3791/54898

⸱

July 30th, 2017

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Center for NMR Research, Department of Radiology, Pennsylvania State University College of Medicine, 2Department of Neurosurgery, Pennsylvania State University College of Medicine

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Przedstawiamy techniczne wyzwania i rozwiązania dla uzyskania wiarygodnych danych z funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI) z centralnego układu węchowego człowieka. Obejmuje to specjalne rozważania dotyczące projektowania paradygmatu węchowego fMRI, opisy pozyskiwania danych fMRI za pomocą olfaktometru kompatybilnego z MRI, wybór substancji zapachowych oraz specjalne narzędzie programowe do przetwarzania końcowego danych.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Badanie ludzkiego węchu to bardzo złożona i cenna dziedzina o zastosowaniach od badań biomedycznych po ocenę kliniczną. Obecnie ocena funkcji centralnego układu węchowego człowieka za pomocą funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI) jest nadal wyzwaniem ze względu na szereg trudności technicznych. Istnieje kilka istotnych zmiennych, które należy wziąć pod uwagę przy rozważaniu skutecznej metody mapowania funkcji centralnego układu węchowego za pomocą fMRI, w tym właściwy dobór substancji zapachowych, interakcja między prezentacją zapachu a oddychaniem oraz potencjalne przewidywanie lub przyzwyczajenie się do substancji zapachowych. Związana ze zdarzeniem, wyzwalana oddychaniem technika węchowego fMRI może precyzyjnie podawać substancje zapachowe w celu stymulacji układu węchowego, jednocześnie minimalizując potencjalne zakłócenia. Może skutecznie uchwycić precyzyjne początki sygnałów fMRI w pierwotnej korze węchowej przy użyciu naszej metody przetwarzania końcowego danych. Przedstawiona tutaj technika zapewnia skuteczny i praktyczny sposób generowania wiarygodnych wyników fMRI węchowego. Taka technika może ostatecznie zostać zastosowana w sferze klinicznej jako narzędzie diagnostyczne chorób związanych ze zwyrodnieniem węchu, w tym choroby Alzheimera i Parkinsona, gdy zaczynamy lepiej rozumieć złożoność ludzkiego układu węchowego.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ludzki układ węchowy jest rozumiany jako znacznie więcej niż system sensoryczny, ponieważ węch również odgrywa ważną rolę w regulacji homeostazy i emocjach. Klinicznie wiadomo, że ludzki układ węchowy jest podatny na ataki wielu powszechnych chorób neurologicznych i zaburzeń psychicznych, takich jak choroba Alzheimera, choroba Parkinsona, zespół stresu pourazowego i depresja1,2,3,4,5. Obecnie funkcjonalny rezonans magnetyczny (fMRI) z kontrastem zależnym od poziomu tlenu we krwi (BOLD) jest najcenniejszą te....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Poniższy protokół eksperymentalny był zgodny z wytycznymi Institutional Review Board of the Pennsylvania State University College of Medicine, a człowiek wyraził pisemną świadomą zgodę przed udziałem w badaniu.

Uwaga: Dla celów demonstracji, przedstawiono prosty paradygmat stymulacji zapachu za pomocą dostępnego na rynku, kompatybilnego z MRI olfaktometru. Ten paradygmat okazał się skuteczny w zmniejszaniu efektu habituacji i dostarczył wiarygodnych danych węchowych fMRI15. Niektóre kroki opisane w tym protokole mogą być specyficzne dla typu używanego olfaktometru. Jednak każdy rodzaj sprzętu – domowego lub dostępneg....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Rysunek 1 pokazuje konfigurację węchowego fMRI wewnątrz i na zewnątrz pomieszczenia magnetycznego, biorąc pod uwagę kompatybilność MR. Rysunek 2a pokazuje standardowy paradygmat stałego czasu, podczas gdy Rysunek 2b pokazuje paradygmat, w którym "wyzwalacz oddychania" pozwala na synchronizację dostarczania zapachu i wdychania.

Regularny wzo.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Procedury eksperymentalne powinny być starannie przemyślane i prawidłowo wykonane w celu zebrania wiarygodnych danych dotyczących aktywacji węchowej. Kluczowe kroki w ramach protokołu obejmują wdrożenie paradygmatu wyzwalanego oddychaniem w celu synchronizacji dostarczania zapachu z akwizycją obrazu, przygotowanie odpowiednich stężeń substancji zapachowych w celu kontrolowania reakcji psychofizycznych, ustawienie olfaktometru z niezawodnym stabilnym sygnałem oddechowym i stałym przepływem powietrza oraz przetwarzanie dan.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Autorzy nie mają żadnych podziękowań.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Skaner MR 3TSiemensKażdy skaner MR jest dopuszczalny. 
OlfaktometrEmerging Tech Trans, LLCKażdy olfaktometr o podobnych możliwościach jest dopuszczalny
6-kanałowy nośnik nawaniaczaEmerging Tech Trans, LLC
Końcówka/aplikatorEmerging Tech Trans, LLC
Rurki PTFEEmerging Tech Trans, LLC
Skrzynka konwertera TTLEmerging Tech Trans, LLC
Pas czujnika oddechuEmerging Tech Trans, LLC
OlejeklawendowyGivaudan Flavors Corporation
1,2 propanediolSigmaP6209
POCZĄTEKwww.pennstatehershey.org/web/nmrlab/resources/software/onset
SPM8 Wellcome Trust Center for Neuroimaging, University College London, Londyn, Wielka Brytania 
.

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Doty, R. L., Reyes, P. F., Gregor, T. Presence of both odor identification and detection deficits in Alzheimer's disease. Brain Res Bull. 18 (5), 597-600 (1987).
  2. Hummel, T., et al. Olfactory FMRI in patients with Parkinson's disease. Front Integr Neuro....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Olfactory fMRIRespiration TriggeredOlfactory StimulationfMRI Data ProcessingOlfactometer SetupRespiration BeltONSET ProgramOlfactory CortexOdorant SelectionHabituation Effects

Related Articles