Name: Połączenie olfaktometru zsynchronizowanego z oddechem z symulacją mózgu w celu zbadania wpływu zapachów na pobudliwość korowo-rdzeniową i efektywną łączność (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-01-19T13:10:00.000+00:00
Duration: 6 min 13 s
Description: Poznaj metodę badania wpływu zapachów na pobudliwość korowo-rdzeniową przy użyciu olfaktometru zsynchronizowanego z oddechem i TMS. Technika ta umożliwia precyzyjną analizę interakcji między układem węchowym a motorycznym.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Ta praca była wspierana przez Fondation de France, Grant N°: 00123049/WB-2021-35902 (grant otrzymany przez J.B. i N.M.). Autorzy dziękują Fundacji Pierre Deniker za wsparcie (grant otrzymał C.N.) oraz pracownikom platformy Neuro-Immersion za cenną pomoc w projektowaniu układu.

Wszystkie procedury eksperymentalne opisane w następnych sekcjach zostały zatwierdzone przez Komisję Etyczną (CPP Ile de France VII, Paryż, Francja, numer protokołu 2022-A01967-36) zgodnie z Deklaracją Helsińską. Wszyscy uczestnicy wyrazili pisemną świadomą zgodę przed włączeniem do badania.
1. Rekrutacja uczestników
<ol>
	<li>Kryteria włączenia/wykluczenia.
	<ol>
		<li>Włączyć uczestników dorosłych (&#62; 18 lat). Przesiewowo ocenić wszystkich uczestników pod kątem przeciwwskazań do TMS zgodnie z międzynarodowymi wytycznymi ekspertów23.</li>
		<li>Wykluczyć uczestników z wszczepionymi urządzeniami medycznymi (np. implantem ślimakowym, rozrusznikiem serca itp.), osobistym lub rodzinnym wywiadem w kierunku napadów drgawkowych, bólów głowy, urazów mózgu oraz przyjmujących leki neuroaktywne. Wykluczyć uczestników uznanych za „anosmicznych” zgodnie z Europejskim Testem Zdolności Węchowych (European Test of Olfactory Capabilities)24.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Preferencja ręki: Sprawdzić praworęczność na podstawie kwestionariusza Edinburgh Handedness Inventory25. 
	&#8203;UWAGA. W badaniach oceniających pobudliwość korowo-rdzeniową oraz efektywną łączność w układzie ruchowym silnie zaleca się rekrutację wyłącznie osób praworęcznych26,27.</li>
	<li>Informacja i świadoma zgoda: Przekazać wszystkim uczestnikom podstawowe informacje o celach badania, procedurach i ryzyku zatwierdzone przez Komisję Etyczną oraz poprosić o podpisanie pisemnej świadomej zgody.</li>
</ol>
2. Procedura eksperymentalna
<ol>
	<li>Przygotowanie pacjenta: Poproś uczestnika o usiądnięcie na wygodnym krześle (typu fotel stomatologiczny) z obiema rękami rozluźnionymi i w pronacji. Umieść głowę uczestnika na podstawce pod brodę, aby zminimalizować ruchy głowy podczas stymulacji.</li>
	<li>Rejestracja elektromiograficzna
	<ol>
		<li>Przygotuj skórę uczestnika przed aplikacją elektrod, używając peelingu do lekkiego zrogowacenia obszarów oraz oczyszczając miejsca aplikacji elektrod za pomocą wacików nasączonych alkoholem.</li>
		<li>Przyłóż dwie jednorazowe elektrody rejestrujące srebro/chlorek srebra w montażu brzuszno-ścięgnistym mięśnia krótkiego odwodziciela palca V (FDI). Umieść elektrodę odniesienia na wyrostku rylcowatym kości łokciowej (Rysunek 1).</li>
		<li>Połącz elektrody z wzmacniaczem za pomocą kabli oraz z systemem akwizycji danych.</li>
		<li>Rejestruj sygnał EMG za pomocą systemu konwersji analogowo-cyfrowej (AD). Wzmocnij i filtruj sygnały EMG (wzmocnienie = 1000), stosując częstotliwość pasma przenoszenia od 10 Hz do 1 kHz. Cyfryzuj sygnał z częstotliwością próbkowania 2 000 Hz i zapisuj każdy plik EMG do późniejszej analizy offline.</li>
		<li>Sprawdź jakość sygnału wyświetlanego na ekranie komputera podłączonego do systemu akwizycji danych.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Pozycjonowanie cewki TMSM1.
	<ol>
		<li>Podłącz tę cewkę do stymulatora A (Rysunek 1).</li>
		<li>Załóż na głowę uczestnika ściśle przylegającą czapkę. Użyj centymetra do wykonania pomiarów nasion-inion, tragus-tragus oraz obwodu głowy w oparciu o standardowe punkty orientacyjne czaszki. Zidentyfikuj i zaznacz markerem wierzchołek czaszki w punkcie przecięcia linii środkowej strzałkowej (nasion-inion) i linii międzyusznej (tragus-tragus)28.</li>
		<li>Przyłóż stycznie do skóry pierwszą małą cewkę w kształcie ósemki (średnica wewnętrzna: 40 mm) nad domniemanym obszarem reprezentacji dłoni w lewej M1 (cewkaM1), który znajduje się 5 cm bocznie od wierzchołka, z uchwytem skierowanym do tyłu i na bok pod kątem 45° do linii środkowej strzałkowej, co skutkuje przepływem prądu w kierunku tył-przód (monofazowy przebieg prądu). Taka orientacja odpowiada maksymalnemu prądowi indukowanemu płynącemu w obrębie M129.</li>
		<li>Upewnij się, że rozmieszczenie cewkiM1 jest optymalne, zgodnie z najnowszymi międzynarodowymi zaleceniami30. Rozpocznij od podania kilku pojedynczych impulsów przy 30% maksymalnej mocy stymulatora (%MSO) i sprawdź, czy stymulacja wywołuje potencjał wywołany mięśniowy (MEP), rejestrowany przez system EMG i wyświetlany na ekranie komputera podłączonego do systemu akwizycji danych.
		<ol>
			<li>Jeśli nie obserwuje się widocznych odpowiedzi, stopniowo zwiększaj intensywność stymulacji (o kroki 5 %MSO), aż do zaobserwowania MEP. Następnie przetestuj cztery punkty wokół pierwszego miejsca, podając wiele impulsów. Wyznacz średnią amplitudę MEP od szczytu do szczytu dla każdego miejsca.</li>
			<li>Wybierz lokalizację, w której średnia amplituda MEP od szczytu do szczytu jest najwyższa. Jest to tzw. lokalizacja hotspot dla danego uczestnika30. Zaznacz położenie cewkiM1 na czapce, aby zapewnić prawidłowe rozmieszczenie cewki przez cały czas trwania eksperymentu.</li>
		</ol>
		</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Spoczynkowy próg motoryczny (rMT) i intensywności TMS
	<ol>
		<li>Wyznacz spoczynkowy próg motoryczny (rMT), definiowany jako intensywność TMS, która daje 50% prawdopodobieństwa wywołania MEP23,30.
		<ol>
			<li>Użyj dostępnego darmowego oprogramowania online (TMS Motor Threshold Assessment Tool, MTAT 2.1), które opiera się na szacowaniu parametrów metodą największej wiarygodności z wykorzystaniem strategii testowania sekwencyjnego29. Sekwencja stymulacji zawsze rozpoczyna się od intensywności ustawionej na 37 %MSO.</li>
			<li>Jeden badacz powinien trzymać cewkęM1, podczas gdy drugi wskazuje, czy amplituda MEP jest &#62; 0,05 mV. Algorytm predykcyjny określa następnie kolejną intensywność stymulacji do podania i zostaje zatrzymany po 20 stymulacjach, co zapewnia wystarczającą dokładność szacowania rMT zgodnie z wcześniejszymi badaniami31-34.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Ustaw %MSO dla impulsu warunkującego i impulsu testowego. Skorzystaj z wcześniej wyznaczonej wartości rMT uczestnika. 
		UWAGA: W niniejszym przypadku intensywność pierwszej stymulacji warunkującej (cewkaDLPFC) została ustawiona na 110% rMT19,20. Intensywność stymulacji testowej (cewkaM1) została ustawiona na 120% rMT, co nieco różni się od wcześniejszych badań, w których stosowano intensywność TS wywołującą MEP o wartości ~1 mV u wszystkich uczestników19,20. Taka stała intensywność od szczytu do szczytu występuje w bardzo różnych punktach krzywych rekrutacji wejście-wyjście ze względu na wysoką zmienność osobniczą odpowiedzi motorycznej35. Dlatego intensywność stymulacji mogła zostać zoptymalizowana, stosując 120% rMT u wszystkich osób.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Pozycjonowanie cewki TMSDLPFC
	<ol>
		<li>Podłącz tę cewkę do stymulatora B (Rysunek 1).</li>
		<li>Użyj niedawno zaktualizowanej heurystyki skórznej, aby zlokalizować region skóry odpowiadający lewej DLPFC36,37, w celu oszacowania pozycji drugiej małej cewki w kształcie ósemki (średnica wewnętrzna: 40 mm) nad DLPFC (cewkaDLPFC). Pobierz narzędzie obliczeniowe w arkuszu Excel online36 i wprowadź odległości nasion-inion oraz tragus-tragus i obwód głowy w centymetrach jako dane wejściowe. Wyznacz odległości XLA i YLA bezpośrednio na głowie uczestnika.</li>
		<li>Przyłóż stycznie do skóry cewkęDLPFC nad domniemaną lokalizacją lewej DLPFC, z uchwytem skierowanym w dół i na bok pod kątem -45° do linii środkowej strzałkowej. Zaznacz położenie cewkiDLPFC na czapce, aby zapewnić prawidłowe rozmieszczenie cewki przez cały czas trwania eksperymentu. 
		UWAGA: Ta metoda celowania oparta na pomiarach skóry dla lokalizacji zarówno cewkiM1, jak i cewkiDLPFC nie jest optymalna. W rzeczywistości wiadomo, że jest ona mniej dokładna niż metoda neuronawigacji stosowana do celowania w interesujące obszary mózgu na podstawie indywidualnych anatomicznych obrazów rezonansu magnetycznego (MRI) w sekwencji T138.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Opóźnienie między impulsami warunkującym a testowym: Ustaw to opóźnienie na 10 ms w generatorze impulsów. 
	UWAGA: W niniejszym przypadku opóźnienie jest stałe i wynosi 10 ms w oparciu o wcześniejsze badania wykazujące wpływ hamujący z lewej DLPFC na lewą M1 w tym interwale19,20. Ten efekt hamujący obserwowany przy 10 ms wynika prawdopodobnie z aktywacji jąder podstawy poprzez projekcje DLPFC do przedniego SMA, wywierając tym samym pośredni wpływ na M139. Opóźnienie można dostosować w kodzie zgodnie z potrzebami użytkownika. Na przykład dłuższy interwał między stymulacjami (tj. 25 ms) mógłby zostać użyty do zbadania polisynaptycznych pośrednich obwodów korowo-podkorowo-korowych łączących DLPFC z M119. Ponadto wykazano zróżnicowane wpływy ułatwiające/hamujące przy użyciu ppTMS w dwóch miejscach między wieloma obszarami kory, z interwałami od 1 ms do 150 ms40,41. Zatem możliwość regulacji interwału otwiera szeroki zakres możliwości dla przyszłych badań naukowych.</li>
	<li>Ustawienia olfaktometru
	<ol>
		<li>Wybierz substancje zapachowe o przyjemnych i nieprzyjemnych wartościach hedonicznych. Rozcieńcz wcześniej poszczególne substancje zapachowe w oleju mineralnym, aby uzyskać izointensywną percepcję. 
		UWAGA: W niniejszym przypadku wybór i stężenie substancji zapachowych (tj. octanu izoamylu i kwasu masłowego rozcieńczonych odpowiednio do stężeń 0,6% i 0,11% obj. obj.) oparto na wcześniejszych badaniach naszej grupy z wykorzystaniem tego samego układu olfaktometru i tych samych substancji zapachowych42,43. Badanie pilotażowe potwierdziło, że zapachy pozytywne i negatywne nie różniły się pod względem intensywności, lecz miały przeciwstawne wartości hedoniczne. W warunkach kontrolnych (tj. brak substancji zapachowej) uczestnikowi dostarczany jest tylko przepływ powietrza.</li>
		<li>Napisz kod do podawania substancji zapachowych. Dla każdej próby określ całkowity czas trwania próby, substancję zapachową do podania, natężenie przepływu kontrolera zapachów (w mililitrach na minutę), natężenie przepływu regulatora powietrza nośnego (w mililitrach na minutę) oraz natężenie przepływu regulatora ssącego. 
		UWAGA: Kolejność podawania zapachów (pozytywny, negatywny, brak zapachu) może być randomizowana. W niniejszym przypadku każda próba trwa 12 s. Kolejność podawanych zapachów została spseudorandomizowana. Dodatkowo, na podstawie eksperymentu pilotażowego, natężenie przepływu kontrolera zapachów ustawiono na 200 mL/min, natężenie przepływu regulatora powietrza nośnego na 500 mL/min, a natężenie przepływu regulatora ssącego na 100 mL/min.</li>
		<li>Umieść kaniulę nosową w pobliżu nozdrzy uczestnika, aby mierzyć oddychanie nosowe. Poleć uczestnikowi oddychanie normalnie przez nos.</li>
		<li>Włącz przenośną sprężarkę powietrza, obudowę olfaktometru oraz komputer z oprogramowaniem. Sprawdź wszystkie połączenia kablowe (Rysunek 1). 
		UWAGA: Olfaktometr użyty w obecnym badaniu został szczegółowo opisany w poprzedniej publikacji44, jednak został tutaj zmodyfikowany, aby umożliwić wyzwalanie TMS z zmiennymi opóźnieniami po wykryciu początku inspiracji. W skrócie, urządzenie składa się z kilku modułów, w tym 1) źródła powietrza i systemu uzdatniania powietrza pochodzącego z przenośnej sprężarki, 2) systemu stymulacji obejmującego urządzenia elektroniczne i pneumatyczne, 3) własnoręcznie wykonanej głowicy mieszającej sprzężonej z systemem podawania, który umożliwia dyfuzję substancji zapachowych w nosie uczestnika, 4) sensorycznego systemu oddechowego, który wyzwala olfaktometr zgodnie z pomiarem oddychania nosowego za pomocą kaniuli nosowej oraz 5) systemowego sterowania oprogramowaniem44.</li>
		<li>Kalibracja: Przejdź do fazy kalibracji (ok. 20 s), która pozwala na skalibrowanie sygnału oddechowego uczestnika i dostosowanie progów detekcji faz wydechu i wdechu. W tym oprogramowaniu faza wydechu jest dodatnia, a faza wdechu ujemna.</li>
		<li>Oceny hedoniczne i intensywność zapachów: Podaj dwie substancje zapachowe w losowej kolejności i poproś uczestników o ocenę wartości hedonicznej i intensywności każdego zapachu na wizualnych skalach analogowych od 1 „wcale nieprzyjemny” do 9 „wyjątkowo przyjemny” oraz od 1 „wcale nieintensywny” do „wyjątkowo intensywny”.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Łączenie olfaktometru i TMS: Ustaw opóźnienie między detekcją fazy wdechu a wyzwalaczem wysyłającym TMS na 600 ms. 
	UWAGA: Ustawienie opóźnienia jest istotne i musi zostać określone zgodnie z literaturą i potrzebami użytkownika. W niniejszym protokole opóźnienie ustawiono na 600 ms, co według badań odpowiada maksymalnej świadomej reprezentacji percepcyjnej zapachów45. W warunkach TMS z pojedynczym impulsem wyzwalacz ten natychmiast aktywuje stymulator A, a impuls jest podawany przez cewkę umieszczoną w lewej M1, aby wywołać nieuwarunkowany MEP. W warunkach TMS z dwiema cewkami wyzwalacz ten jest wysyłany do dwóch różnych urządzeń (poprzez dwa kable koncentryczne połączone rozdzielaczem T): pierwszy natychmiast aktywuje stymulator B i impuls warunkujący jest podawany przez cewkę umieszczoną w lewej DLPFC; drugi jest odbierany przez generator impulsów, który umożliwia wprowadzenie stałego opóźnienia przed aktywacją stymulatora A, dostarczając tym samym stymulację testową przez cewkę umieszczoną w lewej M1, aby wywołać uwarunkowany MEP (Rysunek 1).</li>
</ol>
<img alt="Rycina 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65714/65714fig01.jpg" /> 
Rycina 1: Układ eksperymentalny. Pogrubione linie reprezentują połączenia pneumatyczne. Kompresor powietrza jest podłączony do olfaktometru w celu generowania różnych przepływów powietrza. Regulator kontroluje ciśnienie, a wejściowy przepływ powietrza jest kierowany do 3 kanałów (poprzez 3 regulatory masy): jeden do transportera powietrza (niebieska linia), jeden do systemu aspiracyjnego (brązowa linia) w celu oczyszczania i pomocy w kontrolowaniu czasu stymulacji oraz ostatni do substancji zapachowych44. Dwie rurki w kształcie litery U zawierają substancje zapachowe (zielona: przyjemne; czerwona: nieprzyjemne), w których są one kondycjonowane pod ciśnieniem w stanie pary nasyconej, co zapewnia przepływ powietrza zapachowego o stabilnej intensywności w czasie. Głowica mieszająca służy do mieszania strumieni powietrza czystego i zapachowego. Przepływ powietrza (zapachowego lub czystego) jest dostarczany do nozdrzy za pomocą dwóch rurek (szare linie) przymocowanych do kaniuli nosowej, która jest również wykorzystywana do rejestracji oddychania nosowego (fioletowa linia). Na podstawie sygnału oddechowego, natychmiast po wykryciu fazy wdechu, dla warunku spTMS wyzwalacz jest wysyłany do generatora impulsów służącego do ustawienia opóźnienia (tutaj: 10 ms), a następnie do stymulatora TMS A połączonego z cewką CoilM1 aplikowaną nad lewą reprezentacją mięśni ręki w M1, podczas gdy stymulator TMS B jest wyłączony. Dla warunku dsTMS wyzwalacz jest natychmiast wysyłany do stymulatora TMS B połączonego z cewką CoilDLPFC aplikowaną nad lewym DLPFC, a generator impulsów jest wykorzystywany do ustawienia opóźnienia (tutaj: 10 ms) przed uruchomieniem stymulatora TMS A połączonego z cewką CoilM1. Sygnał oddechowy oraz amplituda MEP rejestrowane przez system EMG są zapisywane przez oprogramowanie zainstalowane na komputerze PC. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65714/65714fig01large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tej ryciny.</a>
3. Pomiary
<ol>
	<li>Uruchom specjalnie przygotowany skrypt kodujący w oprogramowaniu olfaktometru (patrz krok 2.7.2), aby podać wszystkie kombinacje spTMS i dsTMS wraz z zapachami przyjemnymi, nieprzyjemnymi oraz brakiem zapachu w losowej kolejności. 
	&#8203;UWAGA: W tym przypadku dla każdego warunku zarejestrowano 20 prób (łącznie 120 prób). Eksperyment podzielono na 6 bloków po 20 prób każdy. Liczbę prób dla każdego warunku można zmienić zgodnie z potrzebami użytkownika.</li>
</ol>
4. Analizy danych
<ol>
	<li>Dla każdego uczestnika, warunku i próby wyekstrahuj amplitudę MEP od szczytu do szczytu. Można to zrobić przy użyciu jednego z dostępnych online otwartoźródłowych zestawów narzędzi (Toolboxes)46,47.</li>
	<li>Znormalizuj dane, obliczając stosunek MEP, który wyraża MEP wywołane stymulacją testową w próbach dsTMS w stosunku do MEP wywołanych stymulacją testową w próbach spTMS12. Wykonaj tę czynność oddzielnie dla każdego uczestnika i dla każdego warunku zapachowego (tj. brak zapachu, zapach pozytywny i zapach negatywny). Po przeprowadzeniu tej procedury interpretuj wyniki w następujący sposób: stosunki MEP powyżej 1 wskazują na wpływ facylitujący DLPFC na M1, natomiast stosunki MEP poniżej 1 wskazują na wpływ hamujący DLPFC na M1.</li>
</ol>

Effect of Odor on Brain Excitability Assessed by a Breath-Synchronized Olfactometer

JB jest członkiem zarządu Sekcji Stymulacji Mózgu (STEP) Francuskiego Towarzystwa Psychiatrii Biologicznej i Neuropsychofarmakologii (AFPBN), Europejskiego Towarzystwa Stymulacji Mózgu (ESBS) i zgłasza granty na badania naukowe w dziedzinie stymulacji mózgu od CIHR (Kanada), ANR i PHRC (Francja). Inni autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Powyższy protokół opisuje nowatorską metodę łączącą wykorzystanie olfaktometru zsynchronizowanego z oddechem z jedno- i dwucewkowym TMS w celu zbadania zmian w pobudliwości korowo-rdzeniowej i skutecznej łączności w zależności od wartości hedonicznej substancji zapachowych. Taka konfiguracja pozwoli na obiektywne rozróżnienie wartości przyjemnego zapachu u danego uczestnika, wskazując biologiczny wpływ odorantu na efektywną łączność i reaktywność mózgu. Krytyczne etapy tego protokołu obejmują zarówno parametry TMS (rozmieszczenie, intensywność), jak i parametry olfaktometryczne (dobór odorantu, czas w stosunku do faz oddechowych).
To połączenie spTMS i dsTMS z olfaktometrem może być dostosowywane na wiele sposobów, w zależności od potrzeb użytkownika, i ma wyraźne zalety metodologiczne. Jak wspomniano we wprowadzeniu, dwa aspekty metodologiczne wydawały się kluczowe dla bardziej dogłębnego zbadania mechanistycznych podstaw interakcji między układem węchowym i motorycznym. Pierwszym z nich była możliwość przedstawienia różnych warunków zapachowych (przyjemny/nieprzyjemny/brak zapachu) w ramach tej samej fazy eksperymentalnej. Jest to obecnie wykonalne, ponieważ możliwe jest określenie na zasadzie próby po próbie, który środek zapachowy będzie dostarczany pacjentowi ze stałą intensywnością. Jest to kluczowy punkt, ponieważ pozwala na wyeliminowanie systematycznych wewnątrzosobniczych zmian amplitudy MEP w obrębie i pomiędzy blokami bodźców, obserwowanych w poprzednich badaniach, nawet przy stosunkowo długich odstępach międzybodźcowych48,49.
Rzeczywiście, zastosowanie impulsu TMS do M1 pozwala na ilościowe określenie obserwowanych zmian w pobudliwości korowo-rdzeniowej z niezaprzeczalną dokładnością czasową. Jednak bardzo wiele czynników może modulować pobudliwość korowo-rdzeniową i należy je w jak największym stopniu kontrolować. Na przykład prosty fakt dobrowolnego wdechu lub wydechu (aktu motorycznego) modyfikuje pobudliwość korowo-rdzeniową nieoddechowych mięśni palców50.
Drugą była możliwość kontrolowania i synchronizacji kilku czynników z fazami oddechowymi. Należą do nich dokładny czas trwania i czas dyfuzji zapachu do uczestników oraz czas impulsu TMS. Co ważniejsze, te różne parametry mogą być modyfikowane zgodnie z potrzebami użytkownika, otwierając drogę do przyszłych badań.
Przedstawiona tu metoda otwiera drogę do szerokiego zakresu przyszłych badań i szerszych pytań z zakresu węchu. Po pierwsze, w żadnym badaniu nie zbadano jeszcze czasowej precyzji modulacji pobudliwości korowo-rdzeniowej w odpowiedzi na bodziec węchowy. Czy modulacja ta jest bardzo wczesna (tj. przed pojawieniem się percepcyjnych reprezentacji zapachowych, szacowanych na okres od 300 ms do 500 ms po wystąpieniu zapachu45), czy późniejsza (tj. gdy reprezentacje zapachów są rozszerzane na większe obszary związane z przetwarzaniem emocjonalnym, semantycznym i pamięciowym45)? Czy czas zmian pobudliwości korowo-rdzeniowej jest taki sam w zależności od hedonicznej wartości zapachu? Nieprzyjemne zapachy, takie jak ból, często sygnalizują potencjalne niebezpieczeństwo, wywołują szybszą reakcję w celu szybkiego uniknięcia lub ucieczki od negatywnych sytuacji51,52, a tym samym modulują pobudliwość korowo-rdzeniową wcześniej niż pozytywne zapachy. Pozostaje to jednak w sferze spekulacji. Dostarczając impuls TMS w różnym czasie po wystąpieniu zarówno pozytywnych, jak i negatywnych zapachów i porównując zmiany w pobudliwości korowo-rdzeniowej, obecny protokół może odpowiedzieć na to pytanie. Ponadto, chociaż niniejszy protokół koncentrował się na modulacji pobudliwości korowo-rdzeniowej poprzez celowanie w M1, technika TMS, ze względu na wysoką rozdzielczość czasową, może być również wykorzystywana do badania związków przyczynowo-skutkowych między mózgiem a zachowaniem i przebiegu w czasie innych obszarów podczas procesów węchowych, ze względu na jej wysoką rozdzielczość czasową53. Podobnie, w obecnym protokole, oceniliśmy skuteczną łączność między DLPFC a M1, ponieważ w literaturze istnieją dowody na to, że modulacje tej łączności mogą wystąpić podczas percepcji zapachu. Jednak inne sieci korowo-korowe lub korowo-podkorowo-korowe mogą być modulowane podczas procesów węchu lub kontroli motorycznej, a łączność w tych sieciach można łatwo ocenić za pomocą tej nowej metody. Jedyną zmianą byłoby wtedy położenie cewek w kierunku docelowych obszarów kory mózgowej. Na przykład wykazano, że kora oczodołowo-czołowa jest zaangażowana w kodowanie wartości hedonicznej zapachu i percepcji zapachu54, a niedawne badanie TMS w dwóch miejscach wykazało, że obszar ten ma hamujący wpływ na M1 w spoczynku12. Badanie zmian w efektywnej łączności między korą oczodołowo-czołową a M1 podczas percepcji pozytywnych i negatywnych zapachów jest interesującym kierunkiem badań dla lepszego zrozumienia mechanizmów stojących za interakcjami między układami węchowymi i motorycznymi.
Ponadto metoda ta proponuje nowy sposób wiarygodnej oceny hedonicznej percepcji zapachu w sposób niewerbalny lub świadomy. Może to utorować drogę do badań klinicznych mających na celu zrozumienie nieprawidłowych interakcji między procesami w układzie węchowym i motorycznym. Na przykład obecna metoda może być stosowana u pacjentów z zaburzeniami neuropsychiatrycznymi, takimi jak duże zaburzenie depresyjne (MDD), które wiąże się ze zmianami w funkcji węchowych, w tym hedoniczną percepcją zapachów i nieadaptacyjnym podejściem oraz zachowaniamiunikającymi. Ponadto, ponieważ wykazano, że lewy DLPFC jest hipoaktywny u pacjentów z MDD56, a łączność DLPFC-M1 jest modulowana podczas zachowań unikania zbliżania się19, połączenie TMS i olfaktometru może być obiecującym potencjalnym narzędziem do wyjaśnienia neurofizjologicznych wskaźników dysfunkcyjnej łączności między DLPFC a M1 u pacjentów z MDD. Wyniki neurofizjologiczne mogą być następnie skorelowane z symptomatologią kliniczną, taką jak nasilenie depresji lub wynik anhedonii węchowej, zdefiniowany jako zmniejszona zdolność do odczuwania przyjemności, występujący u pacjentów z MDD57. Wreszcie, jeśli nieprawidłowości w skutecznej łączności zostaną ujawnione u tych pacjentów przy użyciu przedstawionej tutaj metody i skorelują z objawami klinicznymi, dwumiejscowy TMS może być wielokrotnie stosowany do neuromodulacji łączności DLPFC-M1 i poprawy objawów klinicznych, protokół zwany sparowaną stymulacją korowo-korową58,59.
Chociaż obecna metoda i wyniki stanowią dowód słuszności koncepcji dla przyszłych badań nad mechanizmami neuronalnymi leżącymi u podstaw interakcji między układem węchowym i motorycznym, należy wspomnieć o pewnych ograniczeniach i rozważaniach. Po pierwsze, aby zwiększyć wiarygodność i odtwarzalność pomiarów, docelowe obszary mózgu powinny być dokładnie oparte na obszarach anatomicznych i funkcjonalnych (dotyczy to zwłaszcza celu DLPFC). Po drugie, jak wspomniano powyżej i jak wykazano w modelowaniu obliczeniowym pola E, metoda celowania oparta na skórze głowy stosowana do pozycjonowania cewek jest nieoptymalna w porównaniu ze wskazówkami MRI60. Aby zmaksymalizować dokładność i precyzję pozycjonowania TMS, należy zastosować system neuronawigacji, który jednocześnie rejestruje głowę pacjenta i skan strukturalnego rezonansu magnetycznego (MRI) oraz zapewnia informacje zwrotne w czasie rzeczywistym na temat położenia cewki38. Ponadto wykazano, że obliczeniowa dozymetria pola E zapewnia bardziej wydajną i ukierunkowaną stymulację poprzez określenie indywidualnego umiejscowienia cewki, które maksymalizuje dostarczanie pola E do określonego celu w mózgu61. Trzeci punkt, który należy wziąć pod uwagę przy interpretacji wyników związanych z amplitudą MEP. Rzeczywiście, wiadomo, że amplituda MEP odzwierciedla wewnętrzne różne wejścia neuronalne do komórek korowo-rdzeniowych, w tym elementów transkorowych, oraz aktywność puli neuronów ruchowych rdzenia 62,63,64. W związku z tym modulacja pobudliwości korowo-rdzeniowej i skuteczna łączność obserwowana podczas ekspozycji na przyjemny zapach zapewnia częściowy obraz bardziej złożonych sieci nadrdzeniowych i rdzeniowych, które mogą być zaangażowane w modulację amplitudy MEP. Wyniki należy interpretować z ostrożnością.

Powszechnie przyjmuje się, że stymulacja węchowa wywołuje automatyczne reakcje i zachowania motoryczne. Na przykład u ludzi wykazano istnienie reakcji motorycznej unikania (odchylanie się od źródła zapachu) występującej 500 ms po wystąpieniu negatywnego zapachu1. Rejestrując swobodnie poruszających się uczestników badających zapachy wydobywające się z kolb, Chalençon i in. (2022) wykazali, że zachowania motoryczne (tj. szybkość zbliżania się do nosa i wycofywanie kolby zawierającej środek zapachowy) są ściśle związane z hedonizmem zapachów2. Co więcej, ścisły związek między przetwarzaniem w układzie węchowym a aktywnością w korze ruchowej został niedawno wykazany u ludzi za pomocą elektroencefalografii1. W szczególności, około 350 ms po wystąpieniu negatywnych zapachów, zaobserwowano specyficzną desynchronizację rytmu mu, o której wiadomo, że odzwierciedla procesy przygotowania do działania, nad i w obrębie pierwszorzędowej kory ruchowej (M1), po której wkrótce nastąpił behawioralny ruch do tyłu1. Inne niedawne badanie wykazało, że narażenie na przyjemny zapach zwiększa pobudliwość korowo-rdzeniową w porównaniu ze stanem braku zapachu3. W tym badaniu zastosowano jednopulsacyjną przezczaszkową stymulację magnetyczną (spTMS) do M1 w celu wywołania potencjału wywołanego silnikiem (MEP) w docelowym mięśniu ręki, rejestrowanego obwodowo za pomocą elektromiografii (EMG) podczas percepcji zapachu. Ekspozycja na przyjemny zapach była zapewniana pasywnie przez paski papieru nasączone czystym olejkiem eterycznym z bergamotki i umieszczone na metalowym uchwycie pod nosem3. W tym kontekście nie jest jasne, czy ułatwienie pobudliwości korowo-rdzeniowej wynika z przyjemnej stymulacji zapachowej, czy też z niespecyficznych efektów behawioralnych, takich jak wąchanie i zaciskanie zębów4,5. Co więcej, nadal nie wiadomo, w jaki sposób nieprzyjemny zapach moduluje pobudliwość M1 badaną przez TMS.
Podsumowując, podkreśla to potrzebę opracowania metody, która oferuje następujące zalety w porównaniu z istniejącymi technikami używanymi w poprzednich badaniach3,6: (1) losowe wybieranie różnych warunków zapachowych (przyjemny/nieprzyjemny/brak zapachu) w ramach tej samej fazy eksperymentalnej, (2) precyzyjna synchronizacja prezentacji zapachu i czasu TMS zgodnie z fazami oddychania przez nos człowieka (wdech i wydech) podczas badania układu motorycznego.
TMS może być również używany jako narzędzie do badania interakcji korowo-korowych, zwanych również efektywną łącznością, między wieloma obszarami korowymi a M1 z wysoką rozdzielczością czasową7,8,9,10,11,12. W tym przypadku używamy paradygmatu TMS z dwoma miejscami (dsTMS), w którym stymulacja pierwszego warunkowania (CS) aktywuje docelowy obszar kory mózgowej, a stymulacja drugiego testu (TS) jest stosowana na M1 za pomocą innej cewki w celu wywołania MEP. Wpływ CS jest oceniany przez normalizację amplitudy kondycjonowanego MEP (warunek dsTMS) do amplitudy bezwarunkowego MEP (warunek spTMS)13. Następnie ujemne wartości współczynnika wskazują na supresyjne interakcje korowo-korowe, podczas gdy dodatnie wartości współczynnika wskazują na ułatwiające interakcje korowo-korowe między dwoma stymulowanymi obszarami. Paradygmat dsTMS daje zatem wyjątkową okazję do zidentyfikowania natury (tj. ułatwiającej lub tłumiącej), siły i modulacji skutecznej łączności między wstępnie aktywowanym obszarem a M1. Co ważne, interakcje korowo-korowe odzwierciedlają złożoną równowagę między ułatwianiem a tłumieniem, która może być modulowana w różnych stanach czasowych i psychicznych lub zadaniach7,14.
O ile nam wiadomo, stosunkowo nowy paradygmat dsTMS nigdy nie był używany do badania interakcji korowo-korowych podczas percepcji zapachu o różnych wartościach hedonicznych. Jednak badania neuroobrazowe wykazały, że narażenie na przyjemne i nieprzyjemne zapachy wywołuje zmiany w połączeniach w obszarach zaangażowanych w emocje, podejmowanie decyzji i kontrolę działania, w tym w dodatkowym obszarze motorycznym, przedniej korze obręczy i grzbietowo-bocznej korze przedczołowej (DLPFC)15,16. Rzeczywiście, DLPFC jest kluczowym węzłem pośredniczącym w kontroli emocjonalnej, przetwarzaniu sensorycznym i wyższych aspektach kontroli motorycznej, takich jak procesy przygotowawcze17,18,19. Ponadto zarówno badania na ludziach, jak i na zwierzętach dostarczyły dowodów na to, że DLPFC ma zróżnicowane projekcje neuronalne do M117,18,20,21,22. W zależności od kontekstu, te projekcje DLPFC mogą ułatwiać lub hamować aktywność M17,19,20. W związku z tym wydaje się możliwe, że skuteczna łączność między DLPFC i M1 jest modulowana podczas prezentacji zapachu i że przyjemne i nieprzyjemne substancje zapachowe rekrutują oddzielone sieci korowe, co prowadzi do zróżnicowanego wpływu na łączność DLPFC-M1.
Tutaj proponujemy nową metodę odpowiednią do metodologicznie rygorystycznego badania modulacji pobudliwości korowo-rdzeniowej i efektywnej łączności, które mogą wystąpić podczas percepcji przyjemnych i nieprzyjemnych zapachów, a wszystko to dostarczane w synchronizacji z ludzkim oddechem przez nos.

<table><tbody><tr><td>Tablica akwizycyjna (8 kanałów)&nbsp;</td><td>Instrument krajowy</td><td>NI USB-6009&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Sprężarka powietrza</td><td>Jun-Air&nbsp;</td><td>Model6-15</td><td></td></tr><tr><td>Podkładki nasączone alkoholem</td><td>Dowolny</td><td></td><td></td></tr><tr><td>kwas masłowy</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>B103500</td><td>Ujemny nazapach</td></tr><tr><td>Komputer stacjonarny</td> System EMG <td>Dell</td><td>Latitude 3520</td><td></td></tr> System <tr><td></td><td>Biopac</td><td>MP150</td><td></td></tr><tr><td>Octan izoamylu</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>W205508</td><td>Pozytywny zapach</td></tr><tr><td>Kaniula nosowa</td><td>SEBAC France</td><td>O1320</td><td></td></tr><tr><td>Programowalny generator impulsów</td><td>A.M.P.I</td><td>&nbsp; Master-8</td><td></td></tr><tr><td>Elektrody powierzchniowe</td><td>Cewka Kendall Medi-trace</td><td>FS327</td><td></td></tr><tr><td>TMS (X2)</td><td>Cewka MagStim</td><td>D40 Alpha B.I.&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Maszyna TMS</td><td>MagStim</td><td>Bistim2</td><td></td></tr><tr><td>Rura 6 mm x 20 m</td><td>Radiospare</td><td>686-2671</td><td>Przyłącze pneumatyczne</td></tr><tr><td>USB-RS232</td><td>Radiospare</td><td>687-7806</td><td></td></tr><tr><td>Rurki w kształcie litery U</td><td>VS technologies VS110115</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

połączenie olfaktometru zsynchronizowanego z oddechem z symulacją mózgu w celu zbadania wpływu zapachów na pobudliwość korowo-rdzeniową i efektywną łączność

Combining a Breath-Synchronized Olfactometer with Brain Simulation to Study the Impact of Odors on Corticospinal Excitability and Effective Connectivity

Powszechnie przyjmuje się, że stymulacja węchowa wywołuje zachowania motoryczne, takie jak zbliżanie się do przyjemnych zapachów i unikanie nieprzyjemnych, u zwierząt i ludzi. Niedawne badania z wykorzystaniem elektroencefalografii i przezczaszkowej stymulacji magnetycznej (TMS) wykazały silny związek między przetwarzaniem w układzie węchowym a aktywnością kory ruchowej u ludzi. Aby lepiej zrozumieć interakcje między układem węchowym a motorycznym oraz przezwyciężyć niektóre z wcześniejszych ograniczeń metodologicznych, opracowaliśmy nową metodę łączącą olfaktometr, który synchronizuje prezentację w kolejności losowej zapachów o różnych wartościach hedonicznych oraz wyzwalanie TMS (pojedyncza i podwójna cewka) z fazami oddychania przez nos. Metoda ta pozwala na badanie modulacji pobudliwości korowo-rdzeniowej i efektywnej łączności ipsilateralnej między grzbietowo-boczną korą przedczołową a pierwszorzędową korą ruchową, które mogą wystąpić podczas przyjemnej i nieprzyjemnej percepcji zapachu. Zastosowanie tej metody pozwoli na obiektywne rozróżnienie wartości przyjemnej substancji zapachowej u danego uczestnika, wskazując biologiczny wpływ substancji zapachowej na efektywną łączność i pobudliwość mózgu. Ponadto może to utorować drogę do badań klinicznych u pacjentów z zaburzeniami neurologicznymi lub neuropsychiatrycznymi, którzy mogą wykazywać hedoniczne zmiany zapachowe i nieprzystosowawcze zachowania unikające zbliżania się.

Przedstawione tutaj reprezentatywne dane odzwierciedlają pomiary dokonane u uczestników po wykonaniu powyższego protokołu krok po kroku, aby zapewnić wstępny wgląd w oczekiwane wyniki.
Rysunek 2&#160; przedstawia przykład reprezentatywnych sygnałów oddechowych uczestnika zarejestrowanych za pomocą oprogramowania olfaktometru. Fazy wydechowa i wdechowa są prawidłowo wykrywane w momencie przekroczenia progów. Podanie substancji zapachowej następuje natychmiast po przekroczeniu progu fazy wydechu i trwa przez 5 s. Impuls TMS jest wyzwalany z opóźnieniem (600 ms) po przekroczeniu progu fazy wdechu.
Wynik ten pokazuje, że opracowana w niniejszej pracy metoda pozwala na precyzyjną synchronizację dyfuzji substancji zapachowych oraz czasu stymulacji TMS zgodnie z fazami oddychania przez nos u ludzi.
<img alt="Rysunek 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65714/65714fig02.jpg" /> 
Rysunek 2: Przykład surowych danych z zapisów oddechowych dla reprezentatywnego uczestnika. Fazę wydechu wykrywa się w momencie przekroczenia progu (oznaczonego czerwoną linią). Fazę wdechu wykrywa się w momencie przekroczenia progu (oznaczonego niebieską linią). Podanie substancji zapachowej następuje natychmiast po przekroczeniu progu fazy wydechu i trwa przez 5 s, co obrazuje zielona linia. Impuls TMS jest wyzwalany z opóźnieniem (600 ms) po przekroczeniu progu fazy wdechu. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65714/65714fig02large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tego rysunku.</a>
Rysunek 3 przedstawia wyniki uzyskane z zapisów EMG mięśnia FDI prawej dłoni (zapisy MEP) w zależności od warunków (spTMS i dsTMS) oraz wartości hedonicznych zapachów (brak zapachu, zapach pozytywny i zapachy negatywne) dla reprezentatywnego uczestnika. Amplituda szczyt-szczyt MEP wywołanych przez spTMS (Rysunek 3A) oraz przez dsTMS (Rysunek 3B) zmieniała się w zależności od wartości hedonicznej zapachu. Po normalizacji wyników (Rysunek 3C) wszystkie stosunki MEP są mniejsze niż 1, co wskazuje na efekt hamujący lewego DLPFC na lewe M1. Wynik ten dowodzi, że opracowana tutaj metoda pozwala na badanie modulacji pobudliwości kortykospinalnej i konektywności efektywnej, które występują podczas percepcji przyjemnych i nieprzyjemnych zapachów, przy czym wszystkie bodźce są dostarczane w sposób zsynchronizowany z ludzkim oddychaniem przez nos. Wyniki te mają charakter wstępny i wymagają dalszych badań, aby wyciągnąć wnioski na temat specyficznego wpływu wartości hedonicznych zapachów na pobudliwość kortykospinalną i konektywność efektywną.
<img alt="Rycina 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65714/65714fig03.jpg" /> 
Rycina 3: Przykład typowych surowych zapisów z prawego mięśnia FDI uczestnika. (A) warunek spTMS z dodatnim zapachem (zielony), ujemnym zapachem (pomarańczowy) oraz warunki bez zapachu (szary).&#160;(B)&#160;warunek dsTMS z dodatnim zapachem (zielony), ujemnym zapachem (pomarańczowy) oraz warunki bez zapachu (szary). (C)&#160;Stosunki MEP uzyskane po procedurze normalizacji dla reprezentatywnego uczestnika. Trzy stosunki MEP są poniżej 1, co wskazuje na hamujący wpływ DLPFC na M1. Surowe ślady MEP reprezentują zapis z pojedynczej próby. Wykresy słupkowe przedstawiają średnią, odchylenie standardowe oraz indywidualną wartość MEP z 20 prób uzyskanych w każdym warunku. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65714/65714fig03large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>

Ten artykuł opisuje użycie olfaktometru zsynchronizowanego z oddechem do wyzwalania jedno- i dwucewkowej przezczaszkowej stymulacji magnetycznej (TMS) podczas prezentacji zapachu zsynchronizowanej z ludzkim oddechem przez nos. Ta kombinacja pozwala nam obiektywnie zbadać, jak przyjemne i nieprzyjemne zapachy wpływają na pobudliwość korowo-rdzeniową i efektywną łączność mózgową u danej osoby.

Połączenie olfaktometru zsynchronizowanego z oddechem z symulacją mózgu w celu zbadania wpływu zapachów na pobudliwość korowo-rdzeniową i efektywną łączność

It is widely accepted that olfactory stimulation elicits motor behaviors, such as approaching pleasant odorants and avoiding unpleasant ones, in animals ...

Tutaj naszym celem jest zbadanie związku między węchem a układem motorycznym w mózgu. Jesteśmy szczególnie zainteresowani zbadaniem, jakie przyjemne i nieprzyjemne zapachy wpłyną na dostępność korowo-rdzeniową i skuteczną łączność zarówno w normalnym, jak i patologicznym stanie. Badanie mechanistycznych podstaw węchowo-motorycznych interakcji wymaga starannego rozważenia dwóch aspektów metodologicznych.Po pierwsze, konieczne jest dostarczenie różnych warunków węchowych w tej samej fazie eksperymentalnej. Po drugie, wymagana jest precyzyjna kontrola i synchronizacja stymulacji węchowej i TMS z fazami oddechowymi. Przedstawiamy nową metodę przeznaczoną do rygorystycznych badań modulacji korowo-rdzeniowej, pobudliwości i efektywnej łączności, które mogą wystąpić podczas percepcji przyjemnych i nieprzyjemnych zapachów.Wszystkie stymulacje są dostarczane synchronicznie z oddychaniem przez nos człowieka. Metoda ta utorowała drogę do badań klinicznych, w ramach których badano nieprawidłowe interakcje między układem węchowym a ruchowym. Obecnie stosujemy te metody u pacjentów z zaburzeniami psychicznymi, które są związane ze zmianami w adonicznym postrzeganiu zapachów i nieprzystosowawczym podejściem lub zachowaniami unikającymi.Na początek poproś uczestnika, aby usiadł na wygodnym krześle z obiema rękami rozluźnionymi i pronującymi. Przed nałożeniem elektrody przygotuj skórę uczestnika, używając peelingu złuszczającego, aby delikatnie zetrzeć obszary. Oczyść obszary wacikami nasączonymi alkoholem, w których zostaną zastosowane elektrody.Następnie nałóż na srebro, jednorazowe elektrody rejestrujące chlorek srebra za pomocą montażu ścięgna brzucha dla pierwszego grzbietowego mięśnia międzykostnego. Umieść elektrodę uziemiającą na wyrostku rylcowatym kości łokciowej. Podłącz elektrody do amplifier za pomocą.Zintegruj system z systemem akwizycji danych. Rejestruj sygnał EMG i oceń jakość sygnału wyświetlanego na ekranie podłączonym do systemu akwizycji danych. Następnie podłącz cewkę TMS M1 do stymulatora A.Następnie załóż ciasno dopasowaną nasadkę na głowę uczestnika. Użyj taśmy mierniczej, aby wykonać pomiary nasion-inion, tragus-tragus i obwodu głowy w oparciu o standardowe punkty orientacyjne czaszki. Zidentyfikuj wierzchołek skóry głowy na przecięciu linii środkowej strzałkowej i międzyustnej i zaznacz go długopisem.Następnie umieść pierwszą małą cyfrę ósemki stycznie do skóry głowy. Nad przypuszczalnym obszarem dłoni lewego M1, który znajduje się pięć centymetrów w bok od wierzchołka. Następnie podłącz cewkę TMS DLPFC do stymulatora B.Użyj zaktualizowanej heurystyki skóry głowy, aby zlokalizować obszar skóry głowy odpowiadający lewemu DLPFC. Oszacuj położenie drugiej małej cewki ósemkowej nad DLPFC. Pobierz narzędzie do obliczania arkuszy kalkulacyjnych Excel online.Wprowadź odległości nasion-inion i tragus-tragus oraz obwód głowy w centymetrach. Zgłaszaj odległości XLA i YLA bezpośrednio na głowie uczestnika. Umieść cewkę TMS DLPFC stycznie do skóry głowy nad przypuszczalną lewą lokalizacją DLPFC.Z uchwytem skierowanym w dół i na bok pod kątem minus 45 stopni do środkowej linii strzałkowej. Zaznacz umieszczenie cewki TMS DLPFC na nasadce, aby zapewnić prawidłowe umieszczenie cewki przez cały czas trwania eksperymentu. Następnie umieść kaniulę nosową olfaktometru w pobliżu nozdrzy uczestnika, aby zmierzyć oddychanie przez nos.Poinstruuj uczestnika, aby oddychał normalnie przez nos. Włącz przenośną sprężarkę powietrza, obudowę miernika olfaktometru i komputer zawierający oprogramowanie. Sprawdź wszystkie połączenia kablowe.Przejdź do fazy kalibracji przez 20 sekund, aby dostosować progi wykrywania fazy wydechowej i wdechowej. Uruchom niestandardowy skrypt powlekania w oprogramowaniu miernika węchu. Dostarczanie wszystkich kombinacji spTMS i dsTMS z przyjemnymi i nieprzyjemnymi zapachami oraz bez zapachów występujących w przypadkowej kolejności.Reprezentatywny wykres sygnałów oddechowych wykazał, że faza wydechowa i wdechowa są wykrywane po przekroczeniu progu. Środek zapachowy wyzwalał się natychmiast po progu fazy wydechowej, a impuls TMS wyzwalany z opóźnieniem po progu fazy wdechowej. Wykazanie, że metoda ta może precyzyjnie zsynchronizować dyfuzję zapachu i czas TMS zgodnie z fazami oddychania przez nos człowieka.Zapisy EMG i MEP z odpowiednich mięśni FDI wykazały, że szczytowa amplituda górna MEP wywołana przez spTMS i dsTMS różniła się w zależności od hedonistycznej wartości nawaniacza. Po znormalizowaniu wyników okazało się, że wszystkie wskaźniki MEP były poniżej jednego. Wskazujące na supresyjne działanie lewego DLPFC na lewy M1.

combining-breath-synchronized-olfactometer-with-brain-simulation-to

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neuronauka

Niniejszy artykuł przedstawia protokoły obrazowania wrodzonych sygnałów optycznych oraz sygnałów autofluorescencji flawoprotein w celu mapowania aktywności wywołanej zapachami na powierzchni opolpacha u myszy.

Obrazowanie aktywności wywołanej zapachami w opoliach myszy z wykorzystaniem sygnałów odbicia optycznego i autofluorescencji

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.

Metoda fMRI do swobodnego oddychania do badania funkcji węchowych człowieka

Użycie olfaktometru do bezpośredniego prezentowania substancji zapachowych otwiera ekscytujące możliwości dla badaczy pamięci węchowej. W niniejszej pracy omówiono zagadnienia związane z tą metodologią w odniesieniu do wcześniej opublikowanego eksperymentu dotyczącego pamięci zależnej od kontekstu węchowego.

Pamięć zależna od kontekstu węchowego: bezpośrednia prezentacja substancji zapachowych

System Kontrolowanego Przenikania Zapachu to prosta, przenośna, tania metoda dostarczania zapachu do testów węchowych i treningu. Jest zbudowany z nawaniacza zatrzymanego na materiale adsorpcyjnym i umieszczonego w przepuszczalnym worku polimerowym, umożliwiającym kontrolowane uwalnianie oparów nawaniacza w czasie.

Systemy kontrolowanego przenikania naśladującego zapach do treningu węchowego i testów terenowych

Protokół ten opisuje konstrukcję olfaktometru do eksperymentów z zachowaniami węchowymi go/no-go. Instrukcje krok po kroku wraz ze zdjęciami są dostarczane, aby zapewnić pomyślną konstrukcję olfaktometru. Dołączone są również informacje dotyczące rozwiązywania problemów napotkanych podczas procesu.

Konstruowanie olfaktometru do badań zachowań węchowych gryzoni

Przedstawiamy niskokosztową metodę projektowania i budowy lekkiego systemu przedwzmacniacza montowanego na głowie (headstage), który umożliwia jednoczesną rejestrację i stymulację aktywności neuronalnej. Urządzenie to można uszczelnić, aby umożliwić jego zastosowanie u zwierząt pływających.

Projekt i konstrukcja kostuktywnego headstage'a do jednoczesnej stymulacji i rejestracji aktywności neuronalnej w labiryncie wodnym

W niniejszym artykule omawiamy metodologię oraz kwestie istotne dla łączenia TMS i fMRI w celu zbadania wpływu stymulacji mózgu na sieć stanu spoczynkowego.

Połączenie przezczaszkowej stymulacji magnetycznej i fMRI w celu zbadania sieci aktywności spoczynkowej (Default Mode Network)

Opisano procedury rejestracji danych EEG o wysokiej gęstości oraz danych o kierunku spojrzenia podczas zadań poznawczych opartych na grach komputerowych. Wykorzystanie gry wideo do prezentacji zadań poznawczych zwiększa trafność ekologiczną bez utraty kontroli eksperymentalnej.

Łączenie eksperymentów behawioralnych opartych na grach komputerowych z wysokogęstościowym EEG i podczerwienią do śledzenia spojrzenia

Niniejszy raport demonstruje technikę mechanicznej izolacji pojedynczych żywych neuronów z zachowaniem przytwierdzonych boutonów presynaptycznych. Neurony poddane wibrodysocjacji charakteryzują się zaletami takimi jak szybki czas przygotowania, doskonała kontrola farmakologiczna oraz usprawniona stabilizacja potencjału błonowego (space-clamp) bez wpływu komórek sąsiednich. Metoda ta może być wykorzystywana do obrazowania elementów synaptycznych oraz rejestracji metodą patch-clamp.

Wibrodysocjacja neuronów z plastrów mózgu gryzoni w celu badania transmisji synaptycznej i obrazowania terminali presynaptycznych

Opisujemy protokół znakowania in vivo węchowych neuronów czuciowych za pomocą elektroporacji, a następnie konfokalnego skanowania laserowego lub mikroskopii wielofotonowej w celu wizualizacji morfologii neuronów i ich rozwoju w czasie.

Układ węchowy jako model do badania wzorców wzrostu i morfologii aksonów in vivo

Poznaj metodę badania wpływu zapachów na pobudliwość korowo-rdzeniową przy użyciu olfaktometru zsynchronizowanego z oddechem i TMS. Technika ta umożliwia precyzyjną analizę interakcji między układem węchowym a motorycznym.

Połączenie olfaktometru zsynchronizowanego z oddechem z symulacją mózgu w celu zbadania wpływu zapachów na pobudliwość korowo-rdzeniową i efektywną łączność (Wideo) | JoVE Journal

Połączenie olfaktometru zsynchronizowanego z oddechem z symulacją mózgu w celu zbadania wpływu zapachów na pobudliwość korowo-rdzeniową i efektywną łączność

Przeglądaj więcej filmów