Um método de fmRI de respiração livre para estudar a função olfativa humana

Summary

Apresentamos os desafios técnicos e as soluções para a obtenção de dados confiáveis ​​de imagem por ressonância magnética funcional (fMRI) do sistema olfativo central humano. Isso inclui considerações especiais no projeto olfativo de paradigma de fMRI, descrições de aquisição de dados fMRI com um olfactômetro compatível com MRI, seleção de odorantes e uma ferramenta de software especial para pós-processamento de dados.

Abstract

O estudo da olfação humana é um campo altamente complexo e valioso com aplicações que vão desde a pesquisa biomédica até a avaliação clínica. Atualmente, a avaliação das funções do sistema olfativo central humano com ressonância magnética funcional (fMRI) ainda é um desafio devido a várias dificuldades técnicas. Existem algumas variáveis ​​significativas a serem consideradas quando se considera um método efetivo para mapear a função do sistema olfativo central usando fMRI, incluindo a seleção adequada de odorantes, a interação entre apresentação de odor e respiração, e potencial antecipação ou habituação de odorantes. Uma técnica de fMRI olfactiva desencadeada por eventos, relacionada ao evento, pode administrar com precisão odorantes para estimular o sistema olfativo, minimizando a interferência potencial. Ele pode efetivamente capturar os ataques precisos de sinais de fMRI no córtex olfativo primário usando nosso método de pós-processamento de dados. A técnica préAqui, fornece um meio eficiente e prático para gerar resultados confiáveis ​​de fMRI olfativos. Tal técnica pode, em última instância, ser aplicada no campo clínico como uma ferramenta de diagnóstico para doenças associadas à degeneração olfativa, incluindo a doença de Alzheimer e Parkinson, à medida que começamos a compreender melhor as complexidades do sistema olfativo humano.

Introduction

O sistema olfativo humano é entendido como muito mais do que um sistema sensorial porque o olfato também desempenha um papel importante na regulação homeostática e nas emoções. Clinicamente, o sistema olfativo humano é conhecido por ser vulnerável a ataques de muitas doenças neurológicas prevalentes e transtornos psiquiátricos, como doença de Alzheimer, doença de Parkinson, transtorno de estresse pós-traumático e depressão ^{1 , 2 , 3 , 4 , 5} . Atualmente, a ressonância magnética funcional (fMRI) com contras....

Protocol

O seguinte protocolo experimental seguiu as diretrizes do Conselho de Revisão Institucional da Faculdade de Medicina da Universidade Estadual da Pensilvânia, e o sujeito humano deu o consentimento informado por escrito antes de participar do estudo.

Nota: Para fins de demonstração, é apresentado um paradigma de estimulação de odor simples usando um olfactômetro compatível com MRI comercialmente disponível. Este paradigma mostrou-se efetivo na redução do efeito de habituação e produziu dados fiáveis ​​de fMRI olfativos ¹⁵ . Certas etapas descritas neste protocolo podem ser específicas para o tipo de olfactômetro usa....

Results

A Figura 1 demonstra a instalação da fMRI olfativa dentro e fora da sala de ímã, levando em consideração a compatibilidade de MR. A Figura 2a demonstra um paradigma de sincronismo fixo padrão, enquanto a Figura 2b demonstra um paradigma onde o "gatilho de respiração" permite a sincronização de entrega de odor e inalação.

Um padrão de resp.......

Discussion

Os procedimentos experimentais devem ser cuidadosamente considerados e executados corretamente para a coleta de dados confiáveis ​​de ativação olfativa. Os passos críticos dentro do protocolo incluem a implementação de um paradigma desencadeado pela respiração para sincronizar o fornecimento de odor com a aquisição da imagem, preparando concentrações adequadas de odorantes para controlar as respostas psicofísicas, estabelecendo o olfatômetro com sinal de respiração estável confiável e fluxo de ar constante e respiração .......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Scanner de RM 3T	Siemens		Qualquer scanner de RM é aceitável.
Olfatômetro	Emerging Tech Trans, LLC		Qualquer olfatômetro com capacidades semelhantes é aceitável.
Portador de odor de 6 canais	Emerging Tech Trans, LLC
Porta-objetivas/aplicador	Emerging Tech Trans, LLC
Tubulação de PTFE	Emerging Tech Trans, LLC
Caixa conversora TTL	Emerging Tech Trans, LLC
Correia do sensor respiratório	Emerging Tech Trans, LLC
Óleo de	lavandaGivaudan Flavors Corporation
1,2 propanodiol	Sigma	P6209
INÍCIO			www.pennstatehershey.org/web/nmrlab/resources/software/onset
SPM8	Wellcome Trust Center for Neuroimaging, University College London, Londres, Reino Unido