Questo documento descrive l'utilizzo di un olfattometro sincronizzato con il respiro per attivare la stimolazione magnetica transcranica (TMS) a bobina singola e doppia durante la presentazione dell'odorante sincronizzata con la respirazione nasale umana. Questa combinazione ci permette di indagare obiettivamente come gli odori piacevoli e sgradevoli influiscono sull'eccitabilità corticospinale e sulla connettività efficace del cervello in un determinato individuo.
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Articolo metodologico
Combinazione di un olfattometro sincronizzato con il respiro con la simulazione cerebrale per studiare l'impatto degli odori sull'eccitabilità corticospinale e sulla connettività efficace
In questo articolo
Sommario
Abstract
È ampiamente accettato che la stimolazione olfattiva suscita comportamenti motori, come avvicinarsi a odori gradevoli ed evitare quelli sgradevoli, negli animali e nell'uomo. Recentemente, studi che utilizzano l'elettroencefalografia e la stimolazione magnetica transcranica (TMS) hanno dimostrato un forte legame tra l'elaborazione nel sistema olfattivo e l'attività nella corteccia motoria negli esseri umani. Per comprendere meglio le interazioni tra il sistema olfattivo e quello motorio e per superare alcuni dei precedenti limiti metodologici, abbiamo sviluppato un nuovo metodo che combina un olfattometro che sincronizza la presentazione in ordine casuale di odoranti con diversi valori edonistici e l'attivazione del TMS (single- e dual-coil) con le fasi di respirazione nasale. Questo metodo consente di sondare le modulazioni dell'eccitabilità corticospinale e dell'effettiva connettività omolaterale tra la corteccia prefrontale dorsolaterale e la corteccia motoria primaria che potrebbe verificarsi durante la percezione di odori piacevoli e sgradevoli. L'applicazione di questo metodo consentirà di discriminare oggettivamente il valore di piacevolezza di un odorante in un dato partecipante, indicando l'impatto biologico dell'odorante sulla connettività efficace e sull'eccitabilità del cervello. Inoltre, questo potrebbe aprire la strada a indagini cliniche in pazienti con disturbi neurologici o neuropsichiatrici che possono presentare alterazioni edoniche olfattive e comportamenti disadattivi di evitamento dell'approccio.
Introduzione
È ampiamente accettato che la stimolazione olfattiva susciti reazioni automatiche e comportamenti motori. Ad esempio, nell'uomo, è stata recentemente dimostrata l'esistenza di una risposta motoria di evitamento (allontanarsi dalla fonte dell'odore) che si verifica 500 ms dopo l'insorgenza negativa dell'odore1. Registrando partecipanti umani che si muovevano liberamente mentre esploravano gli odori emanati dalle boccette, Chalençon et al. (2022) hanno dimostrato che i comportamenti motori (cioè la velocità di avvicinamento al naso e il ritiro della fiaschetta contenente l'odorante) sono strettamente legati all'edonica degli odori
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Protocollo
Tutte le procedure sperimentali descritte nelle sezioni seguenti sono state approvate da un Comitato Etico (CPP Ile de France VII, Parigi, Francia, numero di protocollo 2022-A01967-36) in conformità con la Dichiarazione di Helsinki. Tutti i partecipanti hanno fornito il consenso informato scritto prima dell'arruolamento nello studio.
1. Reclutamento dei partecipanti
- Criteri di inclusione/esclusione.
- Includi partecipanti adulti (> 18 anni). Effettuare lo screening di tutti i partecipanti per eventuali controindicazioni alla TMS secondo le linee guida internazionalidegli esperti 23.
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Risultati
I dati rappresentativi qui presentati riflettono le registrazioni dei partecipanti dopo aver completato il protocollo passo-passo di cui sopra per fornire una visione preliminare di ciò che potremmo aspettarci.
La Figura 2 mostra un esempio di segnali respiratori di un partecipante rappresentativo registrati con il software dell'olfattometro. Le fasi espiratorie e inspiratorie sono ben rilevate quando si superano le soglie. L'odorizzante viene attivato immediatame.......
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Discussione
Il protocollo di cui sopra descrive un nuovo metodo che combina l'uso di un olfattometro sincronizzato con il respiro con TMS a bobina singola e doppia per studiare i cambiamenti nell'eccitabilità corticospinale e nella connettività efficace a seconda del valore edonico degli odoranti. Questa configurazione consentirà di discriminare oggettivamente il valore di piacevolezza di un odorante in un dato partecipante, indicando l'impatto biologico dell'odorante sulla connettività e sulla reattività efficace del cervello. Le f.......
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Dichiarazioni
JB è membro del consiglio di amministrazione della Sezione di Stimolazione Cerebrale (STEP) dell'Associazione Francese di Psichiatria Biologica e Neuropsicofarmacologia (AFPBN), della Società Europea di Stimolazione Cerebrale (ESBS) e segnala borse di ricerca accademiche nel campo della stimolazione cerebrale da CIHR (Canada), ANR e PHRC (Francia). Altri autori non hanno nulla da rivelare.
Ringraziamenti
Questo lavoro è stato sostenuto dalla Fondation de France, Grant N°: 00123049/WB-2021-35902 (una sovvenzione ricevuta da J.B. e N.M.). Gli autori ringraziano la Fondation Pierre Deniker per il suo sostegno (sovvenzione ricevuta da C.N.) e lo staff della piattaforma Neuro-Immersion per il loro prezioso aiuto nella progettazione dell'allestimento.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Scheda di acquisizione (8 canali) | National Instrument | NI USB-6009 | |
| Compressore d'aria | Jun-Air | Model6-15 | |
| Tamponi per la preparazione dell'alcol | Qualsiasi | ||
| acido butirrico | Sigma-Aldrich | B103500 | Odorante negativo |
| Computer desktop | Dell | Latitude 3520 | |
| Sistema EMG | Biopac | MP150 | |
| Acetato di isoamile | Sigma-Aldrich | W205508 | Odorante positivo |
| Cannula nasale | SEBAC France | O1320 | |
| Generatore di impulsi programmabile | A.M.P.I | Elettrodi di superficie Master-8 | |
| Bobina Kendall Medi-trace | FS327 | ||
| TMS (X2) | Bobina MagStim | D40 Alpha B.I. | |
| Macchina TMS | MagStim | Bistim2 | |
| Tubo 6 mm x 20 m | Radiospare | 686-2671 | Connessione pneumatica |
| USB-RS232 | Radiospare | 687-7806 | |
| Tubi a forma di U | VS tecnologie | VS110115 |
Riferimenti
- Iravani, B., Schaefer, M., Wilson, D. A., Arshamian, A., Lundström, J. N. The human olfactory bulb processes odor valence representation and cues motor avoidance behavior. Proceedings of the National Academy of Sciences. 118 (42), e2101209118(2021).
- Chalençon, L., Thevenet, M., Noury, N., Bensafi, M., Mandairon, N.
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Ristampe e permessi
