이 논문은 호흡 동기화 후각계를 사용하여 인간의 비강 호흡과 동기화된 냄새 제시 중에 단일 및 이중 코일 경두개 자기 자극(TMS)을 트리거하는 방법을 설명합니다. 이 조합을 통해 쾌적한 냄새와 불쾌한 냄새가 특정 개인의 피질 척수 흥분성과 뇌 효과적인 연결성에 어떤 영향을 미치는지 객관적으로 조사할 수 있습니다.
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방법 논문
호흡 동기화 후각계와 뇌 시뮬레이션을 결합하여 냄새가 피질 척수 흥분성 및 효과적인 연결성에 미치는 영향을 연구합니다.
이 논문에서
요약
초록
후각 자극은 동물과 인간에서 쾌적한 냄새 물질에 접근하고 불쾌한 냄새를 피하는 것과 같은 운동 행동을 유도한다는 것이 널리 받아들여지고 있습니다. 최근 뇌파 검사와 경두개 자기 자극(TMS)을 사용한 연구는 후각 시스템의 처리와 인간의 운동 피질 활동 사이에 강한 연관성이 있음을 입증했습니다. 후각과 운동 시스템 간의 상호 작용을 더 잘 이해하고 이전의 방법론적 한계를 극복하기 위해 우리는 쾌락 값이 다른 냄새 물질의 무작위 순서 표시와 비강 호흡 단계와 함께 트리거되는 TMS(단일 및 이중 코일)를 동기화하는 후각계를 결합한 새로운 방법을 개발했습니다. 이 방법을 사용하면 쾌적하고 불쾌한 냄새 인식 중에 발생할 수 있는 배외측 전전두엽 피질과 일차 운동 피질 사이의 피질 척수 흥분성 조절과 효과적인 동측 연결을 조사할 수 있습니다. 이 방법을 적용하면 주어진 참가자에서 냄새 물질의 쾌적성 값을 객관적으로 구별할 수 있으며, 이는 뇌의 효과적인 연결성 및 흥분성에 대한 냄새 물질의 생물학적 영향을 나타냅니다. 또한 이는 냄새 쾌락 변화와 부적응적 접근 회피 행동을 보일 수 있는 신경학적 또는 신경정신과 장애 환자에 대한 임상 조사를 위한 길을 열 수 있습니다.
서론
후각 자극이 자동 반응과 운동 행동을 유도한다는 것은 널리 받아들여지고 있습니다. 예를 들어, 인간의 경우, 부정적인 냄새가 시작된 후 500ms 후에 발생하는 회피 운동 반응(냄새 발생원에서 멀어지는 것)의 존재가 최근에 입증되었습니다1. Chalençon et al. (2022)은 플라스크에서 나오는 냄새를 탐색하는 자유롭게 움직이는 인간 참가자를 기록함으로써 운동 행동(즉, 코에 접근하는 속도와 냄새 물질이 포함된 플라스크의 빼기)이 냄새 쾌락과 밀접한 관련이 있음을 보여주었습니다2. 더욱이, 후각계의 처리와 운동 피질의 활동 사이의 밀접한 연관성은 최근 뇌파 검사(electroencephalography)를 사용하여 인간을 대상으로 입증되었다1. 구체적으로, 악취가 시작된 후 약 350ms 후, 행동 준비 과정을 반영하는 것으로 알려진 특정 뮤 리듬 비동기화가 일차 운동 피질(M1) 전반 및 내에서 관찰되었으며, 곧이어 행동적 역방향 움직임이 뒤따랐다1. 후각과 운동 시스템 사이의 관계에 대한 아이디어를 강화하는 또 다른 최근 연구는 쾌적한 냄새 물질에 노출되면 냄새가 없는 상태에 비해 피질 척수 흥분성이 증가한다는....
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프로토콜
다음 섹션에 설명된 모든 실험 절차는 헬싱키 선언에 따라 윤리 위원회(CPP Ile de France VII, Paris, France, 프로토콜 번호 2022-A01967-36)의 승인을 받았습니다. 모든 참가자는 연구 등록 전에 서면 동의서를 제공했습니다.
1. 참가자 모집
- 포함/제외 기준.
- 성인(> 18세) 참가자를 포함합니다. 국제 전문가 가이드라인23에 따라 TMS에 대한 금기 사항이 있는지 모든 참가자를 선별합니다.
- 이식된 의료 기기(예: 인공와우, 심장 박동기 등), 발작, 두통, 뇌 외상 및 신경성 약물의 개인 또는 가족력이 있는 참가자는 제외됩니다. European Test of Olfactory Capabilities24에 따라 "후각"으로 간주되는 참가자는 제외합니다.
- 손잡이: Edinburgh Handedness Inventory 설문지25에서 평가한 오른손잡이를 확인합니다.
메모. 피질척수뇌피질의 흥분성과 운동계의 효과적인 연결성을 평가하는 연구에서 오른손잡이 참가자만 ....
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결과
여기에 제시된 대표 데이터는 위의 단계별 프로토콜을 완료한 후 참가자의 녹음을 반영하여 우리가 예상할 수 있는 것에 대한 예비 통찰력을 제공합니다.
그림 2는 후각계 소프트웨어로 기록된 대표 참가자의 호흡 신호의 예를 보여줍니다. 호기기와 흡기기는 임계값을 넘을 때 잘 감지됩니다. 냄새는 만료 단계 임계값 직후에 트리거되고 5초 동안 확산됩니다. TMS 펄스는 흡기 위상 임계값 이후 지연(600ms)으로 트리거됩니다.
이 결과는 여기에서 개발된 방법이 인간의 코 호흡 단계에 따라 냄새 확산과 TMS 타이밍을 정확하게 동기화할 수 있음을 보여줍니다.
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토론
위의 프로토콜은 호흡 동기화 후각계와 단일 및 이중 코일 TMS를 결합하여 냄새 물질의 쾌락적 가치에 따라 피질척수 흥분성 및 효과적인 연결성의 변화를 조사하는 새로운 방법을 설명합니다. 이 설정을 통해 주어진 참가자의 냄새 물질의 쾌적성 값을 객관적으로 구별할 수 있으며, 이는 뇌의 효과적인 연결성 및 반응성에 대한 냄새 물질의 생물학적 영향을 나타냅니다. 이 프로토콜의 중요한 단계에는 TMS 매개변수(배치, 강도)와 후각계 매개변수(냄새 선택, 호흡기에 따른 타이밍)가 모두 포함됩니다.
후각계와 spTMS와 dsTMS의 조합은 사용자의 요구에 따라 다양한 방식으로 조정할 수 있으며 명확한 방법론적 이점이 있습니다. 서론에서 언급했듯이 두 가지 방법론적 측면은 후각과 운동 시스템 간의 상호 작용에 대한 기계론적 기초를 보다 심층적으로 조사하는 데 중요해 보였습니다. 첫 번째는 동일한 실험 단계 내에서 다른 냄새 조건(쾌적/불쾌/냄새 없음)을 나타낼 가능성이었습니다. 이것은 이제.......
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공개 사항
JB는 프랑스 생물 정신의학 및 신경정신약리학 협회(AFPBN), 유럽 뇌 자극 학회(ESBS)의 뇌 자극 섹션(STEP) 이사이며 CIHR(캐나다), ANR 및 PHRC(프랑스)로부터 뇌 자극 분야의 학술 연구 보조금을 보고하고 있습니다. 다른 저자는 공개할 것이 없습니다.
감사의 글
이 연구는 Fondation de France, Grant N°: 00123049/WB-2021-35902(J.B.와 N.M.이 받은 보조금)의 지원을 받았습니다. 저자들은 피에르 데니커 재단(Fondation Pierre Deniker)의 지원(C.N.이 받은 지원금)과 뉴로-이머전(Neuro-Immersion) 플랫폼 스태프들이 셋업을 설계하는 데 귀중한 도움을 준 것에 대해 감사의 뜻을 전한다.
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 수집 보드(8개 채널) | 내쇼날인스트루먼트 | NI USB-6009 | |
| 공기 압축기 | Jun-Air | 모델6-15 | |
| 알코올 준비 패드 | 모든 | ||
| 부티르산 | Sigma-Aldrich | B103500 | 음극 냄새 |
| 데스크탑 컴퓨터 | Dell | Latitude 3520 | |
| EMG 시스템 | Biopac 시스템 | MP150 | |
| Isoamyl acetate | Sigma-Aldrich | W205508 | 긍정적 인 |
| 냄새 비강 캐뉼라 | SEBAC France | O1320 | |
| 프로그래밍 가능한 펄스 발생기 | A.M.P.I | Master-8 | |
| 표면 전극 | Kendall Medi-trace | FS327 | |
| TMS 코일 (X2) | MagStim | D40 Alpha B.I. 코일 | |
| TMS 기계 | MagStim | Bistim2 | |
| 튜브 6mm x 20m | Radiospare | 686-2671 | 공압 연결 |
| USB-RS232 | Radiospare | 687-7806 | |
| U자형 튜브 | VS 기술 | VS110115 |
참고문헌
- 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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재인쇄 및 허가
