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

Riepilogo

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.

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

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

1. Criteri di inclusione/esclusione.
   1. Includi partecipanti adulti (> 18 anni). Effettuare lo screening di tutti i partecipanti per eventuali controindicazioni alla TMS secondo le linee guida internazionali^{degli esperti 23}.

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........

Materiali

Name	Company	Catalog Number	Comments
Acquisition board (8 channels)	National Instrument	NI USB-6009
Air compressor	Jun-Air	Model6-15
Alcohol prep pads	Any
Butyric acid	Sigma-Aldrich	B103500	Negative odorant
Desktop computer	Dell	Latitude 3520
EMG system	Biopac System	MP150
Isoamyl acetate	Sigma-Aldrich	W205508	Positive odorant
Nasal cannula	SEBAC France	O1320
Programmable pulse generator	A.M.P.I	Master-8
Surface electrodes	Kendall Medi-trace	FS327
TMS coil (X2)	MagStim	D40 Alpha B.I. coil
TMS machine	MagStim	Bistim2
Tube 6 mm x 20 m	Radiospare	686-2671	Pneumatic connection
USB-RS232	Radiospare	687-7806
U-shaped tubes	VS technologies	VS110115