呼気同期嗅覚計と脳シミュレーションを組み合わせて、皮質脊髄の興奮性と効果的な接続性に対する匂いの影響を研究

要約

この論文では、呼吸同期嗅覚計を使用して、ヒトの鼻呼吸に同期した匂い物質の提示中にシングルコイルおよびデュアルコイルの経頭蓋磁気刺激(TMS)をトリガーする方法について説明します。この組み合わせにより、心地よい匂いと不快な匂いが、特定の個人の皮質脊髄興奮性と脳に効果的な接続性にどのように影響するかを客観的に調査することができます。

要約

動物やヒトにおいて、嗅覚刺激が心地よい匂い物質に近づいたり、不快な匂いを避けたりするなどの運動行動を誘発することは広く認められています。最近、脳波検査と経頭蓋磁気刺激(TMS)を用いた研究により、ヒトの嗅覚系における処理と運動皮質における活動との間に強い関連性があることが実証されています。嗅覚と運動系の相互作用をよりよく理解し、以前の方法論的限界を克服するために、異なるヘドニック値を持つ匂い物質のランダムな順序表示を同期させる嗅覚計と、鼻呼吸位相によるTMS(シングルコイルおよびデュアルコイル)トリガーを組み合わせた新しい方法を開発しました。この方法により、皮質脊髄の興奮性の調節と、心地よい匂いと不快な匂いの知覚中に発生する可能性のある背外側前頭前野と一次運動皮質の間の効果的な同側接続を調べることができます。この方法の適用により、特定の参加者の匂い物質の快感値を客観的に識別できるようになり、脳の効果的な接続性と興奮性に対する匂い物質の生物学的影響を示します。さらに、これは、匂いの快楽性の変化と不適応な接近回避行動を示す可能性のある神経学的または神経精神障害のある患者の臨床研究への道を開く可能性があります。

概要

嗅覚刺激が自動反応や運動行動を誘発することは広く認められています。例えば、ヒトでは、陰性の匂いが始まってから500ミリ秒後に発生する回避運動反応(匂い源から遠ざかる)の存在が最近実証されています¹。Chalençon et al.(2022)は、フラスコから発せられる匂いを探索する人間の参加者が自由に動く様子を記録することで、運動行動(すなわち、鼻に近づく速度と匂い物質の入ったフラスコの引き抜き)が匂いの快^楽学と密接に関連していることを示しました2。さらに、嗅覚系における処理と運動皮質における活動との密接な関係は、最近、脳波計を用いてヒトで実証^{されています1。}具体的には、悪臭の発生から約350ms後に、一次運動野(M1)の上で、行動準備過程を反映することが知られている特定のミューリズムの非同期が観察され、その後まもなく行動的な後退運動^が観察されました1。嗅覚系と運動系の関係という考えを強める別の最近の研究では、心地よい匂い物質への曝露は、無^{臭状態と比較して}皮質脊髄の興奮性を高めることが示されました3。この研究では、シングルパルス経頭蓋磁気刺激(spTMS)をM1に適用して、匂い知覚中に筋電図(EMG)で末梢に記録されたターゲットの手の筋肉に運動誘発電位(MEP)を誘発しました。心地よい匂い物質へ....

プロトコル

以下のセクションで説明するすべての実験手順は、ヘルシンキ宣言に従って倫理委員会(CPP Ile de France VII、Paris、France、プロトコル番号2022-A01967-36)によって承認されています。すべての参加者は、研究登録前に書面によるインフォームドコンセントを提供しました。

1. 参加者募集

1. 包含/除外基準。
   1. 成人(18歳>)の参加者を含めます。国際的な専門家ガイドライン²³に従って、TMSの禁忌についてすべての参加者をスクリーニングします。
   2. 医療機器を埋め込んでいる参加者を除外します (例: 人工内耳、心臓ペースメーカーなど)、発作、頭痛、脳外傷、および神経活性薬の個人歴または家族歴。European Test of Olfactory Capabilities²⁴ に従って「無嗅覚症」と見なされる参加者を除外します。
2. 利き手: Edinburgh Handedness Inventory^{アンケート 25} によって評価された右利きを確認します。
   手記。皮質脊髄の興奮性と運動系の効果的な接続性を評価する研究では、右利きの参加者のみを募集することを強くお勧めします

ディスカッション

上記のプロトコルは、呼気同期嗅覚計とシングルコイルおよびデュアルコイルTMSの使用を組み合わせて、匂い物質の快楽的価値に応じて皮質脊髄の興奮性と効果的な接続性の変化を調査する新しい方法を説明しています。このセットアップにより、特定の参加者の匂い物質の快感値を客観的に識別し、脳の効果的な接続性と反応性に対する匂い物質の生物学的影響を示すことができます。こ?.......

資料

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