Dowiedz się, jak zapach jest przetwarzany w mózgu

Streszczenie: Informacje o zapachu w mózgu nie miały związku z percepcją na wczesnych etapach przetwarzania, ale gdy percepcja pojawiła się później, nieprzyjemne zapachy były przetwarzane szybciej niż nieprzyjemne zapachy.

źródło: Uniwersytet w Tokio

Czy aromat ciepłej filiżanki kawy pomoże Ci dobrze rozpocząć dzień? Czy nie możesz znieść silnych, odurzających rzeczy?

Według nowych badań to, jak szybko mózg przetwarza zapach porannego napoju, może zależeć od tego, czy uważasz zapach za przyjemny.

Zespół z Uniwersytetu Tokijskiego stworzył specjalne urządzenie, które może precyzyjnie i na czas dostarczyć 10 różnych zapachów. Zapachy zostały przekazane uczestnikom, którzy ocenili swoją atrakcyjność podczas noszenia nieinwazyjnych czapek rejestrowanych na elektroencefalogramie (EEG), który rejestruje sygnały w mózgu.

Zespół był wtedy w stanie przetworzyć dane EEG za pomocą analizy komputerowej opartej na uczeniu maszynowym, aby zobaczyć, kiedy i gdzie zakres zapachów w mózgu był przetwarzany po raz pierwszy z wysoką dokładnością czasową.

„Byliśmy zaskoczeni, że byliśmy w stanie wykryć sygnały zapachów wyświetlanych w odpowiedziach elektromiograficznych” – powiedział doktorant Mogihiko Kato z Graduate School of the Graduate School of the Graduate School of Education w Graduate School of the Graduate School of Education w Graduate School of the Graduate School, Mojihiko Kato. Mózg jest bardzo wcześnie, bo już 100 milisekund po pojawieniu się zapachu, co wskazuje, że reprezentacja informacji o zapachu w mózgu następuje bardzo szybko”. Nauk Rolniczych i Przyrodniczych na Uniwersytecie Tokijskim.

Wykrycie zapachu przez mózg nastąpiło, zanim uczestnik świadomie go odczuł, co nastąpiło dopiero kilkaset tysięcznych sekundy później.

„Nasze badanie wykazało, że różne aspekty poznawcze, w szczególności zapach i jakość, zostały zademonstrowane przez różne przetwarzanie korowo-przestrzenne” – powiedział Kato.

„Reprezentacja nienawiści w mózgu pojawiła się znacznie wcześniej niż postrzegana przyjemność i jakość” – powiedziała adiunkt projektu Masako Okamoto z Graduate School of Agricultural and Life Sciences.

Kiedy podano nieprzyjemne zapachy (takie jak zgniłe i cuchnące zapachy), mózgi uczestników były w stanie odróżnić je od neutralnych lub przyjemnych zapachów już 300 milisekund po ich pojawieniu się.

Jednak reprezentacja przyjemnych zapachów (np. zapachów kwiatowych i owocowych) w mózgu pojawiła się dopiero po 500 ms, mniej więcej w tym samym czasie, kiedy reprezentowana była jakość zapachu. Od 600 do 850 milisekund po pojawieniu się zapachu ważne obszary mózgu zaangażowane w przetwarzanie emocji, semantykę (język) i pamięć stały się bardziej zaangażowane.

Wczesna świadomość nieprzyjemnych zapachów może służyć jako system wczesnego ostrzegania przed potencjalnymi zagrożeniami.

Sposób, w jaki każdy system sensoryczny jest rekrutowany do OUN, zmienia się w zależności od różnych modalności sensorycznych (zapach, światło, dźwięk, smak, ciśnienie i temperatura). Wyjaśnienie, kiedy i gdzie w mózgu pojawia się percepcja węchowa, pomaga nam zrozumieć, jak działa system węchowy, powiedział Okamoto.

„Uważamy również, że nasze badanie ma szersze implikacje metodologiczne. Na przykład nie było wiadomo, że EEG zarejestrowane w skórze głowy pozwoli nam ocenić reprezentację zapachów z okresów już od 100 milisekund”.

To czasowe obrazowanie w wysokiej rozdzielczości sposobu, w jaki nasz mózg przetwarza zapachy, może być krokiem w kierunku lepszego zrozumienia mechanizmów przyszłych chorób neurodegeneracyjnych, takich jak choroba Parkinsona i choroba Alzheimera, w których dysfunkcja węchu jest wczesnym sygnałem ostrzegawczym. Zespół jest zainteresowany zbadaniem kilku innych ścieżek badawczych.

„W naszym codziennym życiu zapachy są postrzegane wraz z innymi informacjami sensorycznymi, takimi jak wzrok, a każdy zmysł wpływa na postrzeganie drugiego” – powiedział Cato.

„Chociaż w obecnym badaniu przedstawiliśmy same bodźce węchowe, uważamy, że analiza aktywności mózgu w bardziej naturalnych warunkach, takich jak oglądanie zapachów w filmie, jest ważna”. Może Smell-O-Vision może wrócić ponownie?

Finansowanie: Praca ta była wspierana przez grant na pomoc na badania naukowe w innowacyjnych obszarach od Japońskiego Towarzystwa Promocji Nauki do MO (18H04998 i 21H05808) oraz programu JST-Mirai dla KT (JPMJMI17DC i JPMJMI19D1).

O tym badaniu Przetwarzanie wiadomości Zmysł węchu

autor: Józef Krecher
źródło: Uniwersytet w Tokio
Kontakt: Joseph Krecher – Uniwersytet w Tokio
obrazek: Obraz jest w domenie publicznej

Zobacz też

oryginalne wyszukiwanie: Dostęp zamknięty.
„Przestrzenno-czasowa dynamika reprezentacji zapachów w ludzkim mózgu ujawniona przez EEGNapisane przez Masako Okamoto i in. PNAS

Streszczenie

Przestrzenno-czasowa dynamika reprezentacji zapachów w ludzkim mózgu ujawniona przez EEG

Jednym z podstawowych pytań dotyczących zmysłu węchu jest to, w jaki sposób ludzki mózg przekłada węchowe bodźce na różne percepcje, od przyjemnych zapachów kwiatowych po obrzydliwe, gnijące zapachy.

Aby zbadać, jak różne aspekty percepcji węchowej pojawiają się w przestrzeni i czasie w ludzkim mózgu, przeprowadziliśmy wielowymiarową analizę wzorców czasowych odpowiedzi EEG zarejestrowanych na skórze głowy na 10 percepcyjnie zróżnicowanych zapachów i skorelowaliśmy uzyskaną dokładność dekodowania z czynnościami poznawczymi i źródłowymi.

Średnia dokładność dekodowania zapachu przekroczyła poziom szansy 100 ms po pojawieniu się zapachu i osiągnęła maksimum przy 350 ms. Wynik wskazuje, że reprezentacje neuronowe poszczególnych zapachów były maksymalnie rozdzielone przy 350 ms.

Reprezentacje percepcyjne pojawiły się po dekodowaniu pików: jednobiegunowy dyskomfort (neutralny do niepożądanego) wynoszący 300 ms, przyjemność (neutralny do przyjemnego) i jakość percepcyjna (możliwość zastosowania do opisów werbalnych, takich jak „owocowy” lub „kwiatowy”) trwający 500 ms po wystąpieniu zapach, przy czym wszystkie te reprezentacje percepcyjne osiągają maksimum po 600 milisekundach.

Oszacowanie źródła wykazało, że regiony reprezentujące informacje o zapachu, oszacowane na podstawie dokładności dekodowania, były zlokalizowane w okolicach pierwotnych i wtórnych regionów węchowych w czasie od 100 do 350 ms po pojawieniu się zapachu.

Reprezentacje zapachów rozszerzyły się następnie na większe regiony związane z przetwarzaniem emocjonalnym i semantycznym oraz pamięcią, przy czym aktywność tych kolejnych regionów była istotnie skorelowana z poznaniem.

Wyniki te wskazują, że podstawowa informacja o zapachu zakodowana w regionach węchowych (<350 مللي ثانية) تتطور إلى إدراكها الإدراكي (300 إلى> 600 ms) poprzez obliczenia w szeroko rozproszonych obszarach korowych, z różnymi aspektami percepcyjnymi o różnej dynamice czasoprzestrzennej.