Исследование нейронных сетей обоняния у человека с использованием fMRI и теории графов

Введение

Человеческая обонятельная система играет ключевую роль в повседневной жизни, влияя как на физиологические, так и на поведенческие состояния. Исследователи считают, что эта роль реализуется через распределенную сеть, охватывающую сенсорные, лимбические и высшие когнитивные области мозга. Хотя методы нейровизуализации значительно улучшили исследование мозговых сетей, идентификация обонятельной сети, вызванной запахами, остается сложной задачей по двум основным причинам. Во-первых, обонятельная обработка включает сложные структурные и функциональные связи между корковыми и подкорковыми областями головного мозга. Во-вторых, разные категории обонятельных стимулов, такие как воздух, социальные запахи (например, запахи человеческого тела, главным образом, обнаруживаемые в поте) и не-социальные запахи (например, запахи окружающей среды) задействуют разные сети мозга.

Подход

Для углубленного изучения обонятельной обработкой эта работа направлена на характеристику и сравнение нейронных цепей, связанных с тремя категориями обонятельных стимулов: социальными запахами, не-социальными запахами и воздухом, с использованием события, связанного с функциональной магнитно-резонансной томографией (fMRI) и графовой теорией для идентификации сетей. Мы проводим статистическую валидацию и оценку модульности сети, а также измеряем ее устойчивость к локальным атакам для обеспечения стабильности структурированных сетей.

Основная гипотеза заключается в том, что запахи человеческого тела, так называемые социальные запахи, и не-социальные запахи активируют разные нейронные сети, особенно в областях мозга, отвечающих за социальную обработку. Мы обнаружили, что задняя медиальная орбитальная кора (pmOFC) и область фусIFORMного лица (FFA) показывают более сильную централизацию в сетях запахов тела, чем в не-социальных запахах и воздухе. Это наблюдение поддерживает идею о том, что социальная и обонятельная информация интегрируются в сети запахов тела.

Заключение

Результаты исследования дают глубокое понимание того, как воздух, не-социальные и социальные запахи рекрутируют различные нейронные цепи, подчеркивая роль обоняния в человеческом социальном поведении. Эти выводы усиливают предпосылки о процветании социальных сигналов в обонятельной обработке и возможности применения этих знаний для дальнейшего изучения обонятельной системы и ее влияния на поведение.