Savoir quand et où les odeurs sont traitées dans le cerveau

Le dispositif de diffusion d’odeurs spécialement créé, ainsi que l’analyse basée sur l’apprentissage automatique de l’EEG enregistré du cuir chevelu, ont permis aux chercheurs de l’Université de Tokyo de savoir quand et où les odeurs sont traitées dans le cerveau. L’étude a révélé que les informations sur les odeurs dans le cerveau n’étaient pas liées à la perception au cours des premières étapes du traitement, mais lorsque la perception se produisait plus tard, les odeurs désagréables étaient traitées plus rapidement que les odeurs désagréables. Les problèmes de perception des odeurs peuvent être un symptôme précoce des maladies neurodégénératives, donc révéler davantage les bases neurales de la perception des odeurs pourrait aider à mieux comprendre ces maladies à l’avenir.

L’arôme d’une tasse de café chaud vous aide-t-il à bien commencer votre journée ? Ou vous ne supportez pas les choses fortes? Selon de nouvelles recherches, la rapidité avec laquelle votre cerveau traite l’odeur de votre boisson du matin peut dépendre du fait que vous pensez que l’odeur est agréable ou non.

Une équipe de l’Université de Tokyo a créé un appareil spécial qui peut délivrer 10 parfums différents de manière précise et opportune. Des parfums ont été donnés aux participants qui ont évalué leur attrait tout en portant des casquettes non invasives enregistrées sur un électroencéphalogramme (EEG), qui enregistre les signaux dans le cerveau. L’équipe a ensuite pu traiter les données EEG à l’aide d’une analyse informatique basée sur l’apprentissage automatique, pour voir quand et où la gamme d’odeurs dans le cerveau a été traitée avec une grande précision temporelle pour la première fois.

« Nous avons été surpris de pouvoir détecter des signaux provenant des odeurs affichées à partir des réponses électromyographiques », a déclaré le doctorant Mogihiko Kato de l’École supérieure de l’École supérieure de l’École supérieure d’éducation de l’École supérieure de l’École supérieure d’éducation de l’école doctorale de l’école doctorale, Mojihiko Kato. Le cerveau est très précoce, aussi rapide que 100 millisecondes après l’apparition d’une odeur, ce qui indique que la représentation des informations sur les odeurs dans le cerveau se produit rapidement. Sciences de l’agriculture et de la vie à l’Université de Tokyo.

La détection de l’odeur par le cerveau s’est produite avant que le participant ne perçoive consciemment l’odeur, ce qui ne s’est produit que plusieurs centaines de millièmes de seconde plus tard. « Notre étude a montré que différents aspects de la cognition, en particulier l’odeur et la qualité, ont été démontrés par différents traitements corticaux spatio-temporels », a déclaré Kato.

« La représentation de la haine dans le cerveau est apparue bien plus tôt que le plaisir et la qualité perçus », a déclaré le professeur adjoint du projet Masako Okamoto, de l’École supérieure des sciences agricoles et de la vie. Lorsque des odeurs désagréables (telles que des odeurs pourries et fétides) étaient émises, le cerveau des participants pouvait les distinguer des odeurs neutres ou agréables dès 300 millisecondes après leur apparition. Cependant, la représentation des odeurs agréables (par exemple les odeurs de fleurs et de fruits) dans le cerveau ne s’est produite qu’à partir de 500 ms, à peu près au même moment où la qualité des odeurs était représentée. De 600 à 850 millisecondes après le début de l’odeur, des zones importantes du cerveau impliquées dans le traitement des émotions, la sémantique (langage) et la mémoire sont devenues plus impliquées.

La détection précoce des odeurs désagréables peut servir de système d’alerte précoce contre les dangers potentiels. La manière dont chaque système sensoriel est recruté par le SNC varie selon les différentes modalités sensorielles (odeur, lumière, son, goût, pression et température). Clarifier quand et où la perception olfactive apparaît dans le cerveau nous aide à comprendre comment fonctionne le système olfactif, a déclaré Okamoto. « Nous pensons également que notre étude a des implications méthodologiques plus larges. Par exemple, on ne savait pas qu’un EEG enregistré dans le cuir chevelu nous permettrait d’évaluer la représentation des odeurs à partir de périodes aussi précoces que 100 millisecondes. »

Cette imagerie temporelle à haute résolution de la façon dont notre cerveau traite les odeurs peut être un tremplin vers une meilleure compréhension des mécanismes des futures maladies neurodégénératives, telles que la maladie de Parkinson et la maladie d’Alzheimer, dans lesquelles le dysfonctionnement olfactif est un signe d’alerte précoce. L’équipe souhaite explorer plusieurs autres pistes de recherche. « Dans notre vie quotidienne, les odeurs sont perçues avec d’autres informations sensorielles telles que la vision, et chaque sentiment affecte la perception de l’autre », a déclaré Cato. « Bien que nous n’ayons présenté que des stimuli olfactifs dans la présente étude, nous pensons qu’il est important d’analyser l’activité cérébrale dans des conditions plus naturelles, telles que la visualisation d’odeurs dans un film. » Peut-être que Smell-O-Vision pourrait revenir ?

Référence: Kato M, Okumura T, Tsubo Y et al. La dynamique spatio-temporelle des représentations des odeurs dans le cerveau humain a été révélée par décodage EEG. PNAS. 2022 ; 119 (21) : e2114966119. dui : 10.1073/BNASS.211496619

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