近期動(dòng)態(tài)
| 心理所研究揭示化學(xué)感覺在島葉表征的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特征 |
| 日期: 2022/11/08 |
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發(fā)布時(shí)間:2022-11-02 作者:中國科學(xué)院心理健康重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 王亮研究組 中國科學(xué)院心理健康重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室王亮研究組使用顱內(nèi)電刺激(intracranial electrical stimulation,iES)方法揭示了化學(xué)感覺在島葉表征的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特征。近期,該研究成果在線發(fā)表在臨床神經(jīng)病學(xué)頂級期刊Annals of Neurology上,題為Responses of chemosensory perception to stimulation of the human brain。 化學(xué)感覺包括嗅覺、味覺和三叉感覺,其在進(jìn)化早期就發(fā)展起來,在人類生存、繁殖、營養(yǎng)等方面起著至關(guān)重要的作用。化學(xué)感覺障礙已被證明是許多疾病的早期生物標(biāo)志物之一,如阿爾茨海默病和帕金森病。以往研究發(fā)現(xiàn)梨狀皮層(piriform cortex)、島葉(insula)、眶額皮層(orbitofrontal cortex)、額葉蓋部(frontal operculum)、前扣帶皮層(anterior cingulate cortex)等參與化學(xué)感覺加工。然而,如何以較高的精度定位產(chǎn)生化學(xué)感覺的腦區(qū),并進(jìn)一步勾畫出化學(xué)感覺不同維度的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特征,是重要且富有挑戰(zhàn)性的問題。 清醒狀態(tài)下癲癇病人的顱內(nèi)電刺激(iES)為理解腦區(qū)功能提供獨(dú)特的貢獻(xiàn)1,是大腦實(shí)時(shí)因果映射的最精確工具2,廣泛被用于檢驗(yàn)大腦區(qū)域功能特異性3。為此,王亮研究組與首都醫(yī)科大學(xué)三博腦科醫(yī)院合作,基于302例難治性癲癇患者電刺激后的行為反應(yīng),分析了化學(xué)感覺不同維度信息加工的腦區(qū)及其拓?fù)涮卣鳌?/span> 研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),302例患者中21例(7%)被誘發(fā)出化學(xué)感覺。21,661個(gè)電刺激位點(diǎn)中,有53個(gè)(0.2%)位點(diǎn)被誘發(fā)化學(xué)感覺。其中,島葉的響應(yīng)率最高,具體表現(xiàn)為,163名有島葉電極的患者中有15例被誘發(fā)出化學(xué)感覺,2051個(gè)電刺激位點(diǎn)中有37個(gè)被誘發(fā)出化學(xué)感覺(圖1)。島葉被誘發(fā)的化學(xué)感覺位點(diǎn)集中在島葉中央溝附近(圖2)。 圖1.電刺激大腦皮層引起化學(xué)感覺的部位分布 圖2. 電刺激島葉引起化學(xué)感覺的部位分布與腦島中央溝的距離有關(guān) 根據(jù)患者臨床報(bào)告的具體內(nèi)容,研究者將化學(xué)感覺按照不同維度進(jìn)行劃分:(1)兩種感受部位:鼻腔或口腔;(2)三種化學(xué)感覺形態(tài):味覺、嗅覺、三叉感覺;(3)三種價(jià)態(tài):愉快(積極)、不愉快(消極)、偏好不明確(中性);(4)兩種具體性:特異性和一般性。對于嗅覺,研究者進(jìn)一步將其劃分為鼻前嗅覺和鼻后嗅覺。結(jié)果發(fā)現(xiàn),電刺激前腹側(cè)島葉主要引起鼻前嗅覺,而電刺激背側(cè)中部島葉引起多種化學(xué)感覺反應(yīng)(圖3)。這表明島葉中央溝可能在多模態(tài)整合的風(fēng)味感覺 (flavor) 中起重要作用。 綜上所述,這項(xiàng)研究以較高的空間分辨率定位了化學(xué)感覺產(chǎn)生的腦區(qū),刻畫了化學(xué)感覺在島葉表征的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特征。此外,研究還將伴隨化學(xué)感覺癥狀的癲癇發(fā)作可能起源從島葉中央溝中背側(cè)延伸至包括前腹側(cè)在內(nèi)的島葉中央溝皮層。該研究啟示,在臨床工作中,術(shù)前評估發(fā)現(xiàn)有化學(xué)感覺相關(guān)的癲癇發(fā)作先兆時(shí),可以考慮沿島葉中央溝植入電極。 圖3. 化學(xué)感覺在島葉表征的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特征 這項(xiàng)研究獲得國家科技創(chuàng)新2030-腦科學(xué)與類腦研究項(xiàng)目(2022ZD0205000)、國家自然科學(xué)基金 (32020103009、31500923、31771255)、中國科學(xué)院創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)(JCTD-2018-07)、中國科學(xué)院心理研究所科學(xué)基金(E2CX4215CX)、首都醫(yī)科大學(xué)三博腦科醫(yī)院基金(2021ZZLX02)等的資助。 論文第一作者為心理所李妍妍助理研究員,通訊作者為王亮研究員。這項(xiàng)工作還得到了來自心理所的周雯研究員、譚政博士、碩士研究生蔡雨霏以及首都醫(yī)科大學(xué)三博腦科醫(yī)院王夢陽主任和王靜主任的大力支持。 論文信息: Li Y, Tan Z, Wang J, Cai Y, Wang M, Zhou W, Wang L. Responses of Chemosensory Perception to Stimulation of the Human Brain. Ann Neurol. 2022 Oct 11. doi: 10.1002/ana.26532. 參考文獻(xiàn): Borchers S, Himmelbach M, Logothetis N, Karnath HO. Direct electrical stimulation of human cortex - the gold standard for mapping brain functions? Nat Rev Neurosci. 2011 Nov 30;13(1):63-70. doi: 10.1038/nrn3140. Siddiqi SH, Kording KP, Parvizi J, Fox MD. Causal mapping of human brain function. Nat Rev Neurosci. 2022 Jun;23(6):361-375. doi: 10.1038/s41583-022-00583-8. Reid AT, Headley DB, Mill RD, Sanchez-Romero R, Uddin LQ, Marinazzo D, Lurie DJ, Valdés-Sosa PA, Hanson SJ, Biswal BB, Calhoun V, Poldrack RA, Cole MW. Advancing functional connectivity research from association to causation. Nat Neurosci. 2019 Nov;22(11):1751-1760. doi: 10.1038/s41593-019-0510-4. |
