Age-related cognitive decline and the olfactory identification deficit are associated to increased level of depression

Purpose: Previous studies reported a correlation between olfactory function and depression. However, in literature, no data are available for the correlation between depression and all other factors such as age, sex, olfactory, gustatory, and cognitive function in healthy subjects taken together. The aim of this study was to provide a systematic account regarding the association between those variables in a nonclinical population. Methods: Two hundred and seventy-three participants were recruited with an age range of 19–84 years. Olfactory, gustatory, cognitive function, and depression level were evaluated by means of the following tests: the Sniffin’ Sticks test, Taste Strips test, Montreal Cognitive Assessment (MoCA), and Beck Depression Inventory (BDI). Results: In our data, an age-related decrease in olfactory and gustatory function and a decline in cognitive functions such as attention, memory, and language were observed. Instead, no significant differences were observed for the depression level in relation to the different age ranges. However, our results indicated that the depression level could be associated to sex, odor identification impairment, and decreased attention and language. Conclusion: Sex, the odor identification impairment, and an age-related decrease in attention and language are associated with increased level of depression in healthy subjects. Our data can be useful and informative for health care workers, that is, to have adequate preventive strategies to be used whenever these conditions are detected and recognized

Investigating the Putative Impact of Odors Purported to Have Beneficial Effects on Sleep: Neural and Perceptual Processes

International audienceIntroduction Olfaction has an important role in physiological and affective processes, as well as the potential to have profound effects on activities such as sleep and learning. We investigated two commercially manufactured odors ("Deep Sleep" and "Oriental," from This Works) purported to promote sleep, compared with control odor, where we aimed to explore whether neural and behavioral differences existed after odor inhalation. Methods In a neuroimaging study, 30 healthy participants were exposed to the odors via an olfactometer during functional magnetic resonance imaging (fMRI). In a further behavioral study using 12 chronic insomniacs, we investigated whether the commercial odors showed effects on sleep during a double-blind, randomized home evaluation. Results In the neuroimaging, the odors were related to activation of olfactory-relevant areas, such as the orbitofrontal cortex, and we found positive connectivity between the piriform cortex and the hippocampus, amygdala, insula, and middle cingulate cortex. Deep Sleep specifically activated the superior temporal gyrus, whereas Oriental activated the caudate. Further, these commercial odors showed some beneficial impact on sleep. Conclusions The perceptual and neural impacts of the commercial odors showed that olfactory stimulation can potentially aid sleep and modify affective processes in a number of ways. Implications The present work opens up opportunities for further investigations into how different odors may lead to specific behavioral and physiological modifications, such as their impact on sleep and well-being, which may provide non-pharmacological alternative approaches

Photoactivation of olfactory sensory neurons does not affect action potential conduction in individual trigeminal sensory axons innervating the rodent nasal cavity

Olfactory and trigeminal chemosensory systems reside in parallel within the mammalian nose. Psychophysical studies in people indicate that these two systems interact at a perceptual level. Trigeminal sensations of pungency mask odour perception, while olfactory stimuli can influence trigeminal signal processing tasks such as odour localization. While imaging studies indicate overlap in limbic and cortical somatosensory areas activated by nasal trigeminal and olfactory stimuli, there is also potential cross-talk at the level of the olfactory epithelium, the olfactory bulb and trigeminal brainstem. Here we explored the influence of olfactory and trigeminal signaling in the nasal cavity. A forced choice water consumption paradigm was used to ascertain whether trigeminal and olfactory stimuli could influence behaviour in mice. Mice avoided water sources surrounded by both volatile TRPV1 (cyclohexanone) and TRPA1 (allyl isothiocyanate) irritants and the aversion to cyclohexanone was mitigated when combined with a pure odorant (rose fragrance, phenylethyl alcohol, PEA). To determine whether olfactory-trigeminal interactions within the nose could potentially account for this behavioural effect we recorded from single trigeminal sensory axons innervating the nasal respiratory and olfactory epithelium using an isolated in vitro preparation. To circumvent non-specific effects of chemical stimuli, optical stimulation was used to excite olfactory sensory neurons in mice expressing channel-rhodopsin (ChR2) under the olfactory marker protein (OMP) promoter. Photoactivation of olfactory sensory neurons produced no modulation of axonal action potential conduction in individual trigeminal axons. Similarly, no evidence was found for collateral branching of trigeminal axon that might serve as a conduit for cross-talk between the olfactory and respiratory epithelium and olfactory dura mater. Using direct assessment of action potential activity in trigeminal axons we observed neither paracrine nor axon reflex mediated cross-talk between olfactory and trigeminal sensory systems in the rodent nasal cavity. Our current results suggest that olfactory sensory neurons exert minimal influence on trigeminal signals within the nasal cavity

Altération spécifique de l’interaction entre les systèmes olfactif et trigéminal dans la maladie de Parkinson

Le trouble de l’odorat est un symptôme fréquent bien connu de la Maladie de Parkinson (MP). Il apparaît plusieurs années avant la possibilité d’un diagnostic de la maladie et son étude est ainsi d’intérêt particulier pour aider au développement d’outils de dépistage précoces et la sélection de candidats pouvant participer à des essais cliniques visant le développement de traitements potentiellement curateurs. Pour ce faire, il est important de différencier un trouble de l’odorat associé à la MP d’autres troubles de l’odorat non reliés à une maladie neurodégénérative (trouble de l’odorat non-parkinsonien : TONP), tels que des troubles de l’odorat liés à une infection virale, à un traumatisme craniocérébral ou des troubles sinu-nasaux. Le système olfactif est plus complexe qu’il ne le semble et est intimement lié au système trigéminal, un système moins bien connu, qui permet, entre autres, la perception de sensations de fraicheur, chaleur et picotement des odeurs. L’interaction entre les systèmes olfactif et trigéminal est complexe et peu connue. La sensibilité trigéminale est typiquement réduite dans le cas d’un système olfactif altéré dans les TONP, mais il n’est pas bien compris comment les deux systèmes interagissent ensemble dans le cas d’un trouble de l’odorat associé à la MP. L’objectif principal de cette thèse visait donc la caractérisation du trouble de l’odorat associé à la MP lorsque spécifiquement comparé à des patients atteints de TONP. Par conséquent, cette thèse avait aussi pour objectif d’apporter une meilleure compréhension de l’interaction entre les systèmes olfactif et trigéminal dans le cas d’un système olfactif fonctionnel et d’un système olfactif altéré dans la MP et d’autres TONP. Nous avons donc d’abord évalué la sensibilité olfactive et trigéminale, sur le plan comportemental (étude 1). Cette première étude a permis d’identifier un patron de réponse spécifique dans la MP avec un système olfactif altéré et un système trigéminal intact,en comparaison à des contrôles, en contraste à une sensibilité trigéminale réduite dans les TONP. Dans le même ordre d’idée, nous avons ensuite évalué la perception des dimensions trigéminales et olfactives de différentes odeurs (étude 2). Nos résultats suggèrent que la perception de sensations trigéminales est intacte chez les patients avec la MP en contraste à la perception de dimensions olfactives qui est réduite, comparativement à des contrôles. Pour mieux comprendre l’interaction entre le système olfactif et trigéminal dans le cas d’un système olfactif fonctionnel, nous avons ensuite évalué l’impact d’un stimulus olfactif sur la capacité à latéraliser un stimulus trigéminal chez des participants contrôles (étude 3). Cette étude a démontré un effet d’amplification de la réponse trigéminale lors d’une co-stimulation olfactive ipsilatérale suggérant ainsi une interaction au niveau de l’épithélium nasal. Afin de mieux comprendre la réponse trigéminale dans la MP, nous avons évalué la sensibilité trigéminale périphérique et centrale en réponse à un stimulus trigéminal pur via des mesures électrophysiologiques (étude 4). Nous avons ainsi démontré une altération spécifique de la réponse trigéminale dans la MP comparativement à d’autres TONP et à des contrôles. Puisque le bulbe olfactif est l’une des premières régions affectées dans la MP, nous avons ensuite mesuré le volume du bulbe olfactif sur des images IRM (étude 5). Nos résultats ont démontré un volume réduit dans la MP et les TONP comparativement à des contrôles, mais aucune différence entre les patients atteints de la MP et de TONP. Néanmoins, l’utilisation de techniques d’apprentissage profond sur les images IRM du bulbe olfactif a permis de différencier les patients avec la MP des TONP avec une exactitude considérable. Enfin, nous avons étudié la connectivité fonctionnelle au sein du réseau chimiosensoriel (étude 6). Nous avons ainsi identifié des altérations spécifiques de la connectivité et la modularité des réseaux entre des régions de traitement olfactif et trigéminal au repos et lors de la réalisation d’une tâche olfactive et d’une tâche trigéminale chez des patients atteints de la MP en comparaison avec des TONP et des contrôles. En conclusion, la série d’études présentée dans cette thèse contribue à une meilleure compréhension du trouble de l’odorat associé à la MP et propose de potentielles pistes pour le différencier d’autres TONP, notamment par la mesure du système trigéminal. Cette thèse apporte une meilleure compréhension de l’interaction entre le système olfactif et trigéminal dans un système olfactif fonctionnel et de son altération dans les troubles olfactifs associés à la MP ou à d’autres TONP. La caractérisation de ce symptôme non-moteur pourra éventuellement aider au développement d’outils de dépistage précoce de la MP.Olfactory dysfunction is a highly reliable non-motor symptom of Parkinson’s disease (PD) that appears several years before the possibility of a diagnosis of the disease. Hence, its study is of particular interest to help the development of early diagnosis tools and the selection of ideal candidates to participate in clinical trials that aims to test potential neuroprotective treatments. To do so, it is important to differentiate PD-related olfactory dysfunction from other non-neurodegenerative forms of olfactory dysfunctions that can be related to infections, head trauma or sinonasal disease (non-parkinsonian olfactory dysfunction: NPOD). The olfactory system is more complex than it seems and is intimately connected to the trigeminal system, a less well-known system, that allows, amongst others, the perception of sensation of freshness, warmth, and piquancy of odors. The interaction between the olfactory and trigeminal system is complex and not well understood. Trigeminal sensitivity is typically reduced in cases of an impaired olfactory system related to NPOD; however, this is not clear how both systems interact together in PD-related olfactory dysfunction. The main objective of this thesis was to principally characterize PD-related olfactory dysfunction when specifically compared to patients with NPOD. Consequently, this thesis also aimed to bring a better understanding of the interaction between the olfactory and trigeminal system in a fully functional olfactory system as well as in alterations of the olfactory system associated with PD and other NPOD. We have thus first assessed the olfactory and trigeminal sensitivity using behavioral measures (study 1). This study allowed the identification of a specific response pattern in PD patients with an altered olfactory system and an intact trigeminal system, when compared to controls, in contrast to the reduced trigeminal sensitivity observed in NPOD. We then evaluated the perception of trigeminal and olfactory dimensions of different odors (study 2). Our results suggest that the perception of trigeminal sensations is intact in patients with PD in contrast to the perception of olfactory dimensions which is reduced when compared to control participants. To better understand the interaction between the olfactory and trigeminal systems in a functioning olfactory system, we evaluated the impact of an olfactory stimulus on the capacity to lateralize a trigeminal stimulus in healthy participants (study 3). This study has demonstrated an amplification effect of the olfactory system on the trigeminal system particularly during ipsilateral co-stimulation, suggesting an interaction at the level of the olfactory mucosa. To better understand the trigeminal response in PD patients, we further investigated the peripheral and central trigeminal sensitivity in response to a pure trigeminal stimulus by means of electrophysiological measurements (study 4). We thus demonstrated a specific alteration of the trigeminal response in PD patients when specifically compared to patients with NPOD and healthy control participants. As the olfactory bulb is one of the first regions to be affected in PD, we then measured the olfactory bulb volume on MRI scans (study 5). Our results showed reduced olfactory bulb volume in PD patients as well as in NPOD, when compared to controls, but no difference between PD and NPOD patients. Interestingly, the use of deep learning techniques on MRI scans of the olfactory bulb allowed the discrimination between PD patients and NPOD patients with considerable accuracy. Finally, we investigated the functional connectivity within the chemosensory network (study 6). We identified a specific pattern of functional connectivity and chemosensory network modularity in PD patients at resting-state and while performing an olfactory or a trigeminal task, when specifically compared to patients with NPOD and controls. In conclusion, all taken together, the studies presented in this thesis contributes to a better understanding of the PD-related olfactory dysfunction and suggest potential avenues to differentiate it from NPOD, notably through the measurement of the trigeminal system. This thesis brings further knowledge regarding the interaction between the olfactory and trigeminal systems in a functional olfactory system and its alteration in cases of an impaired olfactory system related to PD or NPOD. The characterization of this non-motor symptom of the disease will eventually help the development of early diagnostic tools for PD

Olfaction As The Paradigm For Perceptual Philosophy

Plato wrote that smell is of a half-formed nature and that not much can be said about it, and Kant identified smell as the most ungrateful and most dispensable of the senses. Because contemporary philosophers share this distaste for smell perception, olfaction is often dismissed or ignored in philosophical accounts of perception. Instead, contemporary philosophy of perception is based almost exclusively on visual perception. The goal of this dissertation is to show that this focus on a single modality distorts our understanding of what perception is. I am not the first to realize the potential of opening up perceptual philosophy to the non-visual modalities. Bill Lycan asked how the philosophy of perception would be different if smell had been taken as a paradigm rather than vision. (Lycan 2000). In this dissertation, I will try to answer this question. My analysis will show that philosophy of perception would be very different, were it based on olfaction. Many of the most basic concepts of philosophy of perception are based on peculiarities of visual perception that do not generalize to other modalities

L'évaluation du système olfactif suite à un traumatisme craniocérébral léger (TCCL)

Over the last two decades, several studies have revealed the presence of olfactory disorders (OD) following moderate and severe traumatic brain injuries (TBI). Specifically, previous authors have shown that, following a TBI, several patients had quantitative (hyposmia/anosmia) and qualitative (parosmia) loss of sense of smell in important proportions. For moderate and severe TBI, the presence of such disorders, following trauma, is usually due to a coup-contrecoup mechanism responsible for the shearing of olfactory nerves penetrating the cribriform plate or to contusions or secondary hemorrhages within the olfactory bulb and cortical olfactory areas. Since these types of TBI cause obvious lesions, it was relatively simple to understand the nature of such disorders as well as identify the patients at risk of developing olfactory losses. A close follow-up of these patients is necessary since different studies have demonstrated associations between OD following TBI and long-term development of mood (depression, anxiety). Patients developing OD following moderate to severe TBI exhibited more symptoms of anxiety and depression for several weeks following the trauma, when compared to patients without OD. On the other hand, there are only three studies that have investigated the presence of OD and their consequences in patients with mild traumatic brain injury (mTBI), even though they represent nearly 85% of TBI. Moreover, due to the presence of several methodological flaws (choice of invalid evaluation tools, omission of a control group) a great heterogeneity regarding the proportion of mTBI patients who develop OD after the trauma, is found within the literature. So, the studies included in this thesis aim to give, with the establishment of a valid and controlled methodology, the very first idea of the proportion of patients with mTBI who will develop quantitative and qualitative OD. In addition, the predictive value of OD following mTBI on the development of anxiety and depressive symptoms and general health, is also covered in the manuscript. The first study aimed to assess the presence of olfactory disorders within the first 24 hours and one year after the mTBI. The results of this cross-sectional study demonstrated that, in the acute phase, more than half of the patients with mTBI exhibited a partial loss of their sense of smell (hyposmia). In fact, when compared to an orthopedic control group, the proportion of mTBI patients with OD following their accident was significantly higher. When evaluated one year after their mTBI, the patients did not have OD and no significant difference was found between control and mTBI groups. However, when comparing mTBI patients with OD (OD+) to those who did not present OD (OD-) at baseline, we found that OD+ mTBI patients reported significantly more anxiety and post-concussion symptoms, when evaluated one year following their trauma. The second study of this thesis aimed to deepen the results of the previous one, with the help of a larger group of patients, a longitudinal design as well as the implementation of new tools in order to evaluate a broader spectrum of post-concussive symptoms. In this study, olfaction and mood of patients with mTBI were evaluated 1 and 6 months following the trauma. The results show that, when compared to a group of control participants, a significantly high proportion of mTBI patients report a distortion of their olfaction (parosmia), 1 and 6 months following the trauma. In addition, the hierarchical regression analyzes indicate that, within the mTBI group, the presence of baseline parosmia significantly increases the value of the predictive model for the development of depression and anxiety. In conclusion, these two studies provided a much more accurate picture of the actual proportion of mTBI patients at risk of developing post-traumatic OD. Indeed, due to the numerous methodological controls applied, these results paint a more realistic portrait of the short and long term presence of OD following mTBI. Thus, these two projects have revealed alarming proportions, going far beyond what is recorded in the restricted literature available to date. In addition, it appears that baseline presence of qualitative OD following mTBI is a significant predictor of the development of symptoms of anxiety and depression.Au cours des deux dernières décennies, plusieurs études ont révélé la présence de troubles olfactifs suite à des traumatismes crâniens (TCC) modérés et sévères. Spécifiquement, les précédents auteurs ont montré que, suite à leur TCC, plusieurs patients présentaient des pertes quantitative (hyposmie, anosmie) et qualitative (parosmie) de leur odorat. Dans le cas des TCC de types modérés et sévères, la présence de tels troubles est généralement causée par l’effet de coupcontre coup provoquant des lésions du nerf olfactif pénétrant dans la lame criblée de l’ethmoïde ainsi que par des contusions et des hémorragies au niveau du bulbe olfactif et des régions corticales traitant les stimuli olfactifs. En effet, puisque ces types de TCC provoquent des lésions assez apparentes, il a été facile de comprendre la nature de tels troubles ainsi que d’identifier les patients à risque de développer des pertes olfactives. Un suivi de ces patients est d’autant plus nécessaire puisque différentes études ont démontré des associations entre les pertes olfactives suite au TCC et la chronicisation de troubles de l’humeur (dépression, anxiété) et cognitifs. En effet, il a été démontré que, les patients développant des troubles olfactifs suite à un TCC modéré/sévère, présentaient davantage de symptômes d’anxiété et de dépression plusieurs semaines suite au trauma, lorsque comparés à des patients n’ayant pas de troubles olfactifs. En revanche, il n’y a que trois études qui ont, jusqu’à aujourd’hui, étudié la présence de troubles olfactifs et leurs conséquences auprès de patients ayant subi un traumatisme craniocérébral léger (TCCL), malgré le fait qu’ils représentent près de 85% des patients TCC. De plus, dû à la présence de plusieurs faiblesses méthodologiques dans les précédentes études (choix d’outils d’évaluation non valides, omission de groupe contrôle) une grande hétérogénéité, en ce qui a trait à la proportions de patient TCCL vivant avec un trouble olfactif, est retrouvée dans la littérature. Ainsi, les études composant le présent ouvrage visent globalement à évaluer, à l’aide d’une méthodologie valide et contrôlée, la réelle proportion de patients ayant subi un TCCL qui développeront un trouble olfactif. De plus, un regard sera posé sur les capacités prédictives de la présence de troubles olfactifs suite au TCCL sur le développement, à long terme, de symptômes anxieux et dépressifs. La première étude visait à évaluer la présence de troubles olfactifs dans les premières 24 heures et un an suite au TCCL. Les résultats de cette étude transversale, à caractère exploratoire, ont démontré que, en phase aiguë, plus de la moitié des patients ayant subi un TCCL présentaient une perte partielle de leur odorat (hyposmie). En effet, lorsque comparée à un groupe de patients contrôle, ayant subi une blessure orthopédique, la proportion de patients TCCL ayant un trouble olfactif suite à leur accident s’est révélée significativement plus élevée. Lorsqu’évalués un an suite à leur TCCL, les patients ne présentaient plus de troubles olfactifs et aucune différence significative ne fut retrouvée entre les patients TCCL et orthopédique. Cependant, lorsque nous avons comparé les patients TCCL qui, à l’évaluation initiale, présentaient un trouble olfactif (OD+) à ceux qui n’en présentaient pas (OD-) à l’évaluation initiale, nous avons trouvé que les patients TCCL OD+ rapportaient significativement plus de symptômes anxieux et post-commotionnels, lorsqu’évalués un an suite à leur trauma. La deuxième étude de cet ouvrage visait à approfondir les résultats de la précédente, à l’aide d’un plus grand groupe de patients, d’un devis longitudinal ainsi que l’implantation de nouveaux outils d’évaluation permettant d’évaluer un plus large spectre de symptômes post-commotionnels. Dans cette étude, l’olfaction et l’humeur des patients ayant subi un TCCL furent évaluées 1 et 6 mois suite au trauma. Les résultats montrent que, lorsque comparé à un groupe de participants contrôles, une proportion significativement élevée de patients TCCL rapporte avoir remarqué une distorsion de leur olfaction (parosmie), 1 et 6 mois suite au trauma. De plus, les analyses de régression hiérarchique indiquent qu’au sein du groupe de patients TCCL, la présence de parosmie au premier temps de mesure (court-terme) augmente significativement la valeur du modèle de prédiction de la présence de symptômes dépressifs et anxieux à long terme. En somme, ces deux études ont permis de dresser un portrait beaucoup plus précis de la réelle proportion de patients TCCL qui risquent de développer un trouble olfactif. En effet, grâce aux divers contrôles méthodologiques que nous avons appliqués, les présents résultats permettent de peindre un portrait plus réaliste de la présence, à court et long-terme, de troubles olfactifs suite à un TCCL. Ainsi, ces deux projets ont mis en lumière des proportions allant bien au-delà de ce qui est recensé dans le peu de littérature disponible à ce jour. De plus, il semble que la présence initiale de troubles olfactifs suite au TCCL soit un prédicteur significatif du développement des symptômes d’anxiété et de dépression des patients