Is it possible to discriminate odors with common words ?

Several experiments have been performed in order to study the cognitive processes which are involved in odor recognition. The current report summarizes experimental protocol and analyzes collected data. The goal is to try to recognize odors from descriptors which are selected by subjects from a list. Different groups have to choose in several descriptor lists, some with profound descriptors and some with a few surface descriptors. Profound descriptors are supposed to involved more cognition than surface descriptors. Subjects also have to name the odors. Recorded data are first analyzed, and then learned by an incremental neural classifier. The problem is hard to be learned. It seems very difficult to discriminate the different odors from the sets of descriptors. A variant of the learning algorithm, less sensitive to difficult examples, is proposed. The pertinence of surface descriptors is discussed.Des expériences ont été réalisées pour étudier les processus cognitifs impliqués dans la reconnaissance des odeurs. Ce rapport résume le protocole expérimental et étudie les données collectées. Le but est d'essayer de discriminer des odeurs à partir de descripteurs qui sont choisis par les sujets dans une liste. Plusieurs groupes travaillent avec différentes listes de descripteurs, ces descripteurs pouvant être de surface ou profonds. Les descripteurs profonds sont supposés être imliqués dans des traitememts plus cognitifs que les descripteurs de surface. Les sujets doivent également nommer les odeurs. Les données recueillies sont d'abord analysées, puis apprises par un classifieur neuronal incrémental. Le problème est difficile à apprendre. Il semble très délicat de discriminer les odeurs à partir des jeux de descripteurs. Une variante de l'algorithme d'apprentissage, moins sensible aux exemples difficiles, est proposée. La pertinence des descripteurs de surface est discutée

Involvement of the left anterior insula and frontopolar gyrus in odor discrimination

Discriminating between successively presented odors requires brief storage of the first odor's perceptual trace, which then needs to be subsequently compared to the second odor in the pair. This study explores the cortical areas involved in odor discrimination and compares them with findings from studies of working‐memory, traditionally investigated with n‐back paradigms. Sixteen right‐handed subjects underwent H2 15O positron emission tomography during counterbalanced conditions of odorless sniffing, repeated single odor detection, multiple odor detection, and conscious successive discrimination between odor pairs. Eight odorants were delivered using a computer‐controlled olfactometer through a birhinal nasal cannula. Conscious successive odor discrimination evoked significantly greater activity in the left anterior insula and frontopolar gyrus when compared to reported sensory detection of the identical odors. Additional activation was found in the left lateral orbital/inferior frontal and middle frontal gyri when discrimination was compared to the odorless condition. The left anterior insula is likely involved in the evaluation of odor properties. Consistent with other studies, frontopolar and middle frontal gyrus activation is more likely related to working memory during odor discrimination

Dysfunction of the Mesolimbic Circuit to Food Odors in Women With Anorexia and Bulimia Nervosa: A fMRI Study

Brain reward dysfunction in eating disorders has been widely reported. However, whether the neural correlates of hedonic and motivational experiences related to food cues are differentially affected in anorexia nervosa of restrictive type (ANr), bulimia nervosa (BN), and healthy control (HC) participants remains unknown. Here, 39 women (14 ANr, 13 BN, and 12 HC) underwent fMRI while smelling food or non-food odors in hunger and satiety states during liking and wanting tasks. ANr and BN patients reported less desire to eat odor-cued food and odor-cued high energy-density food (EDF), respectively. ANr patients exhibited lower ventral tegmental area (VTA) activation than BN patients to food odors when rating their desire to eat, suggesting altered incentive salience attribution to food odors. Compared with HC participants, BN patients exhibited decreased activation of the caudate nucleus to food odors in the hunger state during the wanting task. Both patient groups also showed reduced activation of the anterior ventral pallidum and insula in response to high EDF odors in the hunger state during the wanting task. These findings indicate that brain activation within the food reward-regulating circuit differentiates the three groups. ANr patients further exhibited lower activation of the precuneus than other participants, suggesting a possible role of body image distortion in ANr. Our study highlights that food odors are relevant sensory probes to gain better insight into the dysfunction of the mesolimbic and striatal circuitry involved in food reward processing in patients with EDs

True and False Recognition Memories of Odors Induce Distinct Neural Signatures

Neural bases of human olfactory memory are poorly understood. Very few studies have examined neural substrates associated with correct odor recognition, and none has tackled neural networks associated with incorrect odor recognition. We investigated the neural basis of task performance during a yes–no odor recognition memory paradigm in young and elderly subjects using event-related functional magnetic resonance imaging. We explored four response categories: correct (Hit) and incorrect false alarm (FA) recognition, as well as correct (CR) and incorrect (Miss) rejection, and we characterized corresponding brain responses using multivariate analysis and linear regression analysis. We hypothesized that areas of the medial temporal lobe were differentially involved depending on the accuracy of odor recognition. In young adults, we found that significant activity in the hippocampus and the parahippocampal gyrus was associated with correct (true) recognition of odors, whereas the perirhinal cortex was associated with FAs and Misses. These findings are consistent with literature regarding hypothetical functional organization for memory processing. We also found that for correct recognition and rejection responses, the involvement of the hippocampus decreased when memory performances improved. In contrast to young individuals, elderly subjects were more prone to false memories and exhibited less specific activation patterns for the four response categories. Activation in the hippocampus and the parahippocampal gyrus was positively correlated with response bias scores for true and false recognition, demonstrating that conservative subjects produced an additional search effort leading to more activation of these two medial temporal lobe regions. These findings demonstrate that correct and incorrect recognition and rejection induce distinct neural signatures

A Peptidoglycan Fragment Triggers β-lactam Resistance in Bacillus licheniformis

To resist to β-lactam antibiotics Eubacteria either constitutively synthesize a β-lactamase or a low affinity penicillin-binding protein target, or induce its synthesis in response to the presence of antibiotic outside the cell. In Bacillus licheniformis and Staphylococcus aureus, a membrane-bound penicillin receptor (BlaR/MecR) detects the presence of β-lactam and launches a cytoplasmic signal leading to the inactivation of BlaI/MecI repressor, and the synthesis of a β-lactamase or a low affinity target. We identified a dipeptide, resulting from the peptidoglycan turnover and present in bacterial cytoplasm, which is able to directly bind to the BlaI/MecI repressor and to destabilize the BlaI/MecI-DNA complex. We propose a general model, in which the acylation of BlaR/MecR receptor and the cellular stress induced by the antibiotic, are both necessary to generate a cell wall-derived coactivator responsible for the expression of an inducible β-lactam-resistance factor. The new model proposed confirms and emphasizes the role of peptidoglycan degradation fragments in bacterial cell regulation

Etude morphometrique et cartographie fonctionnelle du bulbe olfactif a l'aide de l'analyse quantitative d'images

SIGLECNRS T Bordereau / INIST-CNRS - Institut de l'Information Scientifique et TechniqueFRFranc

La mémoire olfactive humaine (neuroanatomie fonctionnelle de la discrimination et du jugement de la familiarité)

Cette thèse porte sur l'étude des bases neuronales des processus mnésiques olfactifs chez le sujet sain et le patient atteint de schizophrénie, par les techniques d'imagerie cérébrale de TEP et d'IRMf. La première étude montre que la discrimination olfactive, qui met en jeu des processus de mémoire à court terme, active l'insula ventrale antérieure et le gyrus frontopolaire gauches, impliqués respectivement dans l'évaluation de la qualité des odeurs et dans les processus plurimodaux de mémoire de travail. La deuxième étude montre l'implication du cortex piriforme droit lors du jugement de la familiarité des odeurs, et suggère ainsi que le cortex olfactif primaire est aussi impliqué dans les processus de mémoire olfactive à long terme. La troisième étude vise à dissocier les corrélats neuronaux associés aux sentiments de familiarité et de non familiarité, des odeurs et de la musique. Elle montre que le sentiment de familiarité active un large réseau neuronal bimodal impliquant des structures participant à des processus mnésiques ou sémantiques. Elle suggère par extension l'existence d'un réseau neuronal plurimodal du sentiment de familiarité. La quatrième étude montre que les patients atteints de schizophrénie, en comparaison des sujets témoins, jugent les odeurs moins familières et jugent les odeurs plaisantes moins plaisantes. De façon concomitante, ils présentent des altérations fonctionnelles dans les aires temporo-limbiques et orbitales gauches. L'ensemble des études suggère une dissociation des bases neuronales des mémoires olfactives à court et long termes, et avance des preuves en faveur de l'hypothèse du caractère plurimodal d'une partie des processus mnésiques.LYON2/BRON-BU (690292101) / SudocSudocFranceF

Etude des processus cérébraux impliqués dans le traitement de l'information olfactive chez l'homme (données anatomo-fonctionnelles, électrophysiologiques et comportementales )

L'objectif de ce travail est d'étudier les processus cérébraux impliqués dans le traitement de l'information olfactive chez l'homme. Le programme de recherche porte sur des sujets sains et des patients épileptiques, schizophrènes et Parkinsonniens. Les principales tâches olfactives sont des tâches de détection, de jugements d'intensité, d'hédonicité, de familiarité et de comestibilité. Chez les sujets sains, il est montré en imagerie cérébrale une dissociation des processus de traitement de l'information olfactive, avec une activation du cortex orbitofrontal droit lors de la tâche de jugement de faliliarité et du cortex orbitifrontal gauche lors de la tâche de décision hédonique. Chez les patients épileptiques, les mesures comportementales ré'vèlent que l'épilepsie partielle temporale, notamment celle de l'hémisphère gauche, affecte les performances de jugement hédonique et de familiarité, ainsi que celle de mémoire à court terme et d'identification. Des enregistrements électrophysiologiques effectués chez les patients porteurs d'électrodes intracérébrales montrent la présence de potentiels évoqués olfactifs dans l'amygdale. La latence et l'amplitude de ces réponses sont modifiées en fonction des conditions expérimentales. Ainsi, dans une tâche de mémoire de reconnaissance, il est montré qu'elles sont plus réduites pendant la phase de rappel que pendant celle d'encodage, mais ce d'autant plus que les odeurs sont identiques. Nous suggèrons que l'amygdale participe aux processus cognitifs de haut niveau tels que l'attention sélective, la mémoire et la prise de décision. Deux études comportementales sont enfin menées chez des patients souffrants de schizophrénie ou de la maladie de Parkinson. Ils présentent des patterns de déficits olfactifs variables selon la pathologie et la tâche olfactive considéres. Leurs déficits olfactifs sont expliqués en fonction du dysfonctionnement des réseaux neuronaux impliqués dans les différentes maladies neurologiques.LYON1-BU.Sciences (692662101) / SudocSudocFranceF

Physiopathologie de l'hypersensibilité intercritique aux odeurs dans la migraine

Ce travail de thèse vise à préciser les mécanismes physiopathologiques de l hypersensibilité intercritique aux odeurs décrite par les patients migraineux entre les crises. Notre première étude consiste à évaluer les capacités olfactives chez des patients migraineux pendant les périodes libres de crise grâce à l utilisation de tests olfactifs. Ce travail montre que les patients migraineux hypersensibles aux odeurs présentent une altération du jugement hédonique, suggérant une modification du traitement de l information olfactive au niveau du système nerveux central. L objectif de notre seconde étude est d explorer les régions cérébrales sous-tendant cette anomalie, en recherchant des anomalies des débits sanguins cérébraux au repos et lors de stimulations olfactives en tomographie par émission de positons (TEP). Nous observons chez les migraineux hypersensibles aux odeurs un hyperdébit localisé au niveau du cortex piriforme et du gyrus temporal antéro-supérieur gauches en condition de repos. Nous émettons l hypothèse que le cortex piriforme joue un rôle important dans les modifications du jugement hédonique et dans l activation du système trigémino-vasculaire chez les migraineux. Lors des stimulations olfactives, une perte de l activation physiologique est observée dans différentes régions corticales et sous-corticales, notamment le locus coeruleus qui joue un rôle important dans la physiopathologie de la crise migraineuse. Notre troisième étude a pour objectif d explorer la neurotransmission sérotoninergique chez les mêmes patients que ceux de l étude précédente, grâce à la TEP au [18F]MPPF marquant sélectivement les récepteurs 5-HT1A. Aucune anomalie n est retrouvée en période inter-critique, mais les quatre patients ayant présenté une crise de migraine déclenchée par les stimulations olfactives au cours de l examen présentent des anomalies des récepteurs 5-HT1A au niveau pontique, suggérant l implication de ces derniers dans les mécanismes conduisant au développement de la crise, possiblement via leur rôle neuromodulateur sur le système trigéminalThis thesis presents an original work that focuses on the pathophysiology of interictal olfactory hypersensitivity (OHS) in migraine patients. In the first study, we evaluate olfactory performances in migraineurs and control subjects and show that patients with OHS judge odours less pleasant than non-OHS patients and control subjects, suggesting an alteration of central olfactory processes. Our second study aims to determine brain areas involved in interictal OHS using a H215O-Positron Emission Tomography (PET) study. During both olfactory and non-olfactory stimulations, we observe an hyperperfusion localized in the left piriform cortex (PC) and anterior superior temporal gyrus in migraineurs with OHS compared to control subjects. We hypothesize that PC is particularly involved in the hedonic alteration observed in migraineurs with OHS between attacks and in activation of trigemino-vascular system in odour-triggered attacks. During olfactory stimulation, we observe a lack of normal activation in several cortical and sub-cortical areas, such as the right locus coeruleus. The aim of our third study is to evaluate brain serotonin distribution in the same subgroup of OHS migraineurs using PET with a selective 5-HT1A antagonist, the [18F]MPPF. No significant interictal [18F]MPPF BP change is observed between headache-free migraineurs and controls. Conversely, in four patients who present a migraine attack without aura during the PET study, analyses show a [18F]MPPF binding potential (BP) increase in the pontine raphe when compared to headache-free migraineurs and control subjects. These results highlight the role of 5HT1A receptors dependent neuromodulation in the pontine raphe nuclei during migraine attacks, possibly through their inhibitory descending projections on the trigeminal systemLYON1-BU.Sciences (692662101) / SudocSudocFranceF

A review on the neural bases of episodic odor memory: from laboratory-based to autobiographical approaches.

International audienceOdors are powerful cues that trigger episodic memories. However, in light of the amount of behavioral data describing the characteristics of episodic odor memory, the paucity of information available on the neural substrates of this function is startling. Furthermore, the diversity of experimental paradigms complicates the identification of a generic episodic odor memory network. We conduct a systematic review of the literature depicting the current state of the neural correlates of episodic odor memory in healthy humans by placing a focus on the experimental approaches. Functional neuroimaging data are introduced by a brief characterization of the memory processes investigated. We present and discuss laboratory-based approaches, such as odor recognition and odor associative memory, and autobiographical approaches, such as the evaluation of odor familiarity and odor-evoked autobiographical memory. We then suggest the development of new laboratory-ecological approaches allowing for the controlled encoding and retrieval of specific multidimensional events that could open up new prospects for the comprehension of episodic odor memory and its neural underpinnings. While large conceptual differences distinguish experimental approaches, the overview of the functional neuroimaging findings suggests relatively stable neural correlates of episodic odor memory