Modulation of cerebral haemodynamic response to olfactory stimuli by emotional valence detected by functional magnetic resonance imaging / Modulação da resposta hemodinâmica cerebral pela valência emocional de estímulos olfativos detectada pela por ressonância magnética funcional

ABSTRACT. Olfactory perception, although restricted to just a few contexts in everyday life, is key in medicine. Several dementia conditions have been associated with early loss of olfactory discrimination. Despite the fact that several brain areas have been associated with olfaction in functional magnetic resonance imaging (fMRI), the mechanisms by which emotional valence is conveyed to the brain are not fully understood. Methods. In this study, we compared cerebral activations by olfactory stimuli using different emotional valence stimuli on event-related fMRI. We used three standard olfactory odorants with different valence (positive, neutral and negative). Forty-three healthy subjects (22 males) were scanned on a 3.0T MR system. Olfactory stimulation was attained through a delivery system synchronized with image acquisition and subjects´ breathing instructions. fMRI data analysis was performed by the FSL package (Oxford University) including head movement correction, GLM modeling of the neurovascular (BOLD) response and group activation maps produced at p<0.05 and corrected for multiple comparison. Results. Increased cerebral responses within the anterior cingulate, amygdaloid nuclei, as well as the dorsolateral prefrontal, occipital and orbitofrontal cortices were observed in positive and negative valence conditions, while response to neutral valence arousal was less intense and not observed in the amygdaloid complex. The most significant statistical response aroused from the stimuli clusters was observed in the negative condition. Conclusion. The results of the present study support the hypothesis that neutral stimuli may be more sensitive to early losses in pathological conditions, particularly dementia.

RESUMO. Apesar de praticamente restrita a alguns contextos na rotina diária, a percepção de estímulos olfativos é bastante relevante em medicina. Várias condições patológicas, e em particular as demências, estão associadas à perda precoce da capacidade de discriminação e percepção olfativa. Apesar de estudos de ressonância magnética funcional (RMf), terem identificado várias áreas cerebrais relacionadas à percepção olfativa, ainda não sabemos quais destas são moduladas pela valência emocional do estímulo olfativo. Neste estudo investigamos o padrão de resposta cerebral à odorantes com diferentes valências emocionais em indivíduos saudáveis estudados por RMf relacionada à eventos. Métodos. Comparamos a resposta cerebral em um desenho de RMf relacionado à eventos e com uso de três estímulos olfatórios padronizados e com diferentes valências emocionais (positiva, neutra e negativa). Quarenta e três indivíduos normais (22 homens) foram estudados por RMf relacionada à eventos em aparelho de 3T. A estimulação olfativa foi realizada por meio de sistema sincronizado à aquisição das imagens e às instruções dadas aos sujeitos. A análise dos dados foi feita por meio do software FSL (Universidade de Oxford) e incluiu correções de movimento, modelagem de sinal com técnica GLM e mapas de grupo com nível de significância < 0,5. Resultados. As respostas cerebrais no cíngulo anterior, bem como no córtex dorsolateral pré-frontal, occipital e órbitofrontal foram observadas nas condições de valência positiva e negativa, porém a resposta ao estímulo neutro foi menos intensa e não foi observada em complexos amigdaloides. A resposta estatística mais significante foi observada no cluster de estímulos com valência negativa. Conclusão. Estes dados representam evidências para a hipótese de que possivelmente a perda da percepção discriminativa de estímulos com valência emocional neutra pode ser mais sensível em relação às manifestações iniciais de condições patológicas, inclusive demências.

Modulation of cerebral haemodynamic response to olfactory stimuli by emotional valence detected by functional magnetic resonance imaging.

Olfactory perception, although restricted to just a few contexts in everyday life, is key in medicine. Several dementia conditions have been associated with early loss of olfactory discrimination. Despite the fact that several brain areas have been associated with olfaction in functional magnetic resonance imaging (fMRI), the mechanisms by which emotional valence is conveyed to the brain are not fully understood. METHODS: In this study, we compared cerebral activations by olfactory stimuli using different emotional valence stimuli on event-related fMRI. We used three standard olfactory odorants with different valence (positive, neutral and negative). Forty-three healthy subjects (22 males) were scanned on a 3.0T MR system. Olfactory stimulation was attained through a delivery system synchronized with image acquisition and subjects´ breathing instructions. fMRI data analysis was performed by the FSL package (Oxford University) including head movement correction, GLM modeling of the neurovascular (BOLD) response and group activation maps produced at p<0.05and corrected for multiple comparison. RESULTS: Increased cerebral responses within the anterior cingulate, amygdaloid nuclei, as well as the dorsolateral prefrontal, occipital and orbitofrontal cortices were observed in positive and negative valence conditions, while response to neutral valence arousal was less intense and not observed in the amygdaloid complex. The most significant statistical response aroused from the stimuli clusters was observed in the negative condition. CONCLUSION: The results of the present study support the hypothesis that neutral stimuli may be more sensitive to early losses in pathological conditions, particularly dementia.

Apesar de praticamente restrita a alguns contextos na rotina diária, a percepção de estímulos olfativos é bastante relevante em medicina. Várias condições patológicas, e em particular as demências, estão associadas à perda precoce da capacidade de discriminação e percepção olfativa. Apesar de estudos de ressonância magnética funcional (RMf), terem identificado várias áreas cerebrais relacionadas à percepção olfativa, ainda não sabemos quais destas são moduladas pela valência emocional do estímulo olfativo. Neste estudo investigamos o padrão de resposta cerebral à odorantes com diferentes valências emocionais em indivíduos saudáveis estudados por RMf relacionada à eventos. MÉTODOS: Comparamos a resposta cerebral em um desenho de RMf relacionado à eventos e com uso de três estímulos olfatórios padronizados e com diferentes valências emocionais (positiva, neutra e negativa). Quarenta e três indivíduos normais (22 homens) foram estudados por RMf relacionada à eventos em aparelho de 3T. A estimulação olfativa foi realizada por meio de sistema sincronizado à aquisição das imagens e às instruções dadas aos sujeitos. A análise dos dados foi feita por meio do software FSL (Universidade de Oxford) e incluiu correções de movimento, modelagem de sinal com técnica GLM e mapas de grupo com nível de significância < 0,5. RESULTADOS: As respostas cerebrais no cíngulo anterior, bem como no córtex dorsolateral pré-frontal, occipital e órbitofrontal foram observadas nas condições de valência positiva e negativa, porém a resposta ao estímulo neutro foi menos intensa e não foi observada em complexos amigdaloides. A resposta estatística mais significante foi observada no cluster de estímulos com valência negativa. CONCLUSÃO: Estes dados representam evidências para a hipótese de que possivelmente a perda da percepção discriminativa de estímulos com valência emocional neutra pode ser mais sensível em relação às manifestações iniciais de condições patológicas, inclusive demências.