Titelaufnahme

Titel
Neural responses and measures with anosmia / submitted by Kathrin Kollndorfer
VerfasserKollndorfer, Kathrin
Begutachter / BegutachterinSchöpf, Veronika
Erschienen2015
Umfang134 Bl. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftWien, Med. Univ., Diss., 2015
Anmerkung
Zsfassung in dt. Sprache
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Funktionelle Magnetresonanztomographie / Olfaktorik / Trigeminale Wahrnehmung / Chemische Sinne / Funktionelle Konnektivität / neuronale Aktivierung / Riechstörung / Anosmie
Schlagwörter (EN)functional magnetic resonance imaging / olfaction / trigeminal perception / chemical senses / functional connectivity / neural activation / smell disorder / anosmia
URNurn:nbn:at:at-ubmuw:1-4086 Persistent Identifier (URN)
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Neural responses and measures with anosmia [5.55 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Der komplette Verlust des Geruchssinns, die so genannte Anosmie, hat weitreichende Auswirkungen auf das alltägliche Leben. Insbesondere sind Auswirkungen auf die Ernährung, die persönliche Sicherheit sowie das allgemeine Wohlbefinden bekannt. Etwa 5% der Gesamtbevölkerung leiden unter einem Verlust der gesamten olfaktorischen Wahrnehmung.

Weitere 15% weisen eine Beeinträchtigung des Geruchssinns auf. Derzeit gibt es noch keinen allgemein anerkannten therapeutischen Ansatz zur Behandlung von Riechstörungen. Vor kurzem konnte gezeigt werden, dass Patienten mit Riechstörungen ihren Geruchssinn durch ein Riechtraining zumindest teilweise wiedererlangen konnten. Die neuronale Basis dieses therapeutischen Ansatzes ist bisher noch nicht bekannt. Ziel dieses Projekts war es, Einblicke in die Verarbeitung chemosensorischer Stimuli bei anosmischen Patienten zu erlangen, sowie die neuronale Korrelate des Riechtrainings zu ermitteln. Des Weiteren sollte in diesem Projekt festgestellt werden, ob die spezifische Form der intensiven Nasenatmung, das Sniffing, neuronale Aktivierung bei Patienten mit Riechstörungen hervorrufen kann. Zusätzlich wurden die Auswirkungen eines Riechtrainings auf die Geruchswahrnehmung sowie die zentrale Verarbeitung olfaktorischer Reize bei Patienten mit Anosmie untersucht.

Im Rahmen dieses Projekts wurde eine funktionelle MRT Studie durchgeführt, die zwei Paradigmen umfasste: 1) Sniffing und 2) intranasale trigeminale Stimulation mit drei verschiedenen Substanzen.

Zu Beginn absolvierten alle teilnehmenden Personen einen Geruchstest, anosmische Patienten wurden zusätzlich von einem Facharzt für Hals- Nasen- und Ohrenheilkunde mittels Endoskopie der Nasenhöhle untersucht, um die genaue Ursache des Geruchsverlustes festzustellen. Anschließend wurde die fMRT Untersuchung durchgeführt. Nach der fMRT Untersuchung wurde allen teilnehmenden Patienten mit Anosmie die Durchführung des Riechtrainings erklärt, welches diese über einen Zeitraum von 12 Wochen selbstständig zuhause durchführen sollten. Nach Abschluss des Riechtrainings wurden alle anosmischen Patienten zu einer zweiten fMRT Untersuchung eingeladen. Für die Auswertung der Daten wurde die Ausdehnung der neuronalen Netzwerke und deren funktionelle Konnektivität bei anosmischen Patienten vor und nach dem Riechtraining analysiert und auch mit den Netzwerken der Kontrollgruppe verglichen. Die in diesem Projekt erzielten Ergebnisse zeigten keine Unterschiede in der räumlichen Verteilung der jeweiligen Netzwerke zwischen Patienten mit Anosmie und gesunden Kontrollen. Allerdings konnte eine reduzierte funktionelle Konnektivität bei anosmischen Patienten festgestellt werden. Diese verringerte funktionelle Konnektivität wurde sowohl in olfaktorischen Arealen sowie darüber hinaus gefunden. Weiters zeigte ein Vergleich der beiden Messzeitpunkte bei anosmischen Patienten einen signifikanten Unterschied in der funktionellen Konnektivität. Die Ergebnisse dieses Projekts ermöglichen einen genaueren Einblick in die grundlegenden Mechanismen der zentralen Verarbeitung chemosensorischer Reize bei Patienten mit Riechstörung. Bei anosmischen Patienten konnten Unterschiede in der funktionellen Konnektivität gefunden werden. Darüber hinaus wurden Veränderungen in der funktionellen Konnektivität durch das Riechtraining gefunden werden. Aufgrund der vorliegenden Resultate dieses Projekts wird angenommen, dass die Existenz eines olfaktorischen Netzwerks bei anosmischen Patienten die Grundvoraussetzung für ein erfolgreiches Riechtraining ist. Außerdem weisen Studienergebnisse darauf hin, dass die Veränderungen in der funktionellen Konnektivität durch das Riechtraining als neuronales Korrelat des Trainingsprogramms angesehen werden können.

Zusammenfassung (Englisch)

Anosmia, the complete loss of odor perception, is a common disorder that has far-reaching consequences on everyday life, particularly on nutritional health and personal safety and overall well-being. Up to 5% of the total population suffers from an entire loss of olfactory perception, and another 15% have a mild to severe decreased olfactory function. Currently, no therapeutic approach is commonly accepted to treat olfactory dysfunction. Recently, it has been found that olfactory perceptual learning has the potential to initiate the recovery of olfactory function in patients with smell loss. Thus far, the neural basis of this finding is still unclear. Although anosmic patients are unable to perceive odors, olfactory stimuli may still evoke neural activation. Our goal was to obtain deeper insight into the odor processing mechanisms as well as the neural correlates of olfactory perceptual learning in anosmic patients. The main objective of this project was to test whether the sensorimotor component of olfactory perception - sniffing, which is characterized by a short and deep intake of breath - induces neural activity in olfactory brain regions, in patients with smell loss. Furthermore, we wanted to investigate whether and how persistent exposure to odors in a training program, might induce the recovery of olfactory function in anosmic patients.

Therefore, we performed functional MRI experiments with two different paradigms: sniffing and intranasal trigeminal stimulation with three different substances. All subjects first underwent olfactory performance testing. Anosmic patients also received an examination of the nasal cavity to determine the cause of dysfunction. Following the fMRI experiments anosmic patients were instructed to follow an olfactory training program. After completing a 12-week training program, patients received olfactory performance assessment as well as a second fMRI measurement. Analysis included functional connectivity analysis and comparison of neural activation patterns to investigate the central processing of chemosensory stimuli in patients before and after training, as well as compared to controls.

The findings of this project revealed no differences in the spatial extent of functional networks for trigeminal stimulation, nor in the sniffing paradigm between anosmic patients and healthy controls.

Furthermore, a significant decrease in functional connectivity in anosmic patients was determined compared to healthy controls. Although the majority of decreased connectivity is attributable in some way to the olfactory network, a decline of functional connectivity was observed even beyond characteristic olfactory areas. When the two measurement time points for anosmic patients were compared - before and after the olfactory training - significant differences were detected in functional connectivity.

The results of this project provide insight into the basic mechanisms of central chemosensory processing in patients with chronic peripheral smell loss. We were able to show that in patients with chronic peripheral sensory loss an olfactory network is still present and may be activated by sniffing. Although the spatial extent of the olfactory network did not differ between anosmic patients and healthy controls, significant differences in functional connectivity were observed. We also determined training induced alterations of functional connectivity in patients with smell loss. Therefore, we assume that the existence of the olfactory network despite olfactory loss is necessary to achieve a significant enhancement of performance induced by an olfactory training program. Moreover, these findings indicate that the alterations of functional connectivity induced by the olfactory training program reflect the neural of correlate olfactory perceptual learning.