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Publicação
Neuronal Discrimination of Odour Functional Groups
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Autores
Orientador(es)
Resumo(s)
The sense of smell is responsible for the detection and discrimination of molecules that
provide information about the surrounding environment, known as odours. These com-
pounds play a crucial role in cosmetics and perfumery sectors, where olfactory perception
is fundamental. In the field of health, odours are used in diagnostic tests for neurode-
generative diseases. The growth and development of these sectors has led to a surge of
interest in the study of olfactory perception and processing in the brain. Despite significant
advancements in neuroimaging and electroencephalography techniques, the relationship
between the chemical characteristics of elemental odours and their neurophysiological
responses remains to be extensively unexplored.
In this study, electroencephalographic signals were used to investigate brain responses
elicited by five olfactory stimuli, categorised into distinct functional groups: alcohol;
carboxylic acid; ester; amine and aldehyde. A dedicated olfactometer was designed
to allow for a controlled delivery of specific scents. It allowed for the identification of
neuronal responses to said stimuli, employing a paradigm of evoked potential analysis
complemented by source separation techniques. The participants answered the Self-
Assessment Manikin questionnaire, which allowed for the establishment of a relationship
between objective brain responses and participant subjective emotions.
The results obtained revealed that odours belonging to the aldehyde and alcohol
functional groups were perceived as the most pleasant, with these odours triggering
characteristic responses in the parietal, temporal and occipital regions. In contrast, the
odour of the carboxylic acid functional group showed more intense and rapid olfactory
processing, with a more localised neuronal response. These findings provide valuable
insights into the interplay between the chemical structure of odours, brain activity and
human emotions, contributing to a better understanding of olfactory processing in the
brain and the potential use of elemental odours in diagnostic techniques.
O olfato, um dos sentidos mais primitivos, permite a deteção e discriminação de moléculas que fornecem informações sobre o ambiente circundante, os odorantes. Estes compostos desempenham um papel crucial em setores como a cosmética e perfumaria, onde a percepção olfativa é fundamental e no setor da saúde onde os odores são utilizados em testes de diagnóstico de doenças neurodegenerativas. O crescente desenvolvimento destes setores tem impulsionado o interesse no estudo da percepção e processamento olfativo no cérebro. Embora avanços significativos tenham sido alcançados com recurso a técnicas de neuroimagem e eletroencefalografia, a relação entre as características químicas dos odores elementares e as suas respostas neurofisiológicas ainda se encontra pouco explorada. Neste estudo, através da recolha do sinal eletroencefalográfico, investigou-se as respos- tas cerebrais resultantes da exposição a cinco estímulos olfativos pertencentes a grupos funcionais distintos: álcool; ácido carboxílico; éster; amina e aldeído. Foi desenvolvido um olfatómetro capaz de administrar de forma controlada aromas específicos. Este dispositivo viabilizou a identificação das respostas neuronais aos referidos estímulos, seguindo um paradigma de análise de potenciais evocados complementado com técnicas de separação de fontes. Os participantes responderam ao questionário Self-Assessment Manikin, o que permitiu estabelecer uma relação entre as respostas cerebrais objetivas e as emoções subjetivas dos participantes. Os resultados revelaram que odores dos grupos funcionais aldeído e álcool foram percebidos como os mais agradáveis, desencadeando respostas características e abrangentes nas regiões parietal, temporal e occipital. Em contraste, o odor do grupo funcional ácido carboxílico demonstrou um processamento olfativo mais intenso e rápido, com uma resposta neuronal mais localizada. Estes resultados oferecem novas perspetivas sobre a relação entre a estrutura química dos odores, a atividade cerebral e as emoções humanas, contribuindo para uma melhor compreensão do processamento olfativo cerebral e a possibilidade de uma utilização de odores elementares em técnicas de diagnóstico.
O olfato, um dos sentidos mais primitivos, permite a deteção e discriminação de moléculas que fornecem informações sobre o ambiente circundante, os odorantes. Estes compostos desempenham um papel crucial em setores como a cosmética e perfumaria, onde a percepção olfativa é fundamental e no setor da saúde onde os odores são utilizados em testes de diagnóstico de doenças neurodegenerativas. O crescente desenvolvimento destes setores tem impulsionado o interesse no estudo da percepção e processamento olfativo no cérebro. Embora avanços significativos tenham sido alcançados com recurso a técnicas de neuroimagem e eletroencefalografia, a relação entre as características químicas dos odores elementares e as suas respostas neurofisiológicas ainda se encontra pouco explorada. Neste estudo, através da recolha do sinal eletroencefalográfico, investigou-se as respos- tas cerebrais resultantes da exposição a cinco estímulos olfativos pertencentes a grupos funcionais distintos: álcool; ácido carboxílico; éster; amina e aldeído. Foi desenvolvido um olfatómetro capaz de administrar de forma controlada aromas específicos. Este dispositivo viabilizou a identificação das respostas neuronais aos referidos estímulos, seguindo um paradigma de análise de potenciais evocados complementado com técnicas de separação de fontes. Os participantes responderam ao questionário Self-Assessment Manikin, o que permitiu estabelecer uma relação entre as respostas cerebrais objetivas e as emoções subjetivas dos participantes. Os resultados revelaram que odores dos grupos funcionais aldeído e álcool foram percebidos como os mais agradáveis, desencadeando respostas características e abrangentes nas regiões parietal, temporal e occipital. Em contraste, o odor do grupo funcional ácido carboxílico demonstrou um processamento olfativo mais intenso e rápido, com uma resposta neuronal mais localizada. Estes resultados oferecem novas perspetivas sobre a relação entre a estrutura química dos odores, a atividade cerebral e as emoções humanas, contribuindo para uma melhor compreensão do processamento olfativo cerebral e a possibilidade de uma utilização de odores elementares em técnicas de diagnóstico.
Descrição
Palavras-chave
Olfactory stimuli Monomolecular odours Functional groups Electroencephalography Olfactometer Olfactory event-related potentials