Appliziert man Nikotindampf in niedrigen Konzentrationen auf die nasale Mukosa, so ruft es Geruchsempfindungen hervor. In höheren Konzentrationen ruft Nikotin zusätzlich ein Brennen oder Stechen in der Nase hervor. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war, die Hirnaktivierungen nach intranasaler Stimulation von S(-)-Nikotin in niedrigen, olfaktorisch leicht überschwelligen versus hohen, trigeminal leicht überschwelligen Konzentrationen zu vergleichen. Zuerst wurden die individuellen Geruchs- und Schmerzschwellen von Nikotin von jeweils 30 gesunden Gelegenheitsrauchern mittels PC-kontrolliertem Olfaktometer bestimmt. Danach wurden funktionelle Kernspinuntersuchungen mit einem 1,5 Tesla Magnetresonanztomographen während der Applikation von intranasalen Nikotinreizen in olfaktorisch und trigeminal leicht überschwelligen Konzentrationen durchgeführt. Nach den Bildgebungsexperimenten nahm ein Teil der Probanden an einem weiteren Experiment teil. Während dieses Experiments sollten die Probanden die Intensität der olfaktorischen und trigeminalen Wahrnehmung während intranasaler Nikotinstimulation außerhalb des Magnetresonanztomographen bewerten. Dabei wurden die gleichen Stimulationsparadigmen verwendet wie während der Bildgebungsexperimente. Obwohl die subjektive Wahrnehmung von Nikotindampf in niedrigen und hohen Konzentrationen sich deutlich voneinander unterschied, konnten Aktivierungen in nahezu gleichen Hirnarealen in beiden Experimenten gefunden werden. Diese Hirnareale entsprachen Arealen, von denen bekannt ist, dass sie für die olfaktorische Informationsverarbeitung zuständig sind, aber auch Arealen, die spezifisch für die Verarbeitung von schmerzhaften Reizen sind. Die Ergebnisse zeigen, dass sowohl das olfaktorische, als auch das trigeminale System während chemosensorischer Wahrnehmung von Nikotindampf aktiviert werden und dass es nicht möglich ist, olfaktorische von trigeminalen Effekten zu trennen, indem man die Stimuluskonzentration variiert. Die Aktivierungen von olfaktorischen und trigeminalen Arealen nach chemosensorischer Stimulation mit verschiedenen Nikotinkonzentrationen sind weitgehend unabhängig von der wahrgenommenen Intensität der Stimuli.
Inhaltsverzeichnis
- 1 Einleitung
- 2 Theoretischer Hintergrund
- 2.1 Die Geruchswahrnehmung
- 2.1.1 Das olfaktorische System
- 2.1.1.1 Das periphere olfaktorische System
- 2.1.1.2 Anatomie des zentralen olfaktorischen Systems
- 2.1.2 Das trigeminale System
- 2.1.2.1 Das periphere trigeminale System
- 2.1.2.2 Anatomie des zentralen trigeminalen Systems
- 2.1.3 Interaktionen zwischen dem olfaktorischen und dem trigeminalen System
- 2.1.1 Das olfaktorische System
- 2.2 Funktionsweise der Magnetresonanztomographie
- 2.2.1 Funktionsweise der funktionellen Magnetresonanztomographie
- 2.2.1.1 Physikalische Grundlagen
- 2.2.1.2 Physiologische Grundlagen
- 2.2.1.3 Experimentelle fMRT-Designs
- 2.2.1 Funktionsweise der funktionellen Magnetresonanztomographie
- 2.3 Die Substanz Nikotin
- 2.3.1 Struktur von Nikotin
- 2.3.2 Chemosensorische Eigenschaften von Nikotin
- 2.1 Die Geruchswahrnehmung
- 3 Fragestellungen und Hypothesen
- 4 Methoden
- 4.1 Experimenteller Ablauf
- 4.2 Untersuchtes Probandenkollektiv
- 4.3 Chemosensorische Stimulation der Nasenschleimhaut
- 4.4 Testsubstanz Nikotin
- 4.5 Schwellentests
- 4.5.1 Bestimmung der Geruchsschwelle von Nikotin
- 4.5.2 Bestimmung der Schmerzschwelle von Nikotin
- 4.6 Erhebung der funktionellen Bilddaten
- 4.6.1 Stimulationsparadigma für Nikotin in niedrigen Konzentrationen
- 4.6.2 Stimulationsparadigma für Nikotin in hohen Konzentrationen
- 4.7 Bewertung der Nikotinstimuli
- 4.7.1 Psychometrische Bewertung der Nikotinstimuli
- 4.7.1.1 Psychometrische Bewertung der Nikotinstimuli nach funktioneller Bildgebung mit niedrigen Nikotinkonzentrationen
- 4.7.1.2 Psychometrische Bewertung der Nikotinstimuli nach funktioneller Bildgebung mit hohen Nikotinkonzentrationen
- 4.7.2 Intensitätsbewertung der Nikotinstimuli
- 4.7.1 Psychometrische Bewertung der Nikotinstimuli
- 4.8 Auswertung der funktionellen Bilddaten
- 4.8.1 Vorverarbeitung der funktionellen Bilddaten
- 4.8.1.1 Bewegungskorrektur
- 4.8.1.2 Korrektur der Magnetfeldinhomogenitäten
- 4.8.1.3 Räumliche Normalisierung
- 4.8.1.4 Räumliche Glättung
- 4.8.2 Statistische Auswertung der funktionellen Bilddaten
- 4.8.2.1 Statistische Auswertung des fMRT-Experiments mit Nikotin in niedrigen Konzentrationen
- 4.8.2.2 Statistische Auswertung des fMRT-Experiments mit Nikotin in hohen Konzentrationen
- 4.8.2.3 Anatomische Zuordnung
- 4.8.2.4 ‚Voxel of Interest’ Analyse
- 4.8.1 Vorverarbeitung der funktionellen Bilddaten
- 5 Ergebnisse
- 6 Diskussion
- 7 Ausblick
- 8 Zusammenfassung
- 9 Summary
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die vorliegende Dissertation untersucht die Interaktionen des olfaktorischen und trigeminalen Systems bei der Wahrnehmung von Nikotin. Ziel ist es, die neuronalen Korrelate der olfaktorischen und olfaktorisch-trigeminalen Komponente von Nikotin mittels funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRT) zu identifizieren und zu vergleichen. Die Studie bestimmt zudem die Geruchsschwellen und Schmerzschwellen von Nikotin.
- Zentrale Verarbeitung multimodaler sensorischer Reize
- Interaktionen zwischen olfaktorischem und trigeminalem System
- Neurovaskuläre Kopplung und der BOLD-Effekt
- Chemosensorische Eigenschaften von Nikotin
- Funktionelle Bildgebung des Geruchssinns
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Die Einleitung führt in die Thematik der chemischen Sinne und insbesondere des Geruchssinns ein. Sie hebt die Bedeutung des Geruchssinns für Tiere und Menschen hervor und benennt die Forschungslücke bezüglich der Interaktionen zwischen olfaktorischem und trigeminalem System bei der Wahrnehmung multimodaler Duftstoffe, wozu die vorliegende Arbeit einen Beitrag leisten soll.
2 Theoretischer Hintergrund: Dieses Kapitel bietet einen umfassenden Überblick über die Geruchswahrnehmung, die Anatomie und Physiologie des olfaktorischen und trigeminalen Systems, sowie deren Interaktionen. Es beschreibt detailliert die Funktionsweise der Magnetresonanztomographie (MRT) und der funktionellen MRT (fMRT), und gibt eine Einführung in die chemischen und chemosensorischen Eigenschaften von Nikotin.
3 Fragestellungen und Hypothesen: Dieser Abschnitt formuliert die Forschungsfragen und Hypothesen der Studie. Es wird untersucht, ob sich das Aktivierungsmuster im Gehirn von olfaktorisch zu trigeminal verschiebt, je nach Nikotinkonzentration und wie die subjektive Wahrnehmung mit den fMRT-Ergebnissen korreliert.
4 Methoden: Dieses Kapitel beschreibt detailliert die Methodik der Studie, einschließlich des experimentellen Ablaufs, der Probandenauswahl, der chemosensorischen Stimulation mit Nikotin, der Schwellentests (Geruch und Schmerz), der fMRT-Datenerhebung und der statistischen Datenanalyse.
5 Ergebnisse: Hier werden die Ergebnisse der Studie präsentiert, beginnend mit den Schwellentests, gefolgt von der psychometrischen Bewertung der Nikotinstimuli und schließlich den fMRT-Ergebnissen der Hirnaktivierungen nach Stimulation mit niedrigen und hohen Nikotinkonzentrationen.
6 Diskussion: Die Diskussion interpretiert die Ergebnisse der Studie im Kontext der bestehenden Literatur. Sie beleuchtet die Bedeutung der Ergebnisse für das Verständnis der Interaktionen zwischen olfaktorischem und trigeminalem System, diskutiert mögliche Limitationen und gibt Anregungen für zukünftige Forschung.
7 Ausblick: Der Ausblick skizziert mögliche zukünftige Forschungsansätze, um das Verständnis der zentralen Verarbeitung chemosensorischer Reize zu erweitern. Er beinhaltet Vorschläge für die Erweiterung des Probandenkollektivs und die Untersuchung weiterer chemosensorischer Substanzen.
8 Zusammenfassung: Die Zusammenfassung fasst die wichtigsten Ergebnisse und Schlussfolgerungen der Studie zusammen. Es wird hervorgehoben, dass olfaktorische und trigeminale Systeme simultan aktiviert werden, unabhängig von der Nikotinkonzentration.
Schlüsselwörter
Nikotin, Geruchswahrnehmung, Trigeminales System, Olfaktorisches System, fMRT, BOLD-Effekt, Chemosensorische Stimulation, Schwellentests, Hirnaktivierung, Multimodale Integration, Sensorische Verarbeitung.
Häufig gestellte Fragen zur Dissertation: Neuronale Korrelate der Nikotinwahrnehmung
Was ist das Thema dieser Dissertation?
Die Dissertation untersucht die Interaktionen des olfaktorischen und trigeminalen Systems bei der Wahrnehmung von Nikotin. Das Hauptziel ist die Identifizierung und der Vergleich der neuronalen Korrelate der olfaktorischen und olfaktorisch-trigeminalen Nikotinkomponente mittels funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRT). Zusätzlich werden die Geruchsschwellen und Schmerzschwellen von Nikotin bestimmt.
Welche Methoden wurden in der Studie verwendet?
Die Studie verwendete eine Kombination aus verschiedenen Methoden: chemosensorische Stimulation der Nasenschleimhaut mit Nikotin in verschiedenen Konzentrationen, Schwellentests zur Bestimmung der Geruchsschwelle und Schmerzschwelle von Nikotin, funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) zur Messung der Hirnaktivität, und psychometrische Bewertungen der Nikotinstimuli durch die Probanden. Die fMRT-Daten wurden umfassend vorverarbeitet und statistisch ausgewertet, inklusive einer "Voxel of Interest" Analyse.
Welche Fragestellungen und Hypothesen wurden untersucht?
Die Studie untersuchte, ob sich das Aktivierungsmuster im Gehirn von olfaktorisch zu trigeminal verschiebt, je nach Nikotinkonzentration, und wie die subjektive Wahrnehmung mit den fMRT-Ergebnissen korreliert. Es wurde also der Einfluss der Nikotinkonzentration auf die Aktivierung verschiedener Hirnregionen und die Beziehung zwischen der subjektiven Wahrnehmung und der objektiv messbaren Hirnaktivität untersucht.
Welche Ergebnisse wurden erzielt?
Die Ergebnisse umfassen die Bestimmung der Geruchsschwellen und Schmerzschwellen von Nikotin. Die fMRT-Daten zeigten Hirnaktivierungen in sowohl olfaktorischen als auch trigeminalen Arealen, wobei der genaue Aktivierungsschwerpunkt möglicherweise von der Nikotinkonzentration abhing. Die detaillierten Ergebnisse der psychometrischen Bewertungen und der statistischen Auswertung der fMRT-Daten werden im Haupttext der Dissertation präsentiert.
Welche Schlüsselkonzepte werden in der Dissertation behandelt?
Wichtige Konzepte sind die multimodale sensorische Integration (olfaktorisch und trigeminal), die Interaktionen zwischen dem olfaktorischen und trigeminalen System, die Funktionsweise der fMRT und der BOLD-Effekt, die chemosensorischen Eigenschaften von Nikotin, und die zentrale Verarbeitung chemosensorischer Reize.
Welche Kapitel beinhaltet die Dissertation?
Die Dissertation gliedert sich in folgende Kapitel: Einleitung, Theoretischer Hintergrund (inkl. Geruchswahrnehmung, fMRT und Nikotin), Fragestellungen und Hypothesen, Methoden, Ergebnisse, Diskussion, Ausblick, Zusammenfassung und Summary.
Welche Schlussfolgerungen lassen sich aus der Studie ziehen?
Die Studie zeigt, dass olfaktorische und trigeminale Systeme bei der Nikotinwahrnehmung simultan aktiviert werden, unabhängig von der Nikotinkonzentration. Die genauen Details der Aktivierungsmuster und deren Abhängigkeit von der Konzentration bedürfen jedoch einer detaillierten Auswertung der Ergebnisse, die im Haupttext der Dissertation präsentiert werden.
Welche Limitationen der Studie sind zu beachten?
Mögliche Limitationen, z.B. die Größe des Probandenkollektivs oder spezielle methodische Aspekte, werden im Diskussionsteil der Dissertation ausführlich behandelt.
Welchen Ausblick bietet die Dissertation für zukünftige Forschung?
Der Ausblick skizziert mögliche zukünftige Forschungsansätze, wie z.B. die Erweiterung des Probandenkollektivs und die Untersuchung weiterer chemosensorischer Substanzen, um das Verständnis der zentralen Verarbeitung chemosensorischer Reize zu erweitern.
- Arbeit zitieren
- Jessica Albrecht (Autor:in), 2008, Zentrale Verarbeitung multimodaler sensorischer Reize nach Stimulation der Nasenschleimhaut mit Nikotin, München, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/88583
