Un dispositif de diffusion d’odeurs spécialement créé, ainsi qu’une analyse basée sur l’apprentissage automatique de l’électroencéphalogramme enregistré sur le cuir chevelu, a permis aux chercheurs de l’Université de Tokyo de voir quand et où les odeurs sont traitées dans le cerveau. L’étude a révélé que les informations sur les odeurs dans le cerveau n’étaient pas liées à la perception au cours des premières étapes du traitement, mais lorsque la perception se produisait plus tard, les odeurs désagréables étaient traitées plus rapidement que les odeurs agréables. Les problèmes de perception des odeurs peuvent être un symptôme précoce des maladies neurodégénératives, donc découvrir davantage les bases neurales de la perception des odeurs pourrait aider à mieux comprendre ces maladies à l’avenir.
L’odeur d’une tasse de café chaud vous aide-t-elle à bien commencer votre journée ? Ou ne supportez-vous pas les trucs forts et capiteux? Selon de nouvelles recherches, la rapidité avec laquelle votre cerveau traite l’odeur de votre boisson du matin pourrait dépendre du fait que vous pensez que cette odeur est agréable ou non.
Une équipe de l’Université de Tokyo a créé un appareil spécial capable de délivrer 10 odeurs différentes de manière précise et rapide. Les odeurs ont été administrées aux participants qui ont évalué leur agrément tout en portant des casquettes d’électroencéphalogramme (EEG) non invasives enregistrées sur le cuir chevelu, qui enregistrent les signaux à l’intérieur du cerveau. L’équipe a ensuite pu traiter les données EEG à l’aide d’une analyse informatique basée sur l’apprentissage automatique, pour voir quand et où la gamme d’odeurs a été traitée dans le cerveau avec une résolution temporelle élevée pour la première fois.
Nous avons été surpris de pouvoir détecter des signaux provenant d’odeurs présentées à partir de réponses EEG très précoces, aussi rapidement que 100 millisecondes après le début de l’odeur, ce qui suggère que la représentation des informations sur les odeurs dans le cerveau se produit rapidement. »
Mugihiko Kato, doctorant, École supérieure des sciences agricoles et de la vie, Université de Tokyo
La détection de l’odeur par le cerveau s’est produite avant que l’odeur ne soit consciemment perçue par le participant, ce qui ne s’est produit que plusieurs centaines de millisecondes plus tard. « Notre étude a montré que différents aspects de la perception, en particulier l’agrément, le désagrément et la qualité des odeurs, ont émergé à travers différents traitements corticaux spatiaux et temporels », a déclaré Kato.
« La représentation du désagrément dans le cerveau est apparue plus tôt que l’agrément et la qualité perçue », a déclaré le professeur associé du projet Masako Okamoto, également de l’École supérieure des sciences agricoles et de la vie. Lorsque des odeurs désagréables (telles que des odeurs pourries et rances) étaient administrées, le cerveau des participants pouvait les différencier des odeurs neutres ou agréables dès 300 millisecondes après leur apparition. Cependant, la représentation des odeurs agréables (telles que les odeurs florales et fruitées) dans le cerveau ne s’est produite qu’à partir de 500 millisecondes, à peu près au même moment où la qualité de l’odeur était également représentée. De 600 à 850 millisecondes après l’apparition de l’odeur, des zones importantes du cerveau impliquées dans le traitement émotionnel, sémantique (langage) et de la mémoire sont alors devenues les plus impliquées.
La perception précoce des odeurs désagréables peut être un système d’alerte précoce contre les dangers potentiels. « La façon dont chaque système sensoriel recrute le système nerveux central diffère selon les modalités sensorielles (odeur, lumière, son, goût, pression et température). Élucider quand et où dans le cerveau la perception olfactive (odeur) émerge nous aide à comprendre comment le système olfactif système fonctionne », a déclaré Okamoto. « Nous pensons également que notre étude a des implications méthodologiques plus larges. Par exemple, on ne savait pas que l’EEG enregistré sur le cuir chevelu nous permettrait d’évaluer la représentation des odeurs à partir de périodes aussi précoces que 100 millisecondes. »
Cette imagerie à haute résolution temporelle de la façon dont notre cerveau traite les odeurs peut être un tremplin vers une meilleure compréhension des mécanismes des maladies neurodégénératives à l’avenir, telles que les maladies de Parkinson et d’Alzheimer, dans lesquelles un dysfonctionnement de l’odorat est un signe d’alerte précoce. L’équipe est intéressée à explorer plusieurs autres pistes de recherche. « Dans notre vie quotidienne, les odeurs sont perçues avec d’autres informations sensorielles comme la vision, et chaque sens influence la perception de l’autre », a déclaré Kato. « Bien que nous n’ayons présenté que des stimuli olfactifs dans la présente étude, nous pensons qu’il est important d’analyser l’activité cérébrale dans des conditions plus naturelles, telles que la présentation d’odeurs avec un film. » Peut-être que Smell-O-Vision pourrait encore faire son retour ?
