経験は調香師の匂いイメージに関与する脳領域の機能再編成を誘発する
経験は調香師の匂いイメージに関与する脳領域の機能再編成を誘発する
Experience induces functional reorganization in brain regions involved in odor imagery in perfumers
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6870234/
Abstract
要旨
Areas of expertise that cultivate specific sensory domains reveal the brain's ability to adapt to environmental change. Perfumers are a small population who claim to have a unique ability to generate olfactory mental images. To evaluate the impact of this expertise on the brain regions involved in odor processing, we measured brain activity in novice and experienced (student and professional) perfumers while they smelled or imagined odors. We demonstrate that olfactory imagery activates the primary olfactory (piriform) cortex (PC) in all perfumers, demonstrating that similar neural substrates were activated in odor perception and imagination.
特定の感覚領域を養う専門領域は、環境の変化に適応する脳の能力を明らかにする。調香師は、嗅覚的な心的イメージを生み出すユニークな能力を持っていると主張する少数の集団である。この専門性が匂い処理に関与する脳部位に与える影響を評価するため、初心者と経験者(学生とプロ)の調香師を対象に、匂いを嗅いだり想像したりしている間の脳活動を測定した。その結果、すべての調香師において、嗅覚イメージは一次嗅(梨状)皮質(PC)を活性化し、匂いの知覚と想像において同様の神経基質が活性化されることが示された。
piriform) cortex (PC):梨状皮質(りじょうひしつ):匂いを記憶して保持する役割
In professional perfumers, extensive olfactory practice influences the posterior PC, the orbitofrontal cortex, and the hippocampus; during the creation of mental images of odors, the activity in these areas was negatively correlated with experience. Thus, the perfumers' expertise is associated with a functional reorganization of key olfactory and memory brain regions, explaining their extraordinary ability to imagine odors and create fragrances.
プロの調香師では、広範な嗅覚訓練が梨状皮質PC後部、眼窩前頭皮質、海馬に影響を与えており、匂いの心的イメージの創作中、これらの領域の活動は経験と負の相関があった。このように、調香師の専門性は、嗅覚と記憶の主要な脳領域の機能的再編成と関連しており、彼らが匂いを想像し、香りを創作する並外れた能力を説明している。
orbitofrontal cortex:眼窩前頭皮質
視覚、味覚、嗅覚など全感覚情報が入力し、情動や動機付けや意志決定に関係する。
INTRODUCTION
概要
The brain adapts to new abilities obtained through extensive practice. In experts with enhanced visual, auditory or motor skills, such as musicians and athletes, superior performance is associated with functional brain changes in modality‐specific brain regions [Cross et al.,2006; Kleber et al.,2009; Lotze and Halsband,2006; Lotze et al.,2003; Margulis et al.,2009; Milton et al.,2007; Ohnishi et al.,2001; Ross et al.,2003]. We thus questioned whether the effects observed in other modalities could be generalized to olfaction. This topic has not been previously addressed, probably because olfactory abilities are less developed in humans than other animals. Accordingly, olfactory experts are rare; in fact, there are only about 500 perfumers (known informally as “noses”) worldwide. Nevertheless, a recent study investigated the effect of sommelier expertise on brain activity related to wine tasting and showed that brain activation in olfactory/gustatory areas was substantially different in experts relative to naïve drinkers [Castriota‐Scanderbeg et al.,2005].
脳は幅広い訓練によって得られる新しい能力に適応する。音楽家やスポーツ選手など、視覚、聴覚、運動技能が向上した専門家では、優れたパフォーマンスがモダリティに特異的な脳領域の機能的変化と関連している [Cross et al.,2006; Kleber et al.,2009; Lotze and Halsband,2006; Lotze et al.,2003; Margulis et al.,2009; Milton et al.,2007; Ohnishi et al.] そこで我々は、他のモダリティで観察された効果が嗅覚に一般化できるかどうか疑問視した。おそらく、ヒトでは嗅覚の能力が他の動物に比べて発達していないためであろう。したがって、嗅覚の専門家はまれであり、実際、調香師(非公式に「鼻」として知られている)は世界で500人ほどしかいない。とはいえ、最近の研究では、ソムリエの専門知識がワインのテイスティングに関連する脳活動に及ぼす影響を調査し、嗅覚・味覚領域の脳活性化が、ナイーブな飲酒者に比べて専門家では大きく異なることが示された[Castriota-Scanderbeg et al.]
Several behavioral and functional studies have suggested that we can “imagine” smells by reactivating percept‐like memory representations [Bensafi et al.,2007; Carrasco and Ridout,1993; Djordjevic et al.,2005; Lyman and McDaniel,1990]. For instance, the detection of perithreshold odors was improved after imagining a matched rather than a mismatched odor [Djordjevic et al.,2005]. However, for the average person it is much easier to imagine visual images than olfactory ones. In contrast, perfumers have learned to form olfactory sensory representations through daily practice and extensive training. Furthermore, they claim to have the ability to produce perceptual images of smells in the total absence of odorants. Forming mental images of odors is thus a crucial component of the perfumer's expertise.
いくつかの行動学的・機能学的研究から、知覚に似た記憶表象を再活性化することで、においを「想像」できることが示唆されている[Bensafi et al.] 例えば、閾値付近のにおいの検出は、不一致のにおいよりも一致したにおいを想像した後に向上した[Djordjevic et al.,2005]。しかし、一般人にとっては、嗅覚的なイメージよりも視覚的なイメージの方がはるかに想像しやすい。対照的に、調香師は日々の練習と広範な訓練を通じて、嗅覚的な感覚表象を形成することを学んできた。さらに彼らは、におい物質が全くない状態でも、においの知覚的イメージを作り出す能力を持っていると主張する。このように、匂いの心的イメージを形成することは、調香師の専門性の重要な要素である。
In this study, we use functional magnetic resonance imaging (fMRI) to determine the impact of expertise on the neural substrates of odor‐relevant mental imagery in olfaction experts. We scan both perfumers renowned for creating perfumes and students from an international school of perfumery while they either perceive odors or imagine them from their chemical labels. At the perfumery school, the student perfumers learn to recognize the smells of about 300 chemical molecules over the course of 2 years. The professional perfumers typically improve their knowledge of these molecules during subsequent vocational courses or business experience. We took advantage of this variability in expertise among professional perfumers to identify the functional brain areas associated with their experience. Indeed, recent findings have suggested that the extent of functional reorganization is proportional to the length of training—even when this training lasts for a short period of time [Ilg et al.,2008]. Because naïve (untrained) subjects are largely unfamiliar with the chemical labels of odorants used in the current study (e.g., dihydromyrcenol, triplal, benzyl acetate, and alpha‐damascone), we did not include naïve subjects in our study. We hypothesize that, during the imagination of odors, the perfumer's expertise would be associated with a modification of the activation patterns in olfactory and memory‐processing regions such as the piriform cortex (PC) and the hippocampus. Such a modification of activation in experts would be the result of a cortical reorganization due to experience, which is the sign of a functional plasticity [Jancke,2009]
本研究では、機能的磁気共鳴画像法(fMRI)を用いて、嗅覚の専門家における匂いに関連した心的イメージの神経基盤に対する専門知識の影響を明らかにする。香水を作ることで有名な調香師と、国際的な調香学校の生徒の両方をスキャンし、彼らが匂いを知覚するか、化学的ラベルから匂いを想像するかを調べた。香水学校では、学生調香師は2年間で約300の化学分子の匂いを認識することを学ぶ。プロの調香師は通常、その後の職業訓練やビジネス経験を通じて、これらの分子に関する知識を向上させる。我々は、プロの調香師間の専門知識のばらつきを利用して、彼らの経験に関連する脳機能部位を特定した。実際、最近の知見では、機能的再編成の程度はトレーニングの長さに比例することが示唆されている。ナイーブな(訓練を受けていない)被験者は、今回の研究で使用したにおい物質(ジヒドロミルセノール、トリプラール、酢酸ベンジル、α-ダマスコンなど)の化学的ラベルをほとんど知らないため、ナイーブな被験者は本研究に含めなかった。我々は、匂いを想像している間、調香師の専門知識は、梨状皮質(PC)や海馬などの嗅覚および記憶処理領域の活性化パターンの変化と関連するだろうと仮定した。専門家におけるこのような活性化の変化は、経験による皮質の再編成の結果であり、これは機能的可塑性の兆候である[Jancke,2009]。
dihydromyrcenol ジヒドロミルセノール
ジヒドロミルセノール(英: Dihydro myrcenol)は、化学式C10H20Oで表される有機化合物である。ミルセノールの関連化合物の中でも最も強く甘いライムの香りを持つ無色の液体で、香料として利用される。ウイキペディアより
triplal トリプラール(フレッシュグリーンな香り)
benzyl acetate酢酸ベンジル(ジャヤスミンに似た香り)
alpha‐damasconeα-ダマスコン
ダマスコン(英: Damascones)は化学式C13H20Oで表されるケトンの一種で、ブルガリアンローズの微量香気成分として発見された[2]。イオノン、ダマセノンとともに、ローズケトンとも呼ばれる。二重結合の位置や官能基の種類によりα体、β体、γ体、δ体の異性体が知られている[3]。ケトン基の位置の異なるイオノンの異性体であるが、イオノンがスミレの香りを持つのに対しダマスコンはバラの香りを持つ。バラの精油に含まれ、カロテノイドの分解によっても生じるが、工業的にはシクロシトラールなどから合成され[3]、食品や香粧品の香料原料として広く使われる[4]。ウイキペディアより
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