Обонятельное восприятие: обзор методов когнитивных исследований

Введение. Обоняние, выступающее одним из инструментов познания, участвует в формировании нашего восприятия окружающего мира совместно с другими сенсорными модальностями и оказывает непосредственное влияние на поведение людей. Статья посвящена методам, которые используются для изучения обонятельного восприятия и связанных с ним когнитивных функций. Рассматриваемые методы оценки были разделены по критерию необходимости осознанного ответа со стороны участников с дальнейшим указанием особенностей их применения в рамках проведения междисциплинарных исследований.

Цель. Проанализировать и классифицировать методы оценки обонятельного восприятия и связанных с ним когнитивных функций.

Субъективные методы оценки обоняния и обонятельного восприятия. К субъективным методам изучения и оценки обонятельного восприятия были отнесены психофизические, среди которых тесты на определение порога обнаружения, дискриминацию и идентификацию запахов. Среди них тест на определение порога обнаружения запаха с использованием одиночной лестницы, тест идентификации запахов Пенсильванского университета (UPSIT) и другие. Психометрические методы оценки обонятельного восприятия, также отнесенные к субъективным, представлены следующими инструментами: Шкала аффективного воздействия запаха (AIO), Шкала осведомленности о запахах (OAS), Опросник важности обоняния (IOQ), Реляционная шкала обоняния (EROL), Индекс непереносимости химических запахов (CII), Шкала химической чувствительности (CSS), Шкала чувствительности к химическим запахам (COSS), Опросник обонятельного поведения детей в повседневной жизни (COBEL) и Шкала влияния запаха ребенка на родительское поведение (COPs).

Объективные методы оценки обоняния и обонятельного восприятия. К объективным методам изучения и оценки обонятельного восприятия были отнесены психофизиологические, электрофизиологические методы и методы визуализации. Среди взаимосвязей, установленных в проведенных психофизиологических экспериментах, были зафиксированы изменения частоты сердечных сокращений, частоты дыхательных движений, амплитуды и продолжительности электрической проводимости кожи в результате воздействия различных обонятельных стимулов. В нейровизуализационных и электрофизиологических исследованиях обонятельного анализатора зачастую используют магнитно-резонансную томографию, функциональную магнитно-резонансную томографию, электроольфаграфию и электроэнцефалографию соответственно.

Обсуждение результатов. Анализ литературы показал, что субъективные методы оценки позволяют выявить и оценить как нарушения обонятельной функции, так и перцептивные реакции на запахи. В свою очередь, объективные методы способны помочь в определении причины нарушения обонятельной функции, исследовании нейронной обработки запахов и коррелятов обонятельного восприятия. Современные исследования обонятельного восприятия используют междисциплинарный подход, сочетающий психофизику, нейровизуализацию и поведенческие эксперименты, что позволяет глубже понять, как мозг обрабатывает запахи и как они влияют на протекание когнитивных процессов. Результаты исследований обонятельного восприятия, проведенных с использованием субъективных методов, служат полезным дополнением к результатам, полученным по итогам исследований с использованием объективных методов.

1. Алексанян, Ю. С., Кривопалов, А. А., и Мкртчян, Э. А. (2024). Современные методы диагностики нарушений обоняния. Российская ринология, 32(1), 27–32. https://doi.org/10.17116/rosrino20243201127

2. Иванова, С. В., Сковронская, С. А., Гошин, М. Е., Бударина, О. В., и Куликова А. З. (2020). Влияние запаха на физиологические, эмоциональные и когнитивные аспекты здоровья человека в экспериментальных условиях (обзор литературы). Гигиена и санитария, 99(12), 1370–1375. https://dx.doi.org/10.47470/0016-9900-2020-99-12-1370-1375

3. Лопатин, А. С. (2014). Современные методы исследования обонятельного анализатора. динамика функции обоняния у пациентов с полипозным риносинуситом. Consilium Medicum, 16(3), 55–59.

4. Amoore, J. E. (1967). Specific anosmia: A clue to the olfactory code. Nature, 214(5093), 1095–1098. https://doi.org/10.1038/2141095a0

5. Bailer, J., Witthöft, M., & Rist, F. (2006). The chemical odor sensitivity scale: reliability and validity of a screening instrument for idiopathic environmental intolerance. Journal of Psychosomatic Research, 61(1), 71–79. https://doi.org/10.1016/j.jpsychores.2005.11.005

6. Bensafi, M., Rouby, C., Farget, V., Bertrand, B., Vigouroux, M., & Holley, A. (2002). Influence of affective and cognitive judgments on autonomic parameters during inhalation of pleasant and unpleasant odors in humans. Neuroscience Letters, 319(3), 162–166. https://doi.org/10.1016/S0304-3940(01)02572-1

7. Brand, G., Millot, J.-L., & Biju, C. (2000). Comparison between monorhinal and birhinal olfactory stimulations in bilateral electrodermal recordings. Comptes Rendus de l’Académie Des Sciences - Series III - Sciences de La Vie, 323(11), 959–965. https://doi.org/10.1016/s0764-4469(00)01235-x

8. Burón, E., Bulbena, A., Barrada, J.R., & Pailhez G. (2013). EROL scale: a new behavioural olfactory measure and its relationship with anxiety and depression symptoms. Actas Españolas de Psiquiatría, 41(1), 2–9.

9. Buschhüter, D., Smitka, M., Puschmann, S., Gerber, J. C., Witt, M., Abolmaali, N. D., & Hummel, T. (2008). Correlation between olfactory bulb volume and olfactory function. NeuroImage, 42(2), 498–502. https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2008.05.004

10. Cain, W. S., Goodspeed, R. B., Gent, J. F., & Leonard, G. (1988). Evaluation of olfactory dysfunction in the connecticut chemosensory clinical research center. The Laryngoscope, 98(1), 83–88. https://doi.org/10.1288/00005537-198801000-00017

11. Croy, I., Buschhüter, D., Seo, H.-S., Negoias, S., & Hummel, T. (2009). Individual significance of olfaction: Development of a questionnaire. European Archives of Oto-Rhino-Laryngology, 267(1), 67–71. https://doi.org/10.1007/s00405-009-1054-0

12. Dayawansa, S., Umeno, K., Takakura, H., Hori, E., Tabuchi, E., Nagashima, Y., Oosu, H., Yada, Y., Suzuki, T., Ono, T., & Nishijo, H. (2003). Autonomic responses during inhalation of natural fragrance of Cedrol in humans. Autonomic neuroscience: basic & clinical, 108(1-2), 79–86. https://doi.org/10.1016/j.autneu.2003.08.002

13. Doty, R. L. (2000). Odor threshold test administration manual. Haddon Heights, Sensonics, Inc.

14. Doty R. L. (2007). Office procedures for quantitative assessment of olfactory function. American journal of rhinology, 21(4), 460–473. https://doi.org/10.2500/ajr.2007.21.3043

15. Doty, R. L., Marcus, A., & Lee, W. W. (1996). Development of the 12-item Cross-Cultural Smell Identification Test (CC-SIT). The Laryngoscope, 106(3 Pt 1), 353–356. https://doi.org/10.1097/00005537-199603000-00021

16. Doty, R. L., Shaman, P., Kimmelman, C. P., & Dann, M. S. (1984). University of Pennsylvania Smell Identification Test: a rapid quantitative olfactory function test for the clinic. The Laryngoscope, 94(2 Pt 1), 176–178. https://doi.org/10.1288/00005537-198402000-00004

17. Ferdenzi, C., Mustonen, S., Tuorila, H., & Schaal, B. (2008). Children’s awareness and uses of odor cues in everyday life: A finland–france comparison. Chemosensory Perception, 1(3), 190–198. https://doi.org/10.1007/s12078-008-9020-6

18. Furukawa, M., Kamide, M., Ohkado, T., & Umeda, R. (1989). Electro-Olfactogram (EOG) in olfactometry. Auris Nasus Larynx, 16(1), 33–38. https://doi.org/10.1016/s0385-8146(89)80005-7

19. Han, P., Su, T., Qin, M., Chen, H., & Hummel, T. (2021). A systematic review of olfactory related questionnaires and scales. Rhinology, 59(2), 133–143. https://doi.org/10.4193/Rhin20.291

20. Han, P., Whitcroft, K. L., Fischer, J., Gerber, J., Cuevas, M., Andrews, P., & Hummel, T. (2017). Olfactory brain gray matter volume reduction in patients with chronic rhinosinusitis. International forum of allergy & rhinology, 7(6), 551–556. https://doi.org/10.1002/alr.21922

21. Han, P., Zang, Y., Akshita, J., & Hummel, T. (2019). Magnetic resonance imaging of human olfactory dysfunction. Brain topography, 32(6), 987–997. https://doi.org/10.1007/s10548-019-00729-5

22. Hannum, M. E., Ramirez, V. A., Lipson, S. J., Herriman, R. D., Toskala, A. K., Lin, C., Joseph, P. V., & Reed, D. R. (2020). Objective sensory testing methods reveal a higher prevalence of olfactory loss in COVID-19-positive patients compared to subjective methods: a systematic review and meta-analysis. Chemical senses, 45(9), 865–874. https://doi.org/10.1093/chemse/bjaa064

23. Hashimoto, Y., Fukazawa, K., Fujii, M., Takayasu, S., Muto, T., Saito, S., Takashima, Y., & Sakagami, M. (2004). Usefulness of the odor stick identification test for Japanese patients with olfactory dysfunction. Chemical senses, 29(7), 565–571. https://doi.org/10.1093/chemse/bjh061

24. Hongratanaworakit, T., & Buchbauer, G. (2004). Evaluation of the harmonizing effect of ylang-ylang oil on humans after inhalation. Planta Medica, 70(7), 632–636. https://doi.org/10.1055/s-2004-827186

25. Hummel, T., Sekinger, B., Wolf, S. R., Pauli, E., & Kobal, G. (1997). ‘Sniffin’ sticks’: olfactory performance assessed by the combined testing of odor identification, odor discrimination and olfactory threshold. Chemical senses, 22(1), 39–52. https://doi.org/10.1093/chemse/22.1.39

26. Invitto, S., & Grasso, A. (2019). Chemosensory perception: A review on electrophysiological methods in “cognitive neuro-olfactometry.” Chemosensors, 7(3), 45. https://doi.org/10.3390/chemosensors7030045

27. Keller, A., & Vosshall, L. B. (2004). Human olfactory psychophysics. Current Biology, 14(20), R875–R878. https://doi.org/10.1016/j.cub.2004.09.066

28. Kuroda, K., Inoue, N., Ito, Y., Kubota, K., Sugimoto, A., Kakuda, T., & Fushiki, T. (2005). Sedative effects of the jasmine tea odor and (R)-(−)-linalool, one of its major odor components, on autonomic nerve activity and mood states. European Journal of Applied Physiology, 95(2–3), 107–114. https://doi.org/10.1007/s00421-005-1402-8

29. Masaoka, Y., Koiwa, N., & Homma, I. (2005). Inspiratory phase-locked alpha oscillation in human olfaction: source generators estimated by a dipole tracing method. The Journal of Physiology, 566(3), 979–997. https://doi.org/10.1113/jphysiol.2005.086124

30. Moulay, S., Benguergoura, H., & Aouak, T. (2006). Use of inverse gas chromatography to account for the pervaporation performance in monitoring the oxidation of primary alcohols. Journal of Chromatography. A, 1135(1), 78–84. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2006.09.046

31. Nordin, S., Brämerson, A., & Lidén, E. (1998). The scandinavian odor-identification test: Development, reliability, validity and normative data. Acta Oto-Laryngologica, 118(2), 226–234. https://doi.org/10.1080/00016489850154946

32. Nordin, S., Millqvist, E., Löwhagen, O., & Bende, M. (2003). The Chemical Sensitivity Scale: Psychometric properties and comparison with the noise sensitivity scale. Journal of Environmental Psychology, 23(4), 359–367. https://doi.org/10.1016/s0272-4944(03)00002-1

33. Okamoto, M., Shirasu, M., Fujita, R., Hirasawa, Y., & Touhara, K. (2016). Child odors and parenting: A survey examination of the role of odor in child-rearing. PLoS ONE, 11(5), e0154392. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0154392

34. Osterhammel, P., Terkildsen, K., & Zilstorff, K. (1969). Electro-olfactograms in man. The Journal of laryngology and otology, 83(7), 731–733. https://doi.org/10.1017/s0022215100070894

35. Pierce, J. D., Jr, Doty, R. L., & Amoore, J. E. (1996). Analysis of position of trial sequence and type of diluent on the detection threshold for phenyl ethyl alcohol using a single staircase method. Perceptual and motor skills, 82(2), 451–458. https://doi.org/10.2466/pms.1996.82.2.451

36. Simmen, D., & Briner, H. R. (2006). Olfaction in rhinology--methods of assessing the sense of smell. Rhinology, 44(2), 98–101.

37. Smeets, M. A. M., Schifferstein, H. N. J., Boelema, S. R., & Lensvelt-Mulders, G. (2008). The odor awareness scale: A new scale for measuring positive and negative odor awareness. Chemical Senses, 33(8), 725–734. https://doi.org/10.1093/chemse/bjn038

38. Stadlbauer, A., Kaltenhäuser, M., Buchfelder, M., Brandner, S., Neuhuber, W. L., & Renner, B. (2016). Spatiotemporal Pattern of Human Cortical and Subcortical Activity during Early-Stage Odor Processing. Chemical senses, 41(9), 783–794. https://doi.org/10.1093/chemse/bjw074

39. Szarek, M. J., Bell, I. R., & Schwartz, G. E. (1997). Validation of a brief screening measure of environmental chemical sensitivity: The chemical door intolerance index. Journal of Environmental Psychology, 17(4), 345–351. https://doi.org/10.1006/jevp.1997.0071

40. Thomas-Danguin, T., Rouby, C., Sicard, G., Vigouroux, M., Farget, V., Johanson, A., Bengtzon, A., Hall, G., Ormel, W., De Graaf, C., Rousseau, F., & Dumont, J. P. (2003). Development of the ETOC: a European test of olfactory capabilities. Rhinology, 41(3), 142–151.

41. Walla, P., Hufnagl, B., Lehrner, J., Mayer, D., Lindinger, G., Deecke, L., & Lang, W. (2002). Evidence of conscious and subconscious olfactory information processing during word encoding: a magnetoencephalographic (MEG) study. Brain research. Cognitive brain research, 14(3), 309–316. https://doi.org/10.1016/s0926-6410(02)00121-0

42. Whitcroft, K. L., & Hummel, T. (2019). Clinical Diagnosis and Current Management Strategies for Olfactory Dysfunction: A Review. JAMA otolaryngology-- head & neck surgery, 145(9), 846–853. https://doi.org/10.1001/jamaoto.2019.1728

43. Wrzesniewski, A., McCauley, C., & Rozin, P. (1999). Odor and affect: individual differences in the impact of odor on liking for places, things and people. Chemical senses, 24(6), 713–721. https://doi.org/10.1093/chemse/24.6.713

44. Yang, J., & Pinto, J. M. (2016). The Epidemiology of Olfactory Disorders. Current otorhinolaryngology reports, 4(2), 130–141. https://doi.org/10.1007/s40136-016-0120-6