Olfaction-mediated behavioural defence mechanisms in humans

• Thesis title in Czech: Čichový behaviorální obranný systém u člověka
• Thesis title in English: Olfaction-mediated behavioural defence mechanisms in humans
• Key words: tělesný pach, čich, zdravotní stav, behaviorální obranný mechanismus, člověk
• English key words: body odour, smell, health status, behavioural defence mechanism, humans
• Academic year of topic announcement: 2018/2019
• Thesis type: dissertation
• Thesis language: angličtina
• Department: Department of Zoology (31-170)
• Supervisor: doc. Mgr. Jan Havlíček, Ph.D.
• Author: Mgr. Dagmar Schwambergová, Ph.D. - assigned and confirmed by the Study Dept.
• Date of registration: 12.10.2018
• Date of assignment: 18.10.2018
• Confirmed by Study dept. on: 18.10.2018
• Date of electronic submission: 29.06.2023
• Date of proceeded defence: 04.09.2023
• Opponents: prof. Dr. Ilona Croy, Ph.D.
• Advisors: Mgr. Jitka Třebická Fialová, Ph.D.

Preliminary scope of work

Sociálně žijící organismy jsou více než organismy solitérní ohroženy infekcemi vzhledem k větším populačním hustotám a vyšší frekvenci sociálních kontaktů. Předchozí studie poukázaly na to, že u řady sociálně žijících druhů savců, včetně člověka, existuje behaviorální obranný mechanismus, který by mohl omezovat přenos infekce. Předpokladem pro takový obranný mechanismus je percepční adaptace k markerům zdravotního stavu. Olfaktorická vodítka by v tomto případě mohla být výhodná, neboť jsou zaznamenatelná i na větší vzdálenost. Předchozí studie, prováděné především na hlodavcích, ukázaly, že tělesný pach infikovaných jedinců je méně preferován a způsobuje vyhýbavé chování spojené se zvýšenou analgésií, která může být napomocná ve stresových situacích. Obdobný mechanismus u člověka je však zatím nedostatečně pochopen, přestože několik málo studií poukazuje na jeho funkčnost.
Cílem tohoto projektu je tedy otestovat vliv olfaktorické modality v behaviorálním obranném mechanismu u člověka. Problematika bude zpracována v sérii experimentů, v nichž bude záměrem sbírat tělesný pach od jedinců aktuálně nemocných a následně zaznamenat behaviorální odpovědi hodnotitelů. První část projektu se bude zaměřovat právě na sběr vzorků tělesného pachu od nemocných jedinců (př. zánět horních cest dýchacích) a od zdravých kontrol. Zároveň bude odebírán také kožní mikrobiom a bude provedena chemická analýza potu pomocí plynové chromatografie. Pachové vzorky budou následně hedonicky hodnoceny a respondentům bude měřená případná fyziologická reakce (např. kožní vodivost). Druhá část bude spočívat ve sledování behaviorálních reakcí pomocí videozáznamů a myografie s ohledem na případnou změnu exprese tváře při čichání chemických látek spojených s metabolickými a infekčními chorobami, např. trimetylaminu. Výsledky by mohly napomoct hlubšímu porozumění behaviorálního obranného mechanismu u lidí a také by mohly poskytnout základ pro diagnostiku onemocnění založenou na vylučovaných sloučeninách v potu a dalších exkretech.

Preliminary scope of work in English

Social organisms as compared to the solitary ones are in a higher risk of infections as a consequence of higher population densities and higher frequencies of social contacts. Several previous studies proposed that various social mammals including humans evolved behavioural defence mechanisms to diminish risk of infections. Such defence mechanisms presume perceptual sensitivity to markers of health status and olfactory cues appear to be of special significance as they are detectable at a greater distance. Previous studies conducted mainly on rodents have shown that body odour of sick individuals is less preferred, causes avoiding behaviour including heightened analgesia, which may be helpful in stressful situations. An analogical defence mechanism in humans is poorly understood, although some previous studies indicate its functionality.
The main aim of this project is to test an impact of olfactory modality in behavioural defence mechanism in humans. This issue will be explored in a series of experiments, varying in both source of infection-related odours and the assessed behavioural responses of the perceivers. The first part of the project will focus on collecting of body odour samples from presently sick individuals (e.g., viral nasopharyngitis) and healthy controls. Simultaneously, axillary microbiome and chemical analysis of the sweat, performed by GC-MS of the sick individuals and healthy controls will be performed. Subsequently, body odour samples will be rated for hedonic characteristics and physiological responses of the raters will be assessed (e.g. skin conductance). The second part of the project will aim on the behavioural responses of perceivers while smelling chemical substances specific for some metabolic and infectious diseases, e.g. trimethylamine. The behavioural analysis will employ video recordings and myography of the faces assessing potential changes in facial expression during the odour exposure. Results should substantially improve our understanding of the human olfaction-based behavioural defence mechanism and may also serve as a solid basis for further development of chemical sensor diagnostics based on analyses of the sweat and other excretes.