人类和其他动物如何区分腐烂的海鲜的气味和成熟的香蕉的诱人诱惑?纽约大学朗格尼健康中心和他们的同事们进行了一项新的研究,他们利用人工制造的气味来帮助揭示18新利官网多久了这种复杂的气味链使一种气味区别于另一种气味的事件.研究结果今天发表在科学

在鼻子的深处有数百万个感觉神经元,它们与我们的眼睛和耳朵一起,帮助我们想象周围的世界。当受到带有气味或气味的化学物质的刺激时,它们会向肾小球中数千簇神经元发送神经冲动,肾小球构成嗅球,也就是大脑的嗅觉中心。已知不同的肾小球激活模式会产生特定的气味感觉。激发一组肾小球引起菠萝的知觉;炒另一道菜会让人想起腌菜。

与视觉和听觉等其他感觉不同,科学家们不知道大脑利用某种特定气味的哪些特性来感知它。当你看到一个人的脸时,你可能会记得眼睛,这有助于你在未来认出这个人。但耳朵和鼻子在大脑表征这个人的过程中可能不那么重要。这项新研究的作者试图确定在大脑中形成气味表征的显著特征。

为此,他们使用了一种名为光遗传学的技术来激活小鼠的肾小球。光遗传学利用光刺激大脑中的特定神经元。它还可以帮助确定大脑特定区域的功能。

通过激活肾小球的某些活动模式,研究人员产生了“合成气味”,老鼠认为这是真实的。他们首先训练啮齿动物识别六种特定肾小球的开启,使它们感知到一种研究人员不知道的气味。当老鼠识别出正确的气味并从喷口得到水时,它们就会得到水奖励。当其他肾小球被激活时——产生不同的气味——没有奖励。

然后,研究作者改变了活化肾小球的时间和混合,并观察这样做如何影响小鼠的行为。这一步骤使他们能够确定每个肾小球对准确识别气味的重要性。事实上,一个特定的肾小球在嗅球内扮演着它自己的微型感觉器官的角色。

他们发现,肾小球激活的顺序对气味感知至关重要。当他们改变第一个被激活的肾小球时,老鼠对正确气味的感知能力下降了30%。当他们改变最后一个激活的时,检测能力只下降了5%。

“我们创造了一种人工激活模式,或人工嗅觉,并训练老鼠识别它,”该论文的资深作者,纽约大学朗格尼的神经科学家德米特里·林伯格解释说。“然后我们修改了这种模式,看看哪些线索对形成对它的感知最重要。问题是,我们不知道老鼠实际上闻到的是什么——是苹果还是橘子,是臭还是好吃!”

林伯格将嗅觉比作歌曲的旋律:在这种情况下,代表激活的肾小球的音符是重要的。但如果没有正确的时机,歌曲或感知体验就会分崩离析。改变一个旋律的第七音符可能是不明显的。交换前两个曲调可能会产生一个全新的曲调。当我们闻到气味时,它不仅与哪个肾小球被激活有关,还与它们遵循的时间顺序有关。

哈佛大学生物学教授Venkatesh N. Murthy专门研究嗅觉神经科学,但没有参与这项研究,他指出,有大量证据表明肾小球激活模式与嗅觉感知有关。目前还不确定的是,大脑的高级区域是否“读取”了这些激活模式来识别气味,以及激活顺序的重要性。“Rinberg和他的同事们证明了时间的重要性,”他说,“而且,对于气味的识别,最早激活的神经元比那些后来激活的神经元更重要。”在歌曲的比喻中,似乎前几个音符是识别一首作品的关键(想想贝多芬的第五乐章!)。”

林伯格希望将他的研究深入到大脑中,看看器官的其他区域如何在从嗅球接收到信息后帮助感知气味和物体。“我们离电影又近了一小步矩阵”他开玩笑说。这部电影讲述了一个被智能计算机所取代的世界,它将人类降级到一个由他们的大脑创造的共享的模拟现实——类似于研究人员设计的人造气味。“在某种意义上,我们用气味重新创造了这部电影,”林伯格补充说。