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大脑或具有“编码嗅觉”功能。
1960年，电影《神秘的气味》的首映创造了历史：它是第一部也是最后一部“有气味的电影”。影片制作方希望用动态嗅觉体验，结合视觉和听觉效果震撼观众。为此，影院特别配备了可以将不同气味直接输送到座位上的装置。然而，这部“嗅觉电影”并未得到认可，“嗅觉电视”（SOV）概念也成为了娱乐史上的噱头。
气味数字化失败的部分原因在于，当时人们对大脑如何将气味化学反应转化为嗅觉感知的理解有限。
哈佛医学院神经生物学家7月1日在《自然》杂志发文为气味密码提供了新的见解。研究人员首次描述了大脑皮层如何处理编码不同气味的关系。
研究人员以小鼠为对象，通过特定的分子结构传递气味，并分析其神经活动，发现大脑皮层嗅觉神经元表征反映出气味之间的化学相似性，从而使大脑能够将气味分类。此外，这些表征可以通过感官体验重新组合。
研究结果表明，可能存在一种神经生物学机制，能够解释个体对气味有共同但高度个性化体验的原因。
哈佛大学布拉瓦特尼克研究所神经生物学副教授Sandeep Robert Datta说：“所有人对气味的感知都有一个共同的参照系。但我们还不知道大脑是如何组织这种信息的。”
现在，这项研究为更好地理解大脑如何将气味化学信息转化为嗅觉感知开辟了新的研究途径。Datta补充说：“我们首次演示了嗅觉皮层编码气味信息。气味的化学分子是嗅觉的基本感觉线索。”
嗅觉使动物能够识别环境的化学属性。鼻子中的感觉神经元可以检测气味分子并将信号传递给嗅球。而嗅球是前脑中最初进行气味处理的结构。嗅球主要将信息传递到梨状皮层，梨状皮层是嗅觉皮层的主要结构，负责进行更全面的处理。气味与光或声音不同，它不能通过调节频率和波长等特性来控制，因此探究大脑传递气味的神经结构很困难。
为解决这一难题，Datta和论文第一作者Stan Pashkovski等研究了大脑对相关但不同的气味的识别方式。
Datta说：“我们都认为柠檬和橙子气味相似，这说明它们的化学成分会在大脑中唤起相似或相关的神经表达。”
为此，研究人员开发了一种定量比较气味化学物质的方法。他们利用机器学习观察数千种已知的气味的化学结构，并分析了每种结构的数千种不同特征。综合这些数据，研究人员将气味分成了高度、中度和低度多样性组，并可据此系统地计算出任何气味与另一种气味的相似或不同程度。
他们让小鼠暴露在不同气味组合中，并观测了梨状皮层和嗅球的神经活动模式。结果表明，气味化学结构的相似性反映了神经活动的相似性。关联性小的气味产生的神经活动模式差异较大。
研究人员还发现了一系列与神经活动的模式有关的化学特征。从这些特征中收集到的信息足够可靠，可以预测动物的大脑皮层对种气味的反应。
此外，研究人员认为这些神经表达具有可塑性。反复给小鼠两种混合气味的刺激，随着时间的推移，大脑皮层中这些气味的相应神经模式的关联将会变得更加紧密。
Datta说：“大脑皮层的可塑性可能有助于解释为什么不同的人会对某种气味有相同的感知，而对气味的不同反应取决于我们独特的经验。然而，我们对化学反应如何转化为感知的了解还不够深入。希望未来我们能在一个可控的、虚拟的嗅觉世界中了解大脑对气味信息的编码情况。”
科界原创
编译：小贝
审稿：西莫
责编：雷鑫宇
期刊来源：《自然》
期刊编号：0028-0836
原文链接：
https://www.sciencedaily.com/releases/2020/07/200702144119.htm
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