Neuron：嗅球缺失的人仍可拥有正常嗅觉

来源：科研圈

现有理论认为，嗅觉信息通过嗅觉神经从鼻子传递到大脑中的嗅球，进而产生了嗅觉。然而《神经元》最近发表的一篇案例研究指出，少数人大脑中没有嗅球，却仍然拥有正常的嗅觉，这表明典型的嗅球可能不是嗅觉所必须的。

该图片显示，有嗅球的人的大脑扫描图（左上角）看起来与没有嗅球的人的大脑扫描图（右上角及下方图片）有明显差异。来源：WEISS et al.

来源 CELL PRESS

翻译 页一

审校 戚译引

我们的嗅觉依赖于这样一个过程：嗅觉信息从鼻子通过嗅觉神经传递到大脑中的嗅球。没有嗅球，就不可能有嗅觉——至少科学家曾经这么认为。

一个研究团队发现，有一小部分人虽然没有明显的嗅球，但仍能闻到气味。在 11 月 6 日发表在《神经元》（Neuron）杂志上的一篇论文中，研究者对两名嗅球缺失的女性进行了大量测试，结果证明她们能够像普通人一样识别、探测和辨别气味。

如果人类不需要嗅球就能闻到气味，那么大脑的可塑性，或者说适应能力，可能比之前认为的更强。

该论文的资深作者诺姆·索贝尔（Noam Sobel）说：“人类的大脑发育能够克服大脑的重大改变，使改变带来的功能影响最小化，这可能是其中一个例子。按照这种保守的解释，我们的发现并没有告诉我们嗅觉是如何起作用的，而只是告诉我们嗅觉可以如何起作用。”

没有嗅球的人通常患有嗅觉缺失症（anosmia），即无法闻到气味。在嗅觉过程中，气味分子激活鼻子中的感觉神经元。然后这些神经元向大脑发送信号，每种气味都会被映射在大脑嗅球内被称为嗅小球的小神经结构的激活模式中。这些嗅小球映射图被认为是产生嗅觉所必需的。

在进行另一项嗅觉研究时，索贝尔的研究团队对健康的左撇子女性志愿者进行核磁共振成像（MRI）检查，首次发现了这样一个人——没有明显的嗅球，却仍然能够闻到气味。在对另外 9 名左撇子女性进行核磁共振检查后，研究人员发现另一名女性也没有明显的嗅球。

索贝尔说：“令人惊喜的是，我们在人类连接组项目（Human Connectome Project）中也发现了这一现象。”研究人员分析了通过人类连接组项目公开的 1113 张 MRI 图像，又发现了另外三位年轻女性（其中一位是左撇子），她们没有清晰的嗅球，但却能够闻到气味。综合数据显示，0.6% 的女性虽然没有明显的嗅球，但仍能闻到气味，这个比例在左撇子女性中达到 4.25%。没有发现任何男性明显缺失嗅球。

“在一个公开数据集中再现我们的研究结果可以增强该发现的可信度，说明这不是仅仅出现在我们手中的一些个例，”索贝尔说。

为了找到物理上的解释，研究人员对最初的两名志愿者和一位无明显嗅球、先天性嗅觉丧失的 33 岁女性进行了更多扫描。经过 MRI、扩散 MRI、超高清三维成像和全脑基于体素的形态测量（voxel-based morphometry），他们得出的结论是，这三名女性确实都没有可见的嗅球，但她们嗅觉系统之外的大脑结构是正常的。

三名志愿者还同意接受嗅觉测试，包括主观测试和客观测试，这些测试衡量一个人是否能闻到气味、辨别气味和区分气味。两名自称能闻出气味的女性表现属于同龄人的正常水平，而患有先天性嗅觉缺失症的女性则未能闻到大多数气味。

接下来，研究人员想要探索这个世界对这些人来说闻起来是什么气味。研究人员让这三名志愿者和 140 名年龄相仿的女性闻 10 种气味，并用视觉模拟评分法根据 11 种描述词对每种气味进行评级。这产生了足够的数据点，可以创建一个嗅觉感知指纹，它在视觉上和数值上代表了每个人对气味的感知。这两名没有明显嗅球但能闻到气味的女性的嗅觉感知指纹落在该研究的正常水平。然而，这两名女性在嗅觉上惊人地相似，相似程度超过了 96% 的其他任何两名参与者的组合。

索贝尔说：“对我们研究结果最简单的解释是，这些女性生来就没有嗅球，但由于发育中的大脑具有极强的可塑性，她们在大脑其他地方形成了一种替代的嗅小球映射图，而不是在嗅球里。虽然这种可塑性令人惊讶，但它并没有超出我们在人类发育过程中所看到的范畴。”

在未来的研究中，索贝尔和他的同事们希望对更多的人进行筛查，以更好地了解这一现象。此外，考虑到人们没有典型的嗅球也能闻到气味，他们正在研究先天性嗅觉丧失的人是否能学习闻气味。

论文信息

【标题】Human Olfaction without Apparent Olfactory Bulbs

【作者】Tali Weiss, Timna Soroka, Lior Gorodisky, Sagit Shushan, Kobi Snitz, Reut Weissgross, Edna Furman-Haran, Thijs Dhollander, Noam Sobel

【期刊】Neuron

【时间】November 06, 2019

【DOI】10.1016/j.neuron.2019.10.006

【链接】https://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(19)30854-2 

【摘要】The olfactory bulbs (OBs) are the first site of odor representation in the mammalian brain, and their unique ultrastructure is considered a necessary substrate for spatiotemporal coding of smell. Given this, we were struck by the serendipitous observation at MRI of two otherwise healthy young left-handed women, yet with no apparent OBs. Standardized tests revealed normal odor awareness, detection, discrimination, identification, and representation. Functional MRI of these women’s brains revealed that odorant-induced activity in piriform cortex, the primary OB target, was similar in its extent to that of intact controls. Finally, review of a public brain-MRI database with 1,113 participants (606 women) also tested for olfactory performance, uncovered olfaction without anatomically defined OBs in ∼0.6% of women and ∼4.25% of left-handed women. Thus, humans can perform the basic facets of olfaction without canonical OBs, implying extreme plasticity in the functional neuroanatomy of this sensory system.