Nature：解码气味的又一重要突破

我们常常只有在嗅觉不复存在时才意识到嗅觉的重要性:食物很难尝起来好吃，或者我们不再对烟味等危险做出反应。波恩大学医院(UKB)、波恩大学和亚琛大学的研究人员首次研究了人类嗅觉的神经元机制。大脑中的单个神经细胞识别气味，并对气味、图像和物体(例如香蕉)的文字做出特定的反应。这项研究的结果填补了动物和人类气味研究之间长期存在的知识差距．

成像技术如功能性磁共振成像(fMRI)已经揭示了人类大脑的哪些区域参与嗅觉感知。然而，这些方法不允许在单个神经细胞的基本水平上研究嗅觉。“因此，我们对细胞水平上气味处理的理解主要是基于动物研究，目前还不清楚这些结果在多大程度上可以转移到人类身上，”UKB癫痫学系的共同通讯作者Florian Mormann教授说，他也是跨学科研究领域(TRA)的成员。波恩大学的"生命与健康"

大脑中的神经细胞能识别气味

Mormann教授的研究小组首次成功地记录了嗅觉过程中单个神经细胞的活动。这是唯一可能的，因为研究人员与来自UKB癫痫学诊所的患者合作，UKB是欧洲最大的癫痫中心之一，他们在大脑中植入电极用于诊断目的。他们既闻到了令人愉快的气味，也闻到了令人不快的气味，比如臭鱼的气味。“我们发现人类大脑中的单个神经细胞对气味有反应。根据他们的活动，我们能够准确地预测他们闻到的是哪种气味，”第一作者Marcel Kehl说，他是波恩大学Mormann教授在英国大学的工作组的博士生。测量结果显示，不同的大脑区域，如初级嗅觉皮层，在解剖学上被称为梨状皮层，以及内侧颞叶的某些区域，特别是杏仁核、海马体和内嗅皮层，都参与特定的任务。虽然嗅觉皮层神经细胞的活动最准确地预测闻到了哪种气味，但海马体中的神经元活动能够预测气味是否被正确识别。只有杏仁核的神经细胞，一个涉及情绪处理的区域，会根据气味是令人愉快的还是不愉快的做出不同的反应。

神经细胞会对香蕉的气味、形象和名字做出反应

下一步，研究人员调查了气味感知和图像感知之间的联系。为了做到这一点，他们向波恩研究的参与者展示了每种气味的匹配图像，例如气味和香蕉的照片，并检查了神经元的反应。令人惊讶的是，初级嗅觉皮层的神经细胞不仅对气味有反应，而且对图像也有反应。“这表明人类嗅觉皮层的任务远远超出了纯粹的气味感知，”来自亚琛工业大学生物研究所的共同通讯作者Marc Spehr教授说。

研究人员发现，单个神经细胞对气味、图像和文字(例如香蕉)有特定的反应。这一发现表明语义信息在人类嗅觉处理的早期就被处理了。这一结果不仅证实了几十年的动物研究，而且还显示了不同的大脑区域如何参与特定的人类气味处理功能。“这是破译人类嗅觉密码的重要贡献，为了有一天开发出我们可以像眼镜或助听器一样自然地在日常生活中使用的嗅觉辅助工具，这一领域的进一步研究是必要的。”