PNAS：嗅到白色？

　　

生物通报道：如果同时播放许多不同频率的声音，就会产生一种中性的“白噪音（white noise）”。同理，近期神经科学家也表示，他们通过混合气味，已经建立了一个类似的通用气味。这种“嗅觉白（olfactory white）”在自然界中即使有也很少见，但是科学家们却能在研究中利用它们，探索作用机制。

以色列魏茨曼科学研究所的神经科学家Noam Sobel表示，人类的鼻子能利用仅仅几百种类型的生物化学受体（每一种都对应于一些气味，作出应答），分辨出上千中不同的气味，但是人类却无法轻易分辨出混合物中的单个成分，即使是那些能单个识别的气味。Sobel和他的同事们在最新的一项研究中指出，各种混合了大量气味的混合物，就算没有相同的成分，其实闻起来都一样。

在这项研究中，研究人员分析了八十六种无毒气味，这些气味分子有各种各样的化学和物理特性，如分子结构，分子量和挥发性，而且气味感觉上也跨越“愉快”与“不愉快”，另外一个特性差异在于判断是“可以食用的”还是“有毒的”。

然后研究人员就会稀释这些化学品，并保持气味，最后将单个气味放到一种吸收垫的独立区域上，这样就能阻止这些物质以液体形式相互反应，生成新的气味物质。Sobel表示，这种化合物保护有1-43种不同的化合物。

在试验当中，研究人员让志愿者们闻这些混合物，然后与其它由多种气味混合的混合物进行比较。当测试混合物只有几个组成部分的时候，志愿者还可以很容易将它们区分开来，但是当混合物中的气味到达二十种以上了以后，志愿者们就会觉得混合物气味变得越来越相似。而当混合物含有30种，或更多成分的时候，大部分的混合物闻起来都很相像了。

这项研究成果公布在《美国国家科学院院刊》（PNAS）杂志上，研究组将这种大多数混合物的相似气味称为“嗅白色”。

很多气味，譬如咖啡，酒，玫瑰，和脏袜子都是包含有数百个成分的复杂混合物，这些味道都非常特别。Sobel认为其中至少有两个原因，“单个气味分子往往是化学相关的，通常这些气味比其它气味强烈得多。”

这项研究发现是“一项十分聪明的研究成果，表明嗅觉系统的工作原理正如我们根据目前已有知识预测的那样，”英国加的夫大学的神经学家Tim Jacob说，“也就是说，如果以相同的程度刺激每一个嗅觉‘通道’，大脑其实是无法特殊识别某个特定气味的”。

“嗅觉白的概念很不错，这综合了白光和白噪声的有趣相似之处，”美国西北大学Feinberg医学院嗅觉神经科学家Jay Gottfried说，这项新的研究“为了解大脑如何处理和应答气味的机制提出了新的见解”。

即使嗅觉白在自然界中可能不会遇到，但是这一概念十分有用，Gottfried说，“研究人员发现，白噪声在分析听觉反应的时候是一种有益的刺激，”同样，分析人类嗅觉也许也可以利用嗅觉白达到相同的效果。

（生物通：张迪）

原文摘要：

Perceptual convergence of multi-component mixtures in olfaction implies an olfactory white

In vision, two mixtures, each containing an independent set of many different wavelengths, may produce a common color percept termed “white.” In audition, two mixtures, each containing an independent set of many different frequencies, may produce a common perceptual hum termed “white noise.” Visual and auditory whites emerge upon two conditions: when the mixture components span stimulus space, and when they are of equal intensity. We hypothesized that if we apply these same conditions to odorant mixtures, “whiteness” may emerge in olfaction as well. We selected 86 molecules that span olfactory stimulus space and individually diluted them to a point of about equal intensity. We then prepared various odorant mixtures, each containing various numbers of molecular components, and asked human participants to rate the perceptual similarity of such mixture pairs. We found that as we increased the number of nonoverlapping, equal-intensity components in odorant mixtures, the mixtures became more similar to each other, despite not having a single component in common. With ∼30 components, most mixtures smelled alike. After participants were acquainted with a novel, arbitrarily named mixture of ∼30 equal-intensity components, they later applied this name more readily to other novel mixtures of ∼30 equal-intensity components spanning stimulus space, but not to mixtures containing fewer components or to mixtures that did not span stimulus space. We conclude that a common olfactory percept, “olfactory white,” is associated with mixtures of ∼30 or more equal-intensity components that span stimulus space, implying that olfactory representations are of features of molecules rather than of molecular identity.