突破性研究：气味感知的神经基础

　　

咖啡、鲜花或新鲜出炉的南瓜派等气味是由各种物质释放的气味分子产生的，并被我们的鼻子探测到。从本质上讲，我们闻到的是分子，是物质保持其物理和化学性质的基本单位。

由中国科学院心理研究所周文博士领导的研究小组发现，这种“嗅”过程涉及对亚分子结构特征的分析。这项研究于3月18日在线发表在《Nature Human Behaviour》杂志上。

这篇文章主要探讨了嗅觉感知中分子的作用。通过一系列心理物理和神经成像实验，研究发现两种具有部分相同结构特征的嗅觉分子在适应另一种包含它们非共享结构特征的分子后，变得难以区分。这种效应与嗅觉强度、价值、质量或一般嗅觉适应无关。同时，这种效应伴随着后部梨状皮质的群体活动模式的重新组织，以及前部梨状皮质和杏仁核的基于子结构的神经适应。因此，嗅觉质量的中心表示和感知结果嵌入了亚分子结构信息，并受到最近嗅觉遭遇的影响。

在这项研究中，研究人员通过利用适应来干扰亚分子特征的处理——适应是一种基本机制，通过这种机制，特定的神经元反应在重复或长时间的刺激后会衰减。他们还利用了选定化合物之间的亚结构-上层结构关系。

对400多名参与者进行的系统行为评估显示，在子结构适应(即长时间暴露于该化合物的子结构)之后，化合物的统一“气味”发生了破坏。这种化合物闻起来更像一种不同的化合物，代表了它不适应的部分。重要的是，这种变化的发生独立于嗅觉感知属性，如强度和愉悦度。

进一步比较气味诱导的脑反应在亚结构适应前后的强度和模式表明，前梨状皮质和杏仁核的活动携带着局部结构信息。这些嗅觉区域投射到后梨状皮质，而梨状皮质是通过集合编码来代表气味的。在梨状皮质后部，亚结构适应使对化合物的反应模式更类似于对化合物未适应部分的反应(而不是适应部分)，从而使行为观察平行。

研究结果揭示了气味形成背后的神经计算机制。他们在亚分子化学特征的编码和我们闻到的气味之间建立了直接的对应关系，并证明了气味物质的感知和神经表征不是不变的，而是可以通过最近的嗅觉遭遇动态修改的。

根据研究人员的说法，我们所经历的气味是嗅觉系统不断分析和合成的结果，是对我们不断变化的化学环境中挥发性化合物的结构特征和关系的一次又一次的分析和合成。

本研究得到了中国科学院“科学发展2030-重大专项”和国家自然科学基金的支持。

Ye, Y., et al. (2024). Decomposition of an odorant in olfactory perception and neural representation. Nature Human Behaviour.