环境气味感知效价与听力理解及主观努力相关，但与额顶叶alpha连接性无关

《Brain and Cognition》：Perceived valence of ambient odor is associated with listening comprehension and subjective effort but not Fronto-parietal alpha connectivity

　　

环境气味的感知效价与听力理解和主观努力相关，但与额顶叶alpha连接性无关。研究将气味效价建模为连续且主观的预测变量。较高的感知气味效价与更好的听力理解得分相关。较高的感知气味效价与较低的主观认知努力相关。在本样本中，额顶叶alpha相干性未受到气味效价的调节。该研究采用线性混合效应模型（LMM）框架，将感知效价作为连续主观预测变量，以参与者为随机截距，并控制区块顺序作为协变量。行为结果表明，感知效价每增加一个单位，听力理解得分显著提高（β = 0.150, SE = 0.070, z = 2.12, p = .034, pfdr = 0.034），主观努力显著降低（β = ?0.243, SE = 0.097, df = 47.20, t = ?2.51, p = .016, pfdr = 0.031）。然而，感知效价未能显著预测额顶叶alpha相干性（β = ?0.014, SE = 0.047, df = 41.42, t = ?0.306, p = .761, pfdr = 0.761），相位滞后指数（PLI）的稳健性检验也确认了这一零结果（β = ?0.0015, SE = 0.0018, p = .396）。操作检查证实，三种气味剂（薄荷醇、尸胺、柠檬酸三乙酯）在感知效价、强度和唤醒度上均存在显著差异（效价：χ2 = 18.08, p < .001, η2 = 0.291）。敏感性分析表明，效价效应在控制强度、唤醒度和熟悉度后保持稳定。结论：环境气味的感知效价与自然主义听力任务中的行为表现和主观体验相关，但这种关联未在额顶叶alpha连接性层面得到体现。

**论文解读：环境气味感知效价对听力理解、主观努力及额顶叶alpha连接性的影响**

**一、研究背景与问题提出**

人类在日常环境中持续暴露于各种气味之中，无论是在办公室、教室、交通系统还是公共空间。然而，与其他环境变量（如噪音或照明）相比，环境气味对认知努力和表现的影响受到的实证关注较少，这一研究空白令人意外，因为嗅觉系统具有独特的神经解剖学特性——嗅觉通路直接投射至边缘系统结构（包括杏仁核和下丘脑），无需经过丘脑中继，这使得嗅觉刺激能够优先访问参与情感加工和情绪记忆的大脑区域。这一解剖结构的关键后果在于，享乐效价（即气味被感知为愉悦或不愉悦的程度）构成了气味评估的首要且最自动化的维度，且这种享乐评估高度主观：同一种气味剂可能因个体经验和情境不同而被感知为愉悦或不愉悦。

既往研究表明，愉悦气味可以增强多种认知任务的表现，包括持续注意、工作记忆和处理速度，但文献结果并不一致，多项研究报告了零效应或不一致的结果，这取决于气味身份、任务类型和个体差异。方法学异质性被认为是这些不一致的主要来源，但混合发现并不排除嗅觉环境可能通过潜在的情感和注意机制影响认知。弗雷德里克森（Fredrickson）的拓展-建构理论经常被用来解释促进效应，该理论认为积极情感状态能拓宽注意焦点范围并促进灵活、高效的认知加工。在此框架下，愉悦的嗅觉环境应能减少认知负荷并通过促进更开放和投入的注意状态来促进行为表现。

如果存在这样的行为和主观效应，它们应依赖于可识别的神经机制。脑电图（EEG）提供了捕捉嗅觉暴露期间大脑活动动态变化所需的时间分辨率。额顶叶alpha频段（8-12 Hz）同步化是自上而下注意控制和认知参与的公认神经标志，额顶叶alpha相干性增加与更有效的注意分配、减少的认知负荷以及更好的任务表现相关。近期采用与本研究中高度相似的范式的研究直接将顶叶alpha频段连接性与持续自然言语理解过程中的听力努力联系起来：随着听力条件改善，顶叶alpha连接性增加、感知努力降低、理解准确率提高。额顶叶alpha相干性因此似乎非常适合本研究使用的有声书任务：它捕捉持续听力所需的自上而下注意控制，并提供与环境中气味持续暴露的连续性相匹配的注意状态稳定读数。

现有研究存在若干局限：大多依赖高度控制的实验室范式，缺乏生态效度；采用碎片化方法，要么关注反应时间或准确率等客观结果而忽视认知努力的主观体验，要么孤立地考察主观报告或表现而不考虑潜在神经生理机制；将气味视为固定分类变量，忽视感知的个体间变异性。本研究通过采用参与者收听有声书同时暴露于环境气味的实验设计来解决这些问题，将感知效价作为连续预测变量，采用结合行为测量、主观评级和EEG连接性的多模态方法。

**二、研究方法概述**

研究招募了21名健康成年人（11名男性、9名女性和1名非二元性别参与者），年龄18-31岁，来自里尔大学工作人员和学生群体。排除标准包括自报听力缺陷、嗅觉缺陷、癫痫或头部创伤导致意识丧失超过5分钟。样本量通过G*Power（3.1.9.2）基于EEG反应确定，最小需要15名参与者，另招募6名以应对剔除。EEG分析最终纳入20名参与者。实验使用三种气味剂：薄荷醇（预期愉悦）、尸胺（预期不愉悦）和柠檬酸三乙酯（TEC，中性对照），通过嗅觉扬声器（Olfahome E140, OdoraVision）以每4.7-5.3秒重复1.9-2.1秒的方式释放。参与者聆听查尔斯·佩罗的三篇散文故事（《里克特与簇发》《睡美人》《仙女们》），每篇故事对应一种气味条件，气味条件按固定顺序呈现（TEC→薄荷醇→尸胺）。EEG数据使用64导联Ag/AgCl电极帽（BioSemi ActiveTwo系统）以512 Hz采样率记录。主要测量包括自编理解测试（5个开放式问题）、NASA任务负荷指数（NASA-TLX）的努力子量表、气味感知评级（强度、熟悉度、效价、唤醒度）和日内瓦情绪与气味量表（GEOS）。统计方法采用线性混合效应模型（LMM）框架，将感知效价作为连续固定效应预测变量，参与者作为随机截距，区块顺序作为协变量。额顶叶alpha相干性通过MNE-Python计算，使用21个额叶电极与21个顶叶电极之间在alpha频段（8-12 Hz）的幅度平方相干性，并计算相位滞后指数（PLI）作为稳健性检验。

**三、研究结果**

**3.1 感知气味效价对认知表现和努力的影响**

采用二项广义线性混合模型分析理解得分，以感知效价作为连续预测变量，参与者作为随机截距。结果显示，感知效价每增加一个单位，理解得分显著提高（β = 0.150, SE = 0.070, z = 2.12, p = .034, pfdr = 0.034），支持假设H1。对感知努力的分析采用线性混合效应模型，结果显示感知效价越高，参与者报告听力越不费力，效应具有统计稳健性（β = ?0.243, SE = 0.097, df = 47.20, t = ?2.51, p = .016, pfdr = 0.031），支持假设H2。区块顺序作为协变量纳入模型后，感知效价对理解表现（β = 0.165, SE = 0.079, z = 2.11, p = .035）和感知努力（β = ?0.297, SE = 0.104, t = ?2.86, p = .006）的影响仍然显著，而区块顺序本身在任一模型中均不显著（表现：p = .645；努力：p = .176），表明观察到的效价调节不能由跨会话累积的疲劳或练习效应解释。

**3.2 感知气味效价对额顶叶alpha频段连接性的影响**

将相同的线性混合效应框架扩展到EEG数据，以感知效价作为平均额顶叶alpha相干性的连续预测变量。描述性层面，三种气味条件下的平均额顶叶alpha相干性非常相似（TEC：0.313，SD = 0.062；薄荷醇：0.312，SD = 0.069；尸胺：0.324，SD = 0.049），已经表明嗅觉环境的调节有限。混合效应模型证实了这一描述性模式：感知效价未能预测额顶叶alpha相干性，固定效应非常接近零（β = ?0.014, SE = 0.047, df = 41.42, t = ?0.306, p = .761, pfdr = 0.761）。使用相同额顶叶配对的相位滞后指数（PLI）复制了零结果（β = ?0.0015, SE = 0.0018, p = .396），表明不存在关联不能完全归因于共同源效应。控制区块顺序后，感知效价仍不显著（β = 0.001, SE = 0.007, t = 0.18, p = .859）。这一结果与假设H3不符。

**3.3 操作检查与敏感性分析**

弗里德曼检验确认三种气味剂在感知强度上存在显著差异（χ2 = 28.91；p < .001；η2 = 0.396），薄荷醇和尸胺均比TEC更强烈（TEC vs. 薄荷醇，p < .001；TEC vs. 尸胺，p < .001），确认TEC作为中性对照气味。最关键的是，三种气味剂在感知享乐效价上存在显著差异（χ2 = 18.08；p < .001；η2 = 0.291）：尸胺被明确体验为不愉悦气味，比薄荷醇（p < .001）和TEC（p < .001）都更不愉悦；薄荷醇比TEC更愉悦（p = .034），确认了三种气味沿效价轴的预期排序。与效价模式一致，参与者暴露于尸胺时比薄荷醇或TEC有更强的离开实验房间的愿望（χ2 = 23.73；p < .001；η2 = 0.35）。三种气味在唤醒度上也存在差异（χ2 = 9.67；p = .008；η2 = 0.18），薄荷醇比TEC更有活力感（p = .002）。GEOS量表结果与效价评级一致：薄荷醇与充满活力、快乐和放松的感觉相关，而尸胺引发厌恶、烦躁和不愉快的惊讶，并减少放松和幸福感。敏感性分析表明，当强度、唤醒度和熟悉度分别单独纳入模型时，效价效应的大小和方向基本不变（理解：β = 0.138–0.159；努力：β = ?0.160至?0.259），在六个模型中的五个中效应仍显著（p ≤ .045）。当三个协变量同时纳入时，效价效应被削弱但保持相同符号和可比幅度（理解：β = 0.173, p = .069；努力：β = ?0.197, p = .146）。

**四、讨论与结论**

行为发现与主观发现与先前显示愉悦气味可以促进注意力和记忆相关任务表现的研究一致。本研究在两个方面扩展了文献：第一，不是将气味视为固定分类条件，而是将感知效价建模为连续主观预测变量，直接捕捉嗅觉体验特征的个体间变异性；第二，发现环境气味的影响不仅与任务表现相关，还与认知参与的主观成本相关。然而，神经生理层面呈现更细致图景：尽管存在行为和主观效应，感知气味效价并未显著调节额顶叶alpha相干性。这种分离可能有多种解释：气味相关效价信号可能主要通过更局部、更短暂或分布在其他频率范围的神经机制运作；样本量可能不足以检测额顶叶alpha相干性的微妙调节，事后功效模拟确认当前设计达到80%功效可检测β ≥ 0.020的固定效应，而观察到的效应（β = ?0.014）低于此灵敏度阈值。研究局限包括气味条件呈现顺序固定（TEC→薄荷醇→尸胺）、效价评级仅在完成每个听力条件后而非气味暴露期间进行、以及气味强度、唤醒度和熟悉度可能对效应有所贡献。未来研究应使用更大样本、完全平衡的嗅觉设计、任务开始前或暴露期间连续评估气味效价，并结合瞳孔测量等生理指标。

**研究结论**

综合来看，本研究发现环境气味的感知效价与自然情境中的听力行为相关。在条件结束时评估的环境气味感知效价越高，持续有声书听力过程中的理解能力越好、主观努力越低。尽管这种调节未在额顶叶alpha相干性中得到反映，但行为和主观发现趋同表明，环境气味构成一个可能重要的环境影响因子，塑造日常生活中的认知参与。