识别气味的能力是怎么形成的?疫情导致的嗅觉丧失是怎么回事?

2021-11-19 09:12:20
来源:文章来源于网络

  自2019冠状病毒疾病开始以来,嗅觉丧失已成为COVID-19的症状。虽然大多数人可以在几周内恢复嗅觉,但其他人会发现熟悉的气味会改变。咖啡闻起来像汽油;玫瑰闻起来像香烟;新鲜面包闻起来像腐烂的肉。这种奇怪的现象不仅令人不安。它还代表着古代嗅觉回路的破坏,当奖赏(咖啡因!)或惩罚(食物中毒!)来帮助我们和其他物种生存时,嗅觉回路发出信号。科学家早就知道,动物生来就具有识别某种气味的能力,以躲避捕食者、寻找食物和寻找配偶。现在,在两项相关研究中,斯托尔医学研究所Yu实验室的研究人员展示了这种先天能力是如何编码的。发表在《当代生物学》和《eLife》上的研究表明,我们的嗅觉比以前认为的更复杂、更具可塑性。目前,我们对嗅觉编码方式的理解分为两种相互矛盾的观点——标记线理论和模式理论。标记线理论认为,感觉信号是沿着一条固定的、直接的线传递的,这条线将输入信号与行为联系起来。模式理论认为这些信号分布在不同的路径和不同的神经元中

  对昆虫等简单物种的一些研究支持标记线理论。然而,斯托克斯研究所研究员、该报告的通讯作者Ron Yu博士说,在哺乳动物系统中,仍然没有证据支持或反对这种模式。根据Yu的说法,如果标签线模型是正确的,那么来自气味的信息应该与其他气味的影响隔离开来。因此,他的团队将各种气味混合在一起,并测试它们对小鼠预测的先天反应的影响。Yu实验室的研究专家、该研究的第一作者邱强博士说:“这是一个简单的实验。”。邱博士混合各种自然的诱人气味(如花生酱的气味或另一只老鼠的尿液的气味)或恶心的气味(如腐烂食物的气味或捕食者的尿液的气味)。然后,他在实验室里使用专门为此目的设计的装置,向老鼠展示了这些气味混合物。该装置有一个鼻锥,可以记录老鼠嗅到气味的频率。如果老鼠发现特殊的混合物很吸引人,它们会反复把鼻子伸过去。如果他们发现混合物令人恶心,他们将不惜一切代价避开探测器。令他们惊讶的是,研究人员发现,混合不同的气味,甚至两种诱人的气味或两种恶心的气味,都会消除老鼠的自然行为反应。“这让我们怀疑,这是否只是掩盖了另气味的气味,而香水行业一直都是这样做的,当他们产生令人愉悦的气味来掩盖难闻的气味时,”余说。然而,当研究小组观察嗅球神经元对不愉快和吸引人的气味的反应时,他们发现情况并非如此,相反,代表混合气味的活动模式与代表个别气味的活动模式有显著不同。显然,老鼠的大脑将这种混合物视为新的气味,而不是两者的结合。这一发现支持了模式理论,即感觉输入不仅激活一个神经元,而且激活一组神经元。每个神经元的激活程度不同,导致模式或组码,被解释为特殊的气味
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  但这种复杂的神经编码是天生的还是会受到新的感官体验的影响?Yu的团队通过在老鼠生命早期(只有一周大)使感觉神经元沉默来探索这个问题。他们发现,被操纵的老鼠失去了识别诱人或恶心气味的自然能力,这表明嗅觉系统在这一关键发展阶段仍然是可塑的。有趣的是,研究人员发现,在这一关键时期,当他们将老鼠暴露在猞猁尿中叫做豌豆的化学物质中时,老鼠在以后的生活中不再能避免这种气味。“因为老鼠和它们的妈妈在一个安全的环境中遇到了这种气味,并且发现它并不危险,所以他们学会了不要害怕这种气味,”余说。这项2019冠状病毒疾病的研究在2021年3月26日的EelFIFE杂志上发表,尽管于的大流行已经扭曲了数百万人的嗅觉,但它并没有预料到它对大多数从疾病中康复的成年人都有重大影响。然而,他认为,这种感官体验的改变可能会对受影响的婴儿和儿童产生重大影响,特别是考虑到许多气味在社会关系和心理健康中的作用,“气味具有强烈的情感成分——家庭烹饪的气味会给你带来舒适感和安全感,”余说。“大多数人直到失去它才意识到它的重要性。”