湖北科学家探究嗅觉之谜

来源:湖北日报 发布时间:2011年04月13日 浏览次数: 【字体: 收藏 打印文章

大脑如何在瞬息万变的环境中准确感知气味?中科院武汉物理与数学研究所最近的研究结果发现,嗅觉系统的第一中枢——嗅球——在脑不同的运行状态下对气味的响应总强度大致相同,说明人或动物对气味的分别并不是在嗅球完成,可能是在更高级的嗅觉中枢实现。

这一研究成果,3月22日发表于美国科学院院刊,并入选为封面文章之一。耶鲁大学FahmeedHyder教授专门撰文评论该成果。除中科院武汉物数所外,武汉光电国家实验室和湖北第二师范学院也参与了该研究。

据论文作者之一李安安博士介绍,该结果从另一方面来看,嗅球能把不同脑状态下获取的嗅觉信息真实可靠地送到更高级中枢。

相对于科学界对视觉与听觉的深入研究,嗅觉研究相对较少。嗅觉对于动物早期生存,寻找食物和配偶,认知猎物和天敌,都非常重要。嗅觉也明显地影响人类的生理心理及社会行为。中科院武汉物数所嗅觉神经生物学课题组重点研究对象是嗅球——在嗅觉的信息编码、处理和传送过程中占有重要地位的脑区。

课题组通过对麻醉深度的操控,使动物大脑处于不同的运行状态,并记录两种状态下嗅球对气味刺激的反应。结果发现,嗅球中的神经总活动和神经元放电频率分布,在气味刺激后与各自基线相比均发生明显改变,但气味刺激后两种状态之间相比,并无明显差别。进一步的实验证实,大脑在不同状态下,一种尚待研究的神经机制可确保对气味准确编码,将外界气味信息可靠地传递到嗅球,形成相应的嗅觉感知。

此成果对于人们进一步了解感觉系统,如何在不同条件下完成高保真的信息输入,有积极作用。

中科院武汉物数所李安安博士说,“在自然界并不存在气味,只存在具有不同化学结构的分子,气味是这些化学分子经过人类大脑处理后的一种主观感受。”

科学研究已证实,幼鼠在出生后,是通过嗅觉寻找母亲的乳头吸吮乳汁。通过转基因操作失去正常嗅觉功能的幼鼠,往往因不能找到母亲的乳头而饿死。

老鼠并不是因为看见了猫而害怕,而是因为闻到了猫身上的气味。有实验证实,老鼠只有闻到了猫的气味才会逃跑。通过转基因操作失去正常嗅觉功能的老鼠竟然敢于亲吻猫。

不同的动物嗅觉灵敏度相差很大。有的狗可以探测到几公里以外的气味,地震搜救少不了它们的帮助。和多数四脚动物相比,人类嗅觉较差。遗传学研究表明,在小鼠中约有1300个嗅觉受体基因,其中约1100个发挥作用,人类约有1000个嗅觉受体基因,只有350个发挥作用。

人类相对较差的嗅觉能力还可能跟身体直立有关,国外研究者作过试验,让志愿者匍匐在地,辨识气味的能力大大增强。

嗅觉也与很多疾病相关,如糖尿病患者嗅觉功能较差;癫痫患者在发作之前,有时会产生嗅觉幻象;原本嗅觉灵敏的人嗅觉降低,可能与帕金森症或老年痴呆症有关。

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