嗅覺記憶如何在腦中形成?Nature 新研究分析氣味化學分子相似性與大腦皮質神經訊號

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人們對於特殊的化學分子所產生的氣味,會有一定的認知與記憶,就像是氰化物和杏仁有著相似的氣味;又或是聞到某個味道就會想起吃過的某道料理、去過的某個地方。嗅覺神經傳遞的訊號,精細又能夠長久的儲存在大腦之中,但這套感官的記憶法到底如何透過腦神經元運作,至今還是科學上未解的謎。

2020 年 7 月份哈佛醫學院的一項研究刊登在 Nature 期刊上,論文中以小鼠為實驗模型,給予氣味分子進行實驗。利用大量資料搜集,研究人員將氣味按照分子量、化學結構、電化學性質,分成極相似、不太相似,與非常不相似三組。而後施加氣味給小鼠並進行行為實驗,接著利用多光子顯微鏡 (multiphoton microscopy) 觀測神經元活化區域。

實驗結果證實,傳遞嗅覺刺激的腦皮層神經元訊號,能反映出氣味分子的相似性,相似的氣味分子所活化的神經元訊號也會相似,相似性可能來自結構中的電子組成或特殊官能基,所以化學結構的組成可以用來推斷氣味的相似程度。

大腦中梨形皮質 (periform cortex) 和嗅球 (olfactory bulb) 接收嗅覺刺激的訊號會以不同方式表示,皮質傾向以群落表現,並會選擇性地重新寫入配對的氣味記憶。嗅球傳送到皮質的訊號則由傳送的神經途徑決定,並且可以靠被動的氣味刺激重塑記憶。而擁有相近基因組的動物們會對嗅覺擁有共識,像是能夠判斷檸檬與萊姆有相似的氣味。

大腦的訊號太過複雜,目前還沒有辦法透過技術來解碼氣味分子,或是形塑人腦是如何解構五感刺激,但相信更多這樣的研究,會是我們理解大腦功能奧秘的第一步。

參考資料:

  1. https://hms.harvard.edu/news/sniffing-out-smell
  2. https://www.nature.com/articles/s41586-020-2451-1

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