嗅觉记忆如何在脑中形成?气味化学分子相似性与大脑皮质神经讯号?

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人们对于特殊的化学分子所产生的气味,会有一定的认知与记忆,就像是氰化物和杏仁有着相似的气味;又或是闻到某个味道就会想起吃过的某道料理、去过的某个地方。嗅觉神经传递的讯号,精细又能够长久的储存在大脑之中,但这套感官的记忆法到底如何透过脑神经元运作,至今还是科学上未解的谜。

2020 年 7 月份哈佛医学院的一项研究刊登在 Nature 期刊上,论文中以小鼠为实验模型,给予气味分子进行实验。利用大量资料搜集,研究人员将气味按照分子量、化学结构、电化学性质,分成极相似、不太相似,与非常不相似三组。而后施加气味给小鼠并进行行为实验,接着利用多光子显微镜 (multiphoton microscopy) 观测神经元活化区域。

实验结果证实,传递嗅觉刺激的脑皮层神经元讯号,能反映出气味分子的相似性,相似的气味分子所活化的神经元讯号也会相似,相似性可能来自结构中的电子组成或特殊官能基,所以化学结构的组成可以用来推断气味的相似程度。

大脑中梨形皮质 (periform cortex) 和嗅球 (olfactory bulb) 接收嗅觉刺激的讯号会以不同方式表示,皮质倾向以群落表现,并会选择性地重新写入配对的气味记忆。嗅球传送到皮质的讯号则由传送的神经途径决定,并且可以靠被动的气味刺激重塑记忆。而拥有相近基因组的动物们会对嗅觉拥有共识,像是能够判断柠檬与莱姆有相似的气味。

大脑的讯号太过复杂,目前还没有办法透过技术来解码气味分子,或是形塑人脑是如何解构五感刺激,但相信更多这样的研究,会是我们理解大脑功能奥秘的第一步。

参考资料:

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

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