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    • 在预警方面,我们人类的嗅觉系统非常可靠

      在预警方面,我们人类的嗅觉系统非常可靠插图

      一项新的研究显示,我们的嗅觉似乎在预警方面非常优异,而且很快。

      瑞典卡罗林斯卡学院的研究人员进行的两项实验结果表明,我们鼻子深处的气味探测神经在探测到负面气味的那一刻就直接触发我们的身体做出快速反应。

      与我们的视觉和听觉系统形成对比,后者将感官信号发送到大脑内部的专门单元进行处理,延迟了身体反应的时间。

      鉴于我们在很大程度上依赖视觉和声音来导航我们的世界,这可能是有意义的——避免一惊一乍伤到自己和他人。然而,对于动物来说,迅速捕捉到最微妙的气味带来的可是生死之别。

      对啮齿动物的研究表明,那束探测气味的神经–也被称为嗅球–就像大脑。例如,这束神经远不是一个单纯的气味采集器,它可以根据学习和天生的反应对刺激进行积极的分类。

      当涉及到潜在的危险情况时,如正要把变质的食物送入嘴里,或者更糟糕的是,你已经吸入了一口有毒的气体,你不想浪费宝贵的几毫秒时间。

      然而,在大鼠和小鼠身上发生的事情对人类来说则未必。数百万年的进化就将我们与兄弟物种分化成截然不同的生物,所以有什么理由说我们的嗅觉与老鼠一样?

      为了验证这个问题,研究小组招募了19名据说是健康的非吸烟者,让他们快速闻一下6种不同的气味。

      一些气味,如芳樟醇的香水味或果味的丁酸乙酯,可以被认为是相对愉快的。其他的,如二硫化二乙酯的大蒜味,通常没有什么吸引力。

      研究人员向志愿者们多次展示气味,用脑电图无创地测量嗅球的反应性。这不仅为他们提供了反应的时间,还使他们能够评估神经产生的不同类型的 “脑波”。

      一种是伽马波——注意力和记忆的快速处理波。第二种是稍慢的β波,这是一种大脑活动的振荡,用于慎重的决策过程。

      在我们的鼻腔神经元附近出现这两种波,意味着在气味分子搔动我们的嗅球的那一刻,它正在为大脑的其他部分–如我们的运动皮层–做准备。

      在使用21名志愿者进行的第二轮实验里,该团队觉得看看嗅球信号是否可转化为实际的身体反应。

      实验准备了两种好闻的气味–草莓和carvone(一种在薄荷和莳萝中发现的精油)–与令人不快的鱼腥味和乙硫醇的卷心菜臭味。研究员测量志愿者闻了一口之后的动作反应,以了解该气味需要多长时间才能让他们付诸行动。

      把所有数据放在一起,很明显我们的嗅球以不同的速度处理令人愉快和有威胁的气味。遇到难闻的东西,我们只需要半秒钟就能下意识地后仰(国际巨星的动作)。如果它不是那么糟糕,我们则会慢慢地来。

      0.5秒的时间里,大脑发生了很多事。在气味进入鼻腔的250毫秒内,两种不同的脑电波正在 “耦合” 以协调反应。

      如果该气味被认为是一种威胁,那么信号就会提前发出,大约需要150毫秒到达运动皮层。如果不是,就需要更长的时间才能产生信息反馈。

      卡罗林斯卡学院临床神经科学系的生物学家Johan Lundström说:”很明显,嗅球对负面气味的反应特别迅速,并在大约300毫秒内向运动皮层直接发送信号。”

      对视觉和听觉反应时间的研究表明,对声音的反应大约是150毫秒,对视觉的反应不到200毫秒。

      视听信号更快,不是它们的流程更精简,而是它们的系统本身更强——即便层层上报,反馈时间也更短。嗅觉信号则通过直达天听,尽可能缩短了反应时间。

      Lundström说:”这些结果表明,我们的嗅觉对我们探测周围危险的能力非常重要,而且这种能力比我们对由视觉和听觉介导的危险的反应更加无意识。”

      这意味着我们都可以大大松一口气,毕竟我们的鼻子非常可靠。

      这项研究发表在PNAS上。

      www.sciencealert.com/our-nose-has-its-own-tiny-brain-that-gives-us-a-head-start-on-bad-smells

      *Octave 评论

      人身上嗅球的电信号是很难测的。这个组去年研发了一种新方法,在眉心贴四个脑电图电极,然后通过溯源分析和头部建模来逆推嗅球的刺激响应。 因为测量方便可以做复杂的行为学实验,现在这项研究是针对之前方法的应用拓展。

      研究的结论其实在动物行为上很早就有观察到,而且更为明显。 单论神经通路响应速度,嗅觉的产生是取决于呼吸频率的,不像听觉和视觉那么直接。常见实验动物嗅探时每秒呼吸五次左右,是远比人快的, 所以嗅觉相关的行为也通常更灵敏。

      广东·东莞
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