每天，每一時(shí)刻，我們都被各種氣味所包圍著。氣味可以帶來記憶，或警告我們食物變質(zhì)了。但是我們的大腦如何能識別這么多不同的氣味？ 我們又是如何輕松地解開混合氣味的成分？

文章作者，哥倫比亞大學(xué)生物科學(xué)教授Stuart Firestein說，“從垃圾到古龍香水，我們每天遇到的氣味包含成百上千種個(gè)體氣味分子。一杯早晨咖啡可以包含800多種不同類型的氣味分子。盡管人們已經(jīng)做了很多工作來了解鼻子和大腦如何共同識別各種氣味的，但是科學(xué)家們長期以來還在努力解釋這種系統(tǒng)在多種氣味混合在一起時(shí)，發(fā)生的工作原理�！�

在最新這項(xiàng)研究中，研究團(tuán)隊(duì)采用了稱為SCAPE顯微鏡的尖端3D成像方法，監(jiān)視了小鼠鼻子中成千上萬個(gè)不同細(xì)胞對不同氣味以及這些氣味的混合物的反應(yīng)。他們發(fā)現(xiàn)，鼻子向大腦發(fā)送的有關(guān)混合氣味的信息不僅僅是其各個(gè)部分的總和。

鼻子中檢測氣味的細(xì)胞分別具有多種不同的傳感器或感受器。例如，人類具有多達(dá)400種不同類型的這些受體。對于純凈的單一氣味，只有其受體對該氣味敏感的細(xì)胞才會活躍，向大腦發(fā)送一個(gè)可以識別為該氣味的代碼。但是對于更復(fù)雜的氣味混合物，這個(gè)代碼將變得越來越復(fù)雜。

研究人員原本以為由異味混合物激活的細(xì)胞相當(dāng)于將對單個(gè)異味的反應(yīng)加在一起。但結(jié)果他們發(fā)現(xiàn)，在某些情況下，氣味實(shí)際上可以關(guān)閉細(xì)胞對混合物中另一種氣味的反應(yīng)。在其他情況下，第一種氣味可能會放大細(xì)胞對第二種氣味的反應(yīng)。

盡管我們經(jīng)常感覺到一種氣味占主導(dǎo)，以前認(rèn)為這種處理發(fā)生在大腦中。但最新這些結(jié)果表明，鼻子內(nèi)部的這些相互作用會影響發(fā)送到大腦的信號。

研究小組的數(shù)據(jù)挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)觀點(diǎn)，傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為大腦通過弄清所有單個(gè)成分來理解混合氣味。而新研究證實(shí)了調(diào)香師們早已知道的機(jī)理：將不同的香氣結(jié)合在一起可以創(chuàng)造不一樣的氣味，從本質(zhì)上說，它成為一種可以提供完全不同的體驗(yàn)的全新香氣。

徐露（音譯）博士說：“我們很高興發(fā)現(xiàn)代碼中的這些變化發(fā)生在鼻子中，還沒有到達(dá)大腦之前。這些影響可以幫助我們檢測和識別比簡單的附加法規(guī)所能傳達(dá)的范圍更大的氣味和混合物�！�

為了揭示嗅覺系統(tǒng)的內(nèi)部工作原理，研究人員采用了SCAPE顯微鏡，這種顯微鏡可實(shí)時(shí)創(chuàng)建活組織高速3D圖像。它來回掃描成角度的光線，創(chuàng)建活動中的活細(xì)胞和組織的高速3D影像。

研究人員檢查了動物鼻子內(nèi)的神經(jīng)元細(xì)胞，這些細(xì)胞被熒光標(biāo)記，當(dāng)這些細(xì)胞被激活時(shí)在顯微鏡下會閃爍。然后，他們將動物的鼻組織暴露于一系列不同的氣味組合中。

“ SCAPE使我們能夠在長時(shí)間內(nèi)同時(shí)分析成千上萬個(gè)單個(gè)細(xì)胞中任何一個(gè)的活性，” 文章另外一位作者李文文（音譯）博士說，“使用常規(guī)顯微鏡，我們只能在短時(shí)間內(nèi)對薄層中的數(shù)百個(gè)細(xì)胞進(jìn)行成像。SCAPE可以對完整的3D鼻腔結(jié)構(gòu)中的更多細(xì)胞進(jìn)行成像，而不會損壞組織。這使我們能夠追蹤每個(gè)細(xì)胞的反應(yīng)�！�

為了處理收集到的大量數(shù)據(jù)（每個(gè)組織樣本超過300 GB），該團(tuán)隊(duì)構(gòu)建強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理服務(wù)器，并采用了哥倫比亞統(tǒng)計(jì)局和西蒙斯基金會開發(fā)的算法。

近二十年來，氣味專家已經(jīng)知道某些氣味會掩蓋甚至增強(qiáng)其他氣味。通過今天的研究，研究人員發(fā)現(xiàn)了這種現(xiàn)象的潛在機(jī)制。

這一結(jié)果表明，氣味分子既可以激活受體也可以使受體失活，不是通過使受體過強(qiáng)，而是通過改變細(xì)胞對它們的反應(yīng)方式來掩蓋其他氣味。這些發(fā)現(xiàn)實(shí)際上可能非常有用，例如，制造出更好的空氣清新劑，阻止任何有害的氣味。

此外，研究人員還指出，能夠改變受體對一種物質(zhì)的反應(yīng)方式對于藥物開發(fā)非常重要。在鼻子上的研究實(shí)際上為調(diào)節(jié)可能與疾病有關(guān)的其他細(xì)胞類型的反應(yīng)的可能方法提供了新的啟示。