PNAS：大脑是如何处理气味的

　　

东京大学的研究人员发明了一种特殊的气味传递装置，并利用基于机器学习的方法分析了头皮记录的脑电图，从而发现了大脑在何时何地处理气味的过程。研究发现，在处理气味信息的早期阶段，大脑中的气味信息与感知无关，但当感知发生后，不愉快的气味比愉快的气味处理得更快。气味感知问题可能是神经退行性疾病的早期症状，所以揭示更多气味感知的神经基础有助于未来更好地理解这些疾病。

一杯热咖啡的味道能帮助你以正确的方式开始新的一天吗?或者你不能忍受这种强烈的，令人兴奋的东西?根据一项新研究，你的大脑处理早晨饮料气味的速度可能取决于你是否认为这种气味令人愉快。

东京大学的一个团队发明了一种特殊的设备，可以准确、及时地发出10种不同的气味。研究人员让参与者在戴着非侵入性头皮记录脑电图(EEG)帽的同时对气味的愉悦程度进行评估，这种帽子可以记录大脑内部的信号。然后，该团队能够使用基于机器学习的计算机分析来处理脑电图数据，第一次看到大脑在何时和何处以高时间分辨率处理气味范围。

“我们很惊讶，我们可以从非常早期的脑电图反应中检测到气味的信号，在气味出现100毫秒后，这表明气味信息在大脑中的表征发生得很快。”东京大学农业与生命科学研究生院的博士生Mugihiko Kato说。

大脑在参与者有意识地感知气味之前就对气味进行了检测，直到几百毫秒后才发生。加藤说:“我们的研究表明，感知的不同方面，尤其是气味的愉快、不愉快和质量，是通过不同的空间和颞叶皮层处理产生的。”

同样来自农业与生命科学研究生院的研究项目副教授冈本雅子说:“不愉快在大脑中的表现比愉快和感知质量更早出现。”当受试者闻到令人不快的气味(如腐烂和腐臭的气味)时，他们的大脑在气味开始300毫秒后就能将它们与中性或愉快的气味区分开来。然而，大脑对令人愉悦的气味(如花香和水果味)的表征直到500毫秒后才出现，与对气味质量的表征时间大致相同。气味出现后的600-850毫秒，大脑中涉及情感、语义(语言)和记忆处理的重要区域开始参与最多。

对难闻气味的早期感知可能是对潜在危险的早期预警系统。“每个感觉系统在不同的感觉模式(嗅觉、光、声音、味觉、压力和温度)中使用中枢神经系统的方式不同。阐明大脑中何时何地产生嗅觉(嗅觉)知觉有助于我们理解嗅觉系统是如何工作的，”冈本说。“我们还认为，我们的研究具有更广泛的方法论意义。例如，我们不知道头皮记录的脑电图能让我们评估最早100毫秒内的气味表征。”

这种关于我们大脑如何处理气味的高时间分辨率成像可能是未来更好地理解神经退行性疾病机制的一块基石，比如帕金森病和阿尔茨海默病，在这些疾病中，嗅觉障碍是一个早期预警信号。该团队有兴趣探索几个进一步的研究途径。加藤说:“在我们的日常生活中，气味和视觉等其他感官信息一起被感知，每种感官都会影响对另一种感官的感知。”“虽然在目前的研究中，我们只提供了嗅觉刺激，但我们认为，在更自然的条件下分析大脑活动，比如在电影中呈现气味，是很重要的。”也许嗅觉电影可能会卷土重来?