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编译服务: 生物安全网络监测与评估 编译者: yanyf@mail.las.ac.cn 编译时间: Nov 13, 2019 点击量: 218

一对被称为嗅球的大脑结构被认为是我们嗅觉的编码,有必要吗?也就是说,它们是这种感觉存在的必要条件吗?威兹曼科学研究所(Weizmann Institute of Science)的研究人员最近发现,有些人即使没有嗅球也能闻得很好。他们的发现——大约0.6%的女性,更具体地说,是4%的左撇子女性,尽管她们的大脑中没有嗅球,却拥有完全完整的嗅觉——使人们对嗅觉结构对于嗅觉行为是绝对必要的这一公认观点产生了质疑。这项研究的结果发表在今天的《神经元》杂志上,它可能会动摇某些描述我们嗅觉运作的传统理论。

对于大多数有正常功能的嗅球的人来说,来自鼻子里的感受器的神经信号首先通过嗅球,然后再传递到皮层的嗅觉中枢。目前流行的理论认为,嗅球结合了我们鼻子中大约400种不同类型的600万个受体的信息,并编码了一种独特的“气味”信号,以便传递。因此,不出所料,有些天生嗅觉迟钝的人——也就是说,他们从来没有嗅觉——确实没有嗅球。

尽管嗅球在嗅觉感知中的中心地位是“教科书”式的观点,但在20世纪80年代和90年代,一些研究人员已经把嗅球从啮齿动物的大脑中移除,发现它们的嗅觉仍然有功能。然而,这些发现并没有得到科学界的认可。

新的发现出乎意料:博士。Tali Weiss和Sagit Shushan在该研究所神经生物学教授Noam Sobel的实验室里对实验对象的大脑进行核磁共振扫描。其中一名受试者曾表示她的嗅觉正常,但后来发现她的大脑中缺少嗅球。受试者坚称:她的嗅觉不仅正常,而且非常好。索贝尔说:“我们用各种方法测试了她的嗅觉,她是对的。”“她的嗅觉确实高于常人。她真的没有嗅球。我们用特别高分辨率的图像进行了另一次扫描,没有发现这种结构的迹象。”

起初,由Weiss和研究学生Timna Soroka领导的研究人员认为,这可能是一种例外,但并不能推翻这一规律。他们对她的大脑进行了功能性核磁共振成像(fMRI)扫描,并与对照组进行了比较。但他们需要一个独特的对照组。由于研究对象是女性和左撇子——这两种特征都会影响大脑的组织——研究人员邀请其他左撇子女性扫描她们的大脑进行比较。“当‘对照组’的第九名受试者也没有嗅球时,警铃开始响了,”Weiss说。

这个体积约为58立方毫米的嗅球在图像中肉眼可见,但索贝尔说,如果有人不是专门寻找这个结构,他们很可能会错过它,或者错过它的缺失。而且,由于与惯用手有关的差异会使数据集变得复杂,一些研究人员甚至坚持研究惯用右手的人,认为他们在嗅觉系统等方面的发现也适用于左撇子。

然而,当他们开始寻找这种现象的证据时,研究小组在一个现有的数据库中发现了它:人类连接体项目的数据库。在这个数据库的1113个大脑扫描中,很多是同卵双胞胎,大约10%是左撇子(大约是他们在普通人群中的发病率)。在这个开放数据库中包含的记录中有给受试者的嗅觉测试结果。Weiss和Soroka,在Liav Tagania的帮助下,一个在Sobel实验室从事教育项目的高中生,搜索了数据库中的信息。他们没有发现一个男性同时具有完整的嗅觉和缺失的嗅球,但是他们发现了四个女性同时具有这两个特征。这四个女人中有两个是左撇子。更令人惊讶的是,这两位左撇子女性竟然是同卵双胞胎,她们的双胞胎姐妹竟然有嗅球。那些大脑中没有嗅球的人在嗅觉测试中的得分都比他们完好的双胞胎姐妹高。

这些“规则的例外”如何与人们普遍持有的嗅觉观点相符?有几种可能的解释。一是高度可塑性的大脑在这些女性大脑的不同部分创造了一个“嗅觉地图”。但另一种可能的解释是,这些例外确实证明了这一规律是错误的。“目前的观点认为,嗅球是复杂和多维信息的‘处理中心’,但我们的嗅觉工作原理可能更简单,维度更少。”要解决这个问题,将需要高分辨率成像——比目前批准用于人类的成像分辨率还要高,”索贝尔说。“但事实是,这些女性和我们其他人一样,对这个世界有着同样的嗅觉,我们不知道她们是如何做到这一点的。”

——文章发布于2019年11月11日

 

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