解码气味:神经代码决定了对吸引人的或令人厌恶的气味的本能反应
自大流行开始以来，嗅觉丧失已成为COVID-19的迹象之一。虽然大多数人在几周内就能恢复嗅觉，但也有人会发现熟悉的气味会发生变化。咖啡闻起来像汽油;玫瑰闻起来像香烟;新鲜的面包闻起来像腐臭的肉。
这种奇怪的现象不仅令人不安。它还代表了古老的嗅觉回路的破坏，该回路通过在奖励(咖啡因!)或惩罚(食物中毒!)即将到来时发出信号，帮助确保我们和其他物种的生存。
科学家们早就知道，动物拥有一种天生的能力，可以识别某些气味来躲避捕食者、寻找食物和寻找配偶。现在，Stowers医学研究所Yu实验室的研究人员在两项相关研究中展示了这种被称为先天效价的能力是如何编码的。bob88体育平台登录研究结果发表在期刊上当代生物学而且eLife，表明我们的嗅觉比以前认为的更复杂，更有可塑性。
我们目前对感觉如何被编码的理解分为两种相互矛盾的观点——标记线理论和模式理论。标记线理论认为，感觉信号是沿着一条固定的、直接的线进行交流的，这条线将输入和行为连接起来。模式理论认为，这些信号分布在不同的通路和不同的神经元。
一些研究在昆虫等简单物种中为标记线理论提供了支持。但是，斯托尔斯研究所研究员、报告通讯作者罗恩·余博士说，在哺乳动物系统中，支持或反对这种模式的证据一直缺乏。根据Yu的说法，如果标记线模型是正确的，那么来自一个的信息气味应与其他气味隔绝。因此，他的团队混合了各种气味，并测试了它们对预测的小鼠先天反应的影响。
“这是一个简单的实验，”于实验室的研究专家、该研究的第一作者邱强博士说。邱混合了各种气味的组合，这些气味有天生的吸引力(如花生酱的气味或另一只老鼠的尿液气味)，也有令人厌恶的气味(如腐烂食物的气味或捕食者的尿液气味)。然后，他使用实验室专门设计的设备将这些气味混合物展示给小鼠。该设备有一个鼻锥，可以记录老鼠多久调查一次气味。如果老鼠发现一种特别的混合物很吸引人，它们就会反复地把鼻子伸进锥体里。如果它们觉得这种混合物令人厌恶，就会不惜一切代价避开鼻锥。
令他们惊讶的是，研究人员发现混合不同的气味，即使是两种吸引人的气味或两种令人厌恶的气味，也会消除小鼠的先天行为反应。“这让我们怀疑这是否只是一种气味掩盖另一种气味的情况，香水行业一直在用一种令人愉悦的气味来掩盖难闻的气味，”于说。然而，当研究小组观察嗅球中对厌恶和吸引气味做出反应的神经元的活动时，他们发现情况并非如此。
相反，代表气味混合物的活动模式与单个气味的活动模式有显著不同。显然，老鼠的大脑将这种混合物视为一种新的气味，而不是两种气味的组合。这一发现支持了模式理论，即感觉输入激活的不仅仅是一个神经元，而是一群神经元，每个神经元都有不同程度的激活，创造出一种模式或群体代码，被解释为一种特定的气味(郊狼尿!)快跑!)。这项研究于2021年3月1日在网上发表当代生物学．
但这种复杂的神经编码是与生俱来的，还是会受到新的感官体验的影响?Yu的团队通过在生命早期沉默感觉神经元来探索这个问题，当时老鼠只有一周大。他们发现，经过处理的小鼠失去了识别吸引人或令人厌恶的气味的先天能力，这表明嗅觉系统在发育的关键时期仍然具有可塑性。
有趣的是，研究人员发现，当他们在这个关键时期将老鼠暴露在山猫尿液中的一种叫做PEA的化学成分中时，动物在以后的生活中不再避免这种气味。“因为这些老鼠在安全的环境中与母亲在一起时就遇到了这种气味，并且发现它并不构成危险，它们学会了不再害怕这种气味，”于说。这项研究于2021年3月26日在线发表eLife．
虽然COVID-19大流行已经扭曲了数百万人的嗅觉，但Yu并不预测它会对大多数从疾病中恢复的成年人产生重大影响。然而，他认为这种改变的感官体验可能会对受影响的婴儿和儿童产生重大影响，尤其是考虑到许多气味在社会关系和心理健康中所起的作用。
“嗅觉它有很强的情感成分——家庭烹饪的味道给你一种舒适和安全的感觉，”于说。“大多数人直到失去才意识到它有多重要。”
Stowers的其他合著者包括吴云明博士、马丽梅博士、徐文静博士、Max Hills和Vivekanandan Ramalingam博士。
这项工作由Stowers医学研究所和美国国立卫生研究院国家耳聋和其他交流障碍研究所资助(奖励编号Rbob88体育平台登录01DC008003, R01DC014701和R01DC016696)。内容仅为作者的责任，并不代表NIH的官方观点。
调查结果概要
动物天生具有识别某些气味的能力，以躲避捕食者、寻找食物和寻找配偶。斯托尔斯医学研究所研究员Ron Yu博士的两项新研究揭示了这种被称为先天价价的能力如何在小鼠神经系统中编码的细节。bob88体育平台登录
在2021年3月1日在线发表在该杂志上的一项研究中当代生物学研究表明，一种特定的气味是吸引人的还是令人厌恶的，是通过一个复杂的计算代码来传达的，在这个代码中，不同的嗅觉神经元被不同程度地激活，以阐明气味的价态。在2021年3月26日在线发表在该杂志上的另一项研究中eLife研究小组发现，这种对先天价的编码并不是与生俱来的，而是可塑的，可以通过在生命早期的关键时期接触不同的气味来塑造。
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