虚拟嗅觉要来了？科学家让老鼠闻到了“不存在的气味”

科学家已经将一种人造气味直接植入老鼠的大脑。尽管这并不意味着虚拟嗅觉技术很快就会出现，但发表在6月18日的《科学》杂志上的这项研究结果仍然为大脑如何处理信息提供了更多线索。

纽约冷泉港实验室的计算生物学家Saket Navlakha说，有关合成气味的细节可能有助于回答“嗅觉方面的基本问题”，他没有参与这项研究。

感官方面的研究为我们打开了一扇窗，让我们了解大脑是如何将外界的信号转化为感知的，以及这些感知是如何引导行为的。

为了在老鼠的大脑中制造人造气味，研究人员使用了光遗传学技术，这是一种光刺激基因工程神经细胞发出信号的技术。

纽约大学格罗斯曼医学院的神经学家Dima Rinberg和他的同事将目标对准了老鼠嗅球的神经细胞。

在那里，一簇被称为肾小球的神经末梢组织了从鼻子中接收到的气味信号。

就像在钢琴上弹奏一首小曲一样，Rinberg和他的同事们以一定的顺序激活了六个点的神经细胞(每个点可能包括一个到三个肾小球)。

这种神经旋律被设计成真实气味如何影响神经细胞的简化版本(目前还不清楚人造气味对老鼠来说到底是什么味道)。

老鼠学会了通过舔两个喷水口中的一个来发出人造气味的信号。

研究人员发现，这种合成气味并不客观存在，但老鼠表现得好像闻到了它。在“闻到”人造气味之后，老鼠就会很可靠地舔到正确的喷嘴。

其他被打乱的信号，也由光遗传学传递，并没有引起同样的反应。

就像一串音符组成旋律一样，被研究者刺激的单个点共同建立了对气味的感知。

不过，由于这种气味完全是人工合成的，研究人员可以对其进行处理。

通过稍微改变产生人工气味的信号，研究人员可以测试出哪些特征的序列是重要的，哪些变化使气味变得无法识别。

嗅觉序列的开始似乎是关键。

当研究人员调换了前几个点的活动顺序时，老鼠辨别气味的难度要比改变了末尾几个点的活动顺序时大得多。

而且开始时的误点比结束时的误点更重要。

“如果你修改了开头几个音符，你很容易就会毁了这首歌，”Rinberg说。

加州拉霍亚市索尔克生物研究所(Salk Institute for Biological Studies)的计算神经科学家塔吉雅娜·沙皮(Tatyana Sharpee)说，这个结果支持了一个名为首因效应(primacy effect)的观点，即在序列中最先出现的神经信号分量更大。沙皮没有参与这项研究。

更普遍地说，这些结果为神经活动的变化如何影响感知提供了一个例子，Sharpee说。

“最终，这暗示了神经密码的基本属性。”

Sharpee怀疑类似的特性可能适用于大脑处理的其他类型的信息，包括视觉和听觉信号，甚至可能适用于更复杂的任务，如记忆。

她说，这些过程都依赖于相同的基本转换——“编码输入输出的一般数学问题”。通过这种方式，大脑接收到关于世界的信息，并将其组装成有用的感知。

除了追踪合成气味进入大脑的其他部位，Rinberg和他的同事们还想测试一下类似的规则是否也适用于真实的气味。

“人工合成的气味太棒了。这是一个超级有趣的工具，”Rinberg说。

“但说到底，我想知道气味是如何在大脑中形成的。”

编译/前瞻经济学人APP资讯组

原文来源：

https://www.sciencenews.org/article/scientists-built-artificial-smell-mouse-brain-nerve-cells

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