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嗅觉是人类天生的快速预警系统

 中国健康管理 2022-01-29

嗅觉是人类天生

的快速预警系统

我们在很大程度上依赖视觉和声音来认清我们的世界。当您正要把变质的食物送入嘴里,或者更糟糕的是,你已经嗅到有毒的烟雾时,你不想浪费宝贵的几毫秒时间来计算您的反应。一项新的研究表明,我们的嗅觉似乎是一个完美的危险预警系统。我们鼻子深处的气味检测神经在检测到不良气味的那一刻就开始处理它们,从而触发我们的身体做出快速的反应。

人类将难闻的气味转化为逃避行为的神经机制,长期以来一直是个谜。

瑞典卡罗林斯卡学院的研究人员现在已经开发出一种技术,首次能够测量人类嗅球(olfactory bulb,嗅觉的初级中枢)发出的信号。嗅球处理气味,然后将信号传递到大脑中控制运动和回避行为的部分。

这项发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上的研究表明,与不愉快或不安相关的负面气味比正面气味更早地被处理,并引发身体回避反应。

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研究团队招募了 19 名据称健康的非吸烟者来快速嗅闻六种不同的气味。研究人员多次向志愿者展示每种气味,并使用脑电图无创测量嗅球的反应性。这不仅给了他们反应的时间,还让他们评估了神经产生的不同类型的 '脑波'。

一种是伽马波——注意力和记忆的快速处理波。第二种是稍慢的β波,这是一种大脑活动的振荡,用于慎重的决策过程。

在使用 21 名志愿者的第二个实验中,该团队测试了这种嗅觉是否转化为实际的身体反应。两种好闻的气味——草莓和香芹酮(一种在薄荷和莳萝中发现的精油)——与令人不快的鱼腥味和乙硫醇的卷心菜臭味相比较。闻一闻后,志愿者的动作被测量,以了解闻到气味之后需要多长时间才能让他们做出身体反应。将数据放在一起比较,很明显我们的嗅球以不同的速度处理令人愉快和威胁的气味。被难闻的气味击中,我们只需要半秒钟就可以抽身离开。如果不是那么糟糕,我们会慢慢转身。

但是在那半秒内发生了很多事情。在气味到达鼻子的 250 毫秒内,两种不同的脑电波“耦合”以协调反应。

该研究的第一作者、卡罗林斯卡医学院临床神经科学系的研究员Behzad Iravani说:“长期以来,人类对与危险相关的难闻气味的回避反应一直被视为一种有意识的认知过程,但我们的研究首次表明,这种反应是无意识的,而且速度极快。”

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嗅觉器官约占人类大脑的 5%,使我们能够区分数百万种不同的气味。这些气味中有很大一部分与对我们的健康和生存的威胁有关,例如化学品和腐烂食物的气味。气味信号通过鼻子吸入后,会在 100 到 150 毫秒内到达大脑。

所有生物的生存都取决于它们躲避危险和寻求回报的能力。对于人类来说,嗅觉在探测潜在的有害刺激和做出反应方面似乎尤为重要。 

该研究的作者之一、卡罗林斯卡医学院临床神经科学系副教授约翰·伦德斯特伦 (Johan Lundström) 说:“很明显,嗅球会对负面气味做出特定而迅速的反应,并在大约 300 毫秒内向运动皮层发送直接信号。” “该信号会导致人无意识地向后倾斜并远离气味来源。”

视觉和听觉反应时间的研究测量了从检测到移动的整个过程,因为触摸更快;对声音的反应大约需要 150 毫秒,对视觉的反应不到 200 毫秒。如果气味被认为是一种威胁,则会更早地发出信号,大约需要 150 毫秒才能到达运动皮层。

Lundstrm 说:“结果表明,我们的嗅觉对于我们发现附近危险的能力很重要,而且这种能力在很大程度上比我们对视觉和听觉介导的危险的反应更加无意识。”

这意味着我们都可以松一口气,相信我们的鼻子最了解。

这项研究由KNUT和爱丽丝沃伦堡基金会(Alice Wallenberg Foundation)资助,国家耳聋和其他传播障碍研究所(National Institute on Deafness and Other Communication Disorders)和瑞典研究委员会资助。没有报告利益冲突。

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《 鲁 原 心 论 坛 》

陈鲁原

广东省人民医院心内科

广东省心血管疾病研究所

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