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嗅觉神经元仅能存活 60 天,但为什么我们很久以后仍记得那些气味?

唐纳德·威尔逊( Donald A.Wilson

美国俄克拉何马大学动物学教授,《学会闻味》( Learning to smell ,美国约翰斯·霍普金斯大学出版社, 2006 )一书的合著者

我们闻到某种气味时,气味分子会与嗅觉神经元相互作用。一段时间之后,这些神经元中至少有一部分已经被替换,但我们仍能识别出该气味。这是因为嗅觉系统中的整体活动模式一直保持着相对稳定的状态。

嗅觉神经元位于鼻后黏液中,并通过轴突(从细胞体向外传递信息的指状突起物)将数据传递给大脑。科学家发现了越来越多的神经元,它们会在人的整个生命周期中不断死亡,被新的神经元取代,嗅觉神经元就是其中一种。幸运的是,这些神经元并非同时死亡,而且对给定气味做出反应的嗅觉神经元的数量相当多。

嗅觉神经元

1991 年,琳达·巴克( Linda B. Buck )和理查德·阿克塞尔( Richard Axel )通过研究证明,编码嗅觉受体蛋白的基因是个庞大的家族。他们也因此获得 2004 年诺贝尔生理学或医学奖。他们诸多重要研究结果中的一项就是,单个嗅觉神经元通常只能表达这些基因中的一种。也就是说,气味分子会刺激特定神经元所表达的受体蛋白,使神经元发出信号,提供与该气味有关的信息。事实上,当一个表达某特定受体基因的嗅觉神经元死亡,而表达该基因的另一个新神经元发育成熟时,这个新神经元的轴突便接过前辈的班,与同一组嗅球神经元相连接。因此,尽管存在着连续不断的重新连接,这种现象使得整个活动模式长期保持稳定。

然而,一个单独的受体蛋白似乎能绑定(或识别)许多种不同的气味。因此,绝大多数单个细胞(通过它们的受体)都能同时感知咖啡、香草冰淇淋或波尔多葡萄酒中挥发性化学物质的亚分子特性,而不仅仅是上述物质中的某一种。例如,一个嗅觉受体神经元可以感知某一特定长度的烃链,或者如乙醇或乙醛之类的某种特定官能团。

因此,任何一种指定的感觉神经元都能够识别多种有共性的不同气味。然后,人脑(确切地说是人脑的嗅球和嗅皮层)将检查任意时段被激活的感觉神经元组合,并解析它们的模式,形成我们所能理解的气味。一种气味模式是由很多输入成分构成的,因此缺少少量成分并不会明显改变这种模式,也不会改变大脑的感知结果。

◎ 译者:詹浩 HSfg+SSCn+W2yQ1syh8qiQfwjdT8fZQ/5DcnmZa8kcRomGOxm8T3y2tsEun96p/w

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