PLoS Biol：科学家在三种不同的神经波中揭示嗅觉处理的过程

2022年2月9日 讯 /生物谷BIOON/ --对神经元振荡的研究对视觉、听觉和机体感觉机制的理解非常重要，然而，科学家们对人类嗅觉系统的研究往往相对滞后，因此，科学家们对人类嗅觉系统的电生理学特性知之甚少，尤其是刺激所驱动的高频振荡是否在气味处理过程中发挥着重要作用，研究人员并不清楚。近日，一篇发表在国际杂志PLoS Biology上题为“Smell-induced gamma oscillations in human olfactory cortex are required for accurate perception of odor identity”的研究报告中，来自美国西北大学等机构的科学家们通过研究表示，将三种具有不同存储的神经波结合在一起或许就能提供一幅关于机体所闻到东西的图像。

电极的接触位置和实验设计。

图片来源： DOI: 10.1371/journal.pbio.3001509

研究者Christina Zelano博士表示，本文研究或是对个人所闻到气味时发生在嗅觉皮层的神经振荡的全面描述，这就为进一步研究机体对嗅觉处理的机制提供了一个新的研究平台。我们并不清楚气味在人类大脑中是如何体现的，这是一个基本的研究问题，也是目前研究人员正在试图解决的问题。此前研究中，研究人员利用低频振荡来改善机体的感知能力，从而实现了对机体中其它的感知进行了编目，视觉和听觉系统中的神经元通常会在兴奋性的背景嗡嗡声中工作，但当大脑尝试看到或听到什么东西时，这些神经元就会被同步激活。

此前研究者Zelano的实验室发现，嗅觉皮层中也存在类似的低频振荡，在大脑深处嗅觉皮层往往很难研究。一些癫痫症患者往往患有难治性癫痫，其会选择接受大脑手术来帮助减少癫痫发作频率，在手术之前，研究人员通过向患者的大脑深处植入电极来对其大脑进行图谱绘制，随后让患者在癫痫监测室监测一周时间，这或许就是唯一可以获得人类嗅觉皮层的实时脑电波数据的时间之一。

当前研究中，研究人员对在监测室的志愿者进行了测试，并提醒志愿者其将会闻到一种气味，随后他们开始释放气味并测定志愿者由此所表现出的大脑活性。结果发现，除了此前所测定的低频波之外，还存在高频振荡现象，低频振荡被称之为θ波，其会在志愿者闻到气味后立即开始，随后立即结束，而θ波之后还有两组波，即β波（约12-30赫兹）和γ波（高于30赫兹）。这就提出了一种两步过程的可能性，即低频波会激发嗅觉皮层，而高频波则主要负责嗅觉处理。

图片来源：https://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.3001509

研究者Guangyu Zhou博士说道，低频波通常用于在大脑不同区域之间进行通信，而高频波则主要涉及局部的计算，但我们却发现了低频波实际上会刺激或激励高频振荡发生。此外，高频波的强度也与志愿者能正确识别气味的能力有关；这意味着高频振荡实际上能够区分出一个人所嗅出的气味。研究者表示，改进对嗅觉脑波组成的理解或许能帮助科学家们更深入地分析嗅觉皮层是如何处理信息的，无论是在正常个体还是在疾病患者中。目前研究人员想知道不同的振荡是否代表了一种气味的不同特征，或者不同的气味是否由不同的振荡来代表。

综上，本文研究加强了此前关于θ振荡的研究工作，结果表明人类梨状皮层中的γ振荡对于感知气味的特性非常重要，并构成了人类大脑中对气味特征性电生理反应的有力识别；未来研究人员将会进一步研究确定是否所识别出的不同振荡能够反应气味刺激的不同感知特征。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Qiaohan Yang,Guangyu Zhou,Torben Noto，et al. Smell-induced gamma oscillations in human olfactory cortex are required for accurate perception of odor identity, PLOS Biology (2022). DOI:10.1371/journal.pbio.3001509