与记忆和情感相关的大脑区域帮助人类导航气味

像狗和啮齿动物这样的物种会利用它们的嗅觉朝着理想的物品和地方航行，远离应避免的地方。但是人类具有相同的能力吗?宾夕法尼亚大学的神经生物学家杰伊·戈特弗里德(Jay Gottfried)一直在试图解决这个问题，他通过混合松树和香蕉味来创造独特的“嗅觉”，从而能够解释人脑如何利用这些气味信息在特定的二维空间中移动。环境。

“五种感官中的每一种都起着独特的作用，但是气味似乎像家中的败类一样对待，”宾州综合知识教授，在心理学和神经病学系任职的戈特弗里德说。“显然，您不需要嗅觉即可进行测试或驾驶汽车，但这会对我们的生活质量产生重大影响。”

戈特弗里德(Gottfried)研究气味科学已有15年以上。这项工作最初探索了大脑如何使人类检测，辨别和识别气味。不过，最近，他的研究重点已转移到嗅觉空间导航，这可以说是嗅觉系统最重要的功能之一。

该主题是他和同事在Neuron杂志上发表的一篇新论文的基础。他们的研究使用了松树和香蕉味的不同组合来构建二维网格，戈特弗里德形容为一个嗅觉景观。当参与者在“开始”和“结束”网格点之间移动时(基于他们闻到的气味混合物)，他们的大脑反应显示出具有六边形对称性的激活模式，实际上是一个嗅觉图。更重要的是，这种模式类似于先前显示的可帮助动物进行其他形式的空间导航的网格状映射结构。

戈特弗里德说：“几篇令人兴奋的论文表明，使用功能成像技术，您可以在人脑中找到这种网格状结构的代理。”“我们在这项研究中所做的是将有关气味导航的概念性想法与网格单元模型结合在一起，然后使用一组气味来定义二维空间。”

在May-Britt Moser，Edvard Moser和John O'Keefe因在大鼠中发现该系统而获得2014年诺贝尔奖后，网格细胞模型在人类认知神经科学家中获得了关注。他们的模型表明，当动物在圆形竞技场中移动时，神经元会定期发射，形成类似于六边形排列紧密的图案。结果表明，六倍坐标系为空间定向提供了一个锚点，指导了动物在环境中的搜索策略。

戈特弗里德(Gottfried)和他的同事们将这一想法应用到他们的研究中，招募了25名受试者，通过一个由六个强度的松树和六个强度的香蕉所定义的“竞技场”，完成了嗅觉导航任务。想象一个有36个正方形的网格，其中香蕉定义一个轴，松树定义另一个轴。在实验中，受试者必须在心理上从“开始”气味(香蕉松混合物的某种组合)导航到“结束”气味(不同的组合)，然后指出他们的运动是否与他们在这种气味景象中的最终预测位置相符。

通过这种实验性设计，宾夕法尼亚大学的科学家首先试图了解受试者是否可以成功完成这样的气味任务，他们的结果表明人类可以学会以这种方式导航。

但是他们也想知道他们的结果是否可能揭示出一种网格细胞结构，类似于动物已经记录的那样。他们的功能性成像数据表明，人类的气味导航在内嗅皮层，腹侧前额叶皮层和梨状前叶皮层(与边缘和嗅觉系统紧密相连的三个大脑区域)中引起类似的网格细胞活动。重要的是，研究人员发现，内嗅皮层具有更强网格状活动的参与者更成功地从第一种气味转移到了第二种气味。

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