神经元解锁:研究揭示了大脑对气味的解码和反应将气味与情感和记忆联系起来。
在最近发表在《自然》杂志上的一项研究中，研究人员调查了大脑特定区域的单个神经元对嗅觉线索的反应。
通过气味识别任务中的神经活动记录，他们揭示了大脑区域(如梨状皮质、海马体和杏仁核)中的神经元是如何编码主观感知和气味识别的。
背景
尽管嗅觉对人类和其他动物至关重要，但大脑处理气味的机制尚不完全清楚。气味分子被认为会激活鼻子里的感觉神经元，然后将信号发送到嗅球。
这些信号被认为是从这里传递到大脑的其他区域，如杏仁核、梨状皮质和内嗅皮质，这些都是主要的嗅觉皮质区域。
动物模型研究表明，梨状皮质、内侧颞叶和杏仁核的特定神经元参与识别气味。对人类的成像研究也表明，这些大脑区域参与了对气味的处理。
然而，虽然动物模型研究已经显示了这些区域如何对嗅觉线索作出反应，但没有记录单个神经元对气味的活动，并且单个神经元如何处理气味仍然不清楚。
一个关于这项研究
本研究旨在通过记录参与者识别和评价气味时内侧颞叶和梨状皮质区域的神经元活动，了解单个神经元对嗅觉刺激的反应。
该研究招募了正在接受治疗的耐药癫痫患者，并记录了大脑特定区域的单个神经元活动。相比之下，参与者接受了包括气味呈现在内的特定任务。
神经元反应是通过深度电极测量的，深度电极已经植入患者体内，作为癫痫监测和持续治疗的一部分。
参与者被植入了深度电极，这些电极是专门设计用来测量神经元活动的。这些电极具有圆柱形的大电极，其中包含由铂铱制成的微线束，对来自神经元的电信号高度敏感。
由于技术上的限制，这种电极无法植入更大的大脑区域，如海马体和杏仁核。因此，从内侧颞叶和梨状皮质获得神经元读数。
研究人员向参与者展示了15种不同类型的嗅觉刺激，这些刺激是用一种叫做“嗅探棒”的笔状装置传递的，这种装置含有各种气味。这些气味一次只呈现一种，参与者被要求按命令吸入一次。
每一种气味都以随机顺序呈现了8次，同时也使用了一支没有气味的对照笔。在横膈膜附近放置一条皮带，测量参与者的吸入量，使研究人员能够将呼吸模式与嗅觉神经元活动期间的大脑活动联系起来。
实验包括两个任务——第一个任务是要求参与者表明他们是喜欢还是不喜欢这种气味，第二个任务是要求他们从四个选项中选择一个来识别这种气味。
这些任务使研究人员能够确定神经元如何以主观偏好的方式对嗅觉线索做出反应，以及如何识别和识别气味。
结果
研究人员发现，专门对气味做出反应的神经元也有助于解码气味的身份。研究发现，杏仁核在嗅觉的情感方面发挥着独特的作用，而海马体则参与识别气味。
杏仁核、梨状皮质、海马体和内嗅皮质中近40%的神经元对不同的气味表现出特定的放电反应，并且与没有气味的对照组相比，暴露在气味中也表现出更高的放电率。这证实了它们在处理嗅觉信息中的作用。
杏仁核、梨状皮质和内嗅皮质中的神经元显示出与气味识别相关的神经元活动，但与其他区域相比，梨状皮质中准确识别气味所需的神经元较少。
此外，与气味识别相关的神经元活动在杏仁核和梨状皮层发生的速度快于海马和内嗅皮层。
海马体、杏仁核和梨状皮质的神经元在反复呈现相同气味时也表现出活性降低。这个过程被称为重复抑制，并且被发现与任何吸入变化无关，这表明神经元随着时间的推移适应了重复的刺激。
杏仁核中的神经元对喜欢的气味的反应比对不喜欢的气味的反应更强烈，这表明该区域对嗅觉的情绪反应。
当气味被正确识别时，海马体神经元表现出更高的放电率，这表明大脑的这一区域与成功识别气味的关系更大。
有趣的是，梨状皮质和杏仁核对嗅觉和视觉线索(如与气味相对应的图像)有反应，这表明这些区域参与整合来自不同形式的感官刺激。
有些区域还会对同一物体的不同表征做出反应，比如气味、单词和图像，这表明处理语义线索的层次更高。
结论
总体而言，该研究详细阐述了人类大脑如何处理嗅觉刺激，并强调了梨状皮质和杏仁核在快速准确处理嗅觉线索以及识别和情绪处理气味中的作用。
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