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        心理所揭示嗅知覺表征氣味分子的亞結構信息

        2024-03-20 心理研究所
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        語音播報

        人們感受到的諸般氣味,源自嗅覺系統對經由空氣傳播的物質分子的編碼表征。分子是保留化合物的物理化學性質的最小單元,亦常被視作嗅覺加工的基本單元。近期,中國科學院心理研究所研究員周雯團隊發現,氣味分子對嗅覺系統而言并非不可分割的整體,人類的嗅知覺表征包含氣味分子的亞分子結構信息。

        該研究選取具有亞結構-超結構關系的化合物作為嗅覺刺激,并利用“心理學家的微電極”感知覺適應機制即反復或長期刺激導致的相應神經元的反應消退,開展了研究工作。研究發現,甲基環戊烯酮(C)和丙酸甲酯(P)均可被視為甲基環戊烯酮醇丙酸酯(Comp.CP)的亞結構;反之,Comp.CP是C和P的超結構。藉此,研究得以針對性地干擾嗅覺系統對亞分子結構特征的加工。研究對逾400位參與者的系統行為評估顯示,對給定氣味化合物的亞結構進行約3分鐘的持續暴露(亞結構適應)后,該化合物的氣味出現“分解”,使其聞起來變得更像另一種代表其未適應部分的化合物。就C、P和Comp.CP而言,對P氣味的適應使Comp.CP聞起來變得更像C,而對C氣味的適應使得Comp.CP聞起來變得更像P。此外,研究表明,對Comp.CP的適應(超結構適應)并不改變C和P間的知覺相似性。這一現象在其他的氣味組中也成立。特別是,亞結構適應導致的氣味變化獨立于氣味的強度和愉悅度等知覺屬性。

        進一步,該研究通過功能磁共振成像比對了亞結構適應前后氣味誘發的神經激活強度,發現了位于初級嗅覺傳導通路中的前梨狀皮質和杏仁核的活動對化合物的局部結構敏感。研究發現,相較于對結構無關的氣味分子的非特異性適應,亞結構適應后,前梨狀皮質和杏仁核對氣味的響應顯著減弱。

        此外,該研究表明人們知覺到的氣味品質即氣味聞起來什么樣,由毗鄰前梨狀皮質和杏仁核并接受它們投射的后梨狀皮質以集群編碼的方式表征。研究發現,在后梨狀皮質,亞結構適應使得氣味化合物誘發的空間激活模式變得類似于其未適應部分(而非適應部分)對應的空間模式,且與行為實驗結果呼應。

        上述成果在人類嗅知覺體驗和化合物的亞分子結構特征之間建立了直接聯系,并顯示了個體對特定氣味分子的嗅知覺和神經表征并不恒定而是可由近期的嗅覺遭遇動態調適,從而為探討“氣味”(嗅知覺)形成背后的神經計算帶來了新啟示。

        近期,相關研究成果在線發表在《自然-人類行為》(Nature Human Behaviour。研究工作得到科技創新2030-“腦科學與類腦研究”重大項目以及中國科學院和國家自然科學基金委員會的支持。

        論文鏈接

        研究使用的氣味化合物示例

        打印 責任編輯:侯茜

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