初级嗅觉皮层中的神经元创建气味空间图
信用:迪奥戈·马蒂亚斯，尚帕利莫德基金会 气味有穿越时空的力量
可能是茉莉花的清香，也可能是海藻的霉味
突然，你回到了童年的家，或者在遥远海岸的烈日下
气味和地点之间的这种联系似乎是人类认知中根深蒂固的一个方面
但是这两者在大脑中是如何联系的呢？今天(12月22日)发表在科学杂志《自然》上的一项研究给出了一个可能的解释
嗅觉和空间之间的神经联系 “气味分子本身并不携带空间信息
然而，野生动物利用气味进行空间导航和记忆，这使它们能够找到食物等有价值的资源，”该研究的第一作者辛迪·普说
“我们想了解这些行为的神经基础，所以我们决定研究大脑如何结合嗅觉和空间信息
" 研究人员聚焦于初级嗅觉皮层
“嗅觉系统在所有感官中是独一无二的，”该研究的资深作者扎卡里·梅宁说，他是葡萄牙尚帕利莫德未知中心的首席研究员
“只有嗅觉与参与记忆和导航的海马系统有直接的交互联系
" 海马神经元以充当“定位细胞”而闻名
“这是因为每个单元在环境中的特定位置变得活跃
这些神经元一起编码整个区域，有效地创建了空间的神经地图
海马位置细胞在老鼠身上的发现导致了2014年的诺贝尔生理学或医学奖，它非常可靠，以至于科学家可以通过观察它们的活动来判断动物在哪里
“我们知道海马系统向初级嗅觉皮层发送信号，”Poo说
“所以我们怀疑这个大脑区域可能不仅仅是识别不同的气味
" 对嗅觉神经元进行测试 为了验证这个想法，研究人员为老鼠开发了一个定制的谜题，老鼠非常擅长嗅觉
老鼠在一个正形迷宫的四个末端取样气味
然后，根据气味，他们必须找出奖励藏在哪里
“在这项任务中，老鼠必须学习和记住气味和位置的确切联系，”普解释说
当动物们解开谜题时，研究人员监测了初级嗅觉皮层一个叫做后梨状皮层的部分神经元的活动
“神经元通过发出电脉冲相互交流，”迈宁解释道
“通过记录这个大脑区域数百个单独神经元发出的电信号，我们能够解码特定神经元关心什么
例如，当动物闻到一种特殊的气味时，或者当它在迷宫的某个位置时，它们是否变得活跃
" 普说:“我们的结果超出了我们的预期。”
“我们预测这里的一些神经元可能在一定程度上关心位置
“然而，通过仔细研究动物在迷宫中导航时嗅觉皮层神经元的活动，我们发现这些神经元已经学会了整个环境的地图
" 嗅觉神经元编码空间地图 研究人员发现了一大群神经元，类似于海马状突起细胞，在迷宫的特定位置变得活跃
有趣的是，这张地图并没有同样覆盖整个环境
相反，它在很大程度上被限制在迷宫中行为上有意义的地方:动物体验气味并获得奖励的地方
“重要的位置似乎是通过经验获得的，并被编码到地图中
值得注意的是，当没有气味时，嗅觉系统中的这些细胞在给定的位置开始做出反应，即使老鼠只是四处走动而没有参与这项任务，”迈宁补充说
太空的气息 这就是我们如何形成记忆，将特定的气味与特定的地方联系起来？“我们发现，这里的一些神经元对气味有反应，另一些神经元对位置有反应，还有一些神经元对这两种信息都有不同程度的反应
所有这些不同的神经元混合在一起，可能相互连接
因此，我们可以推测，激活气味空间关联可以通过这个网络中的活动来实现，”Poo建议
“这项研究也为理解感官如何用于导航和记忆打开了一个新的窗口，”迈宁补充道
他总结道:“人类比气味更依赖视觉地标，但很可能我们如何记住我们去过的地方和到达我们要去的地方的原理非常相似。”
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