大脑如何区别好闻和难闻的气味？

一种气味对一个有机体来说是令人愉快的还是令人厌恶的，不仅仅是味道的问题。生物体的存活通常取决于其辨别气味的能力，因为气味可以提供关于食物来源、产卵地和合适配偶的重要信息。然而，气味来源也可能是致命伤害的迹象。德国耶拿的马克斯·普朗克化学生态研究所BMBF嗅觉编码研究小组的科学家发现，对于果蝇来说，气味的质量和强度可以被映射到所谓的侧角上。他们制作了果蝇大脑中嗅觉处理系统部分的空间图，并表明侧角可以分为三个活跃区域，每个区域代表一种气味。这些种类主要分为好气味和坏气味，以及强气味和弱气味。这些分类对果蝇的行为有直接影响，表明侧角的功能类似于脊椎动物大脑中的杏仁核。杏仁核在感觉印象和风险评估中起着至关重要的作用，侧角也是如此。

大脑如何区分好气味和坏气味？

为了生存，生物体通常能够感知周围环境中的信息，并相应地调整自己的行为。动物利用视觉和嗅觉等感官来感知周围环境中的视觉线索或气味，从而处理和评估信息，并通过感官将信息传递给大脑。他们必须能够区分好的和坏的气味。当寻找食物和伴侣时，好的气味是一个非常重要的信号。雌性昆虫利用嗅觉信号来选择合适的产卵地。另一方面，臭味可能表明危险，如腐烂或有毒的食物。

目前的功能成像方法表明，这些感觉会在大脑中引起特定的反应模式:根据所处理的信息，大脑的不同特定区域会被激活。如果一种气味被评定为令人愉快或令人厌恶，那么这种分类方法被称为快乐效能。“果蝇的研究表明，气味特征可以通过快乐度和气味强度来定义，这将刺激大脑高级区域，即侧角的活动。根据气味是否好闻以及气味的强度，侧角不同的空间分离区域代表大脑活动。

“我们非常惊讶地发现，侧角，一个和触角神经叶一样大的大脑区域，可以分成三个活动区域，而触角神经叶由大约50个功能单位组成。”BMBF嗅觉编码研究小组负责人西尔克·萨克斯总结道。“我们的研究结果表明，高级大脑代表气味的类型，如好气味或坏气味，而不是气味的类型，后者反映在较低的加工阶段，如触角和触角神经叶。”

像许多其他的感觉网络一样，果蝇的嗅觉回路包含了通向更高级大脑的空间独特通道，后者包含了刺激和抑制投射的神经元。投射神经元是将感觉信号传递到神经系统其他区域的神经细胞。特别值得注意的是，本研究中研究的抑制投射将嗅觉信息从第一处理中心的触角神经叶传递到外侧角，同时绕过蘑菇体，蘑菇体是学习和记忆的中心。这种抑制投射神经元可以分为两个形态组:第一个子集处理关于气味是吸引还是排斥的信息，第二个子集处理关于气味强度的信息。为了测试这些神经元的功能，科学家们研究了这些神经元不活跃的果蝇。

“有趣的是，我们观察到果蝇不会被任何气味所吸引，但突然它开始避开高度吸引人的气味，如香醋，因此我们得出结论，抑制投射神经元会调节对气味的吸引，从而帮助果蝇寻找食物来源或产卵地。”丝萨克森解释道。此外，更多的科学家能够识别外侧角的高级神经元，以及那些专门代表令人厌恶的气味的神经元。这些神经元通过突触与抑制投射神经元交流。

研究人员认为果蝇触角的功能可以与脊椎动物大脑中杏仁核的功能相比。以人类为例，杏仁核在情绪评估和现状风险评估中发挥着重要作用。如果杏仁核受损，那么人类将不会表现出恐惧或倾向。然而，杏仁核的损伤也抑制了重要的飞行或防御反应的触发。科学家假设侧角可能对果蝇有相似的影响。然而，这个假设仍然只是猜测，因为天线不能被选择性地去激活。

在这项研究中，马克斯·普朗克的团队将侧角确定为气味信息的处理中心，并触发了内在的气味诱发行为。好的气味和坏的气味在侧角的不同区域被空间编码。还需要进一步的实验来发现这个空间地图是否会转化为昆虫的行为决策。科学家们仍在识别外侧角的高级神经元，以完成从外围到大脑中心的嗅觉回路。行为决策是在大脑中心做出的，这反过来会触发有目的的气味引导行为。