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出品：科普中國

作者：王佳音（中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院）

監(jiān)制：中國科普博覽

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在人類的感官系統(tǒng)中，嗅覺似乎常被認為不那么重要。有調(diào)查顯示，超過半數(shù)的年輕人寧愿失去嗅覺也不愿放棄手機或筆記本電腦。

然而，以色列魏茨曼科學(xué)研究所的最新研究卻給出了令人深思的發(fā)現(xiàn)：失去嗅覺的人，不僅失去了感知氣味的能力，就連呼吸的方式也會發(fā)生改變。這項2024年10月22日發(fā)表在《自然-通訊》上的研究，為我們理解嗅覺缺失對健康的影響開辟了全新的視角。

用于本次研究的可穿戴設(shè)備的示意圖。其中，左圖顯示設(shè)備固定在頸后部，右圖顯示設(shè)備通過鼻導(dǎo)管連接，可以分別測量每個鼻孔的氣流。

（圖片來源：參考文獻1）

從分子到大腦：嗅覺系統(tǒng)的精妙機制

我們先來聊聊嗅覺系統(tǒng)究竟是如何工作的，在我們的鼻腔頂部，有一塊約5平方厘米大小的特殊區(qū)域，這里分布著500萬個嗅覺神經(jīng)元。它們的樹突延伸出嗅纖毛，漂浮在一層黏液中，構(gòu)成了感知氣味的第一道關(guān)卡。

大腦與感官知覺

（圖片來源：veer圖庫）

當我們吸入空氣時，氣味分子會溶解在這層黏液中，與嗅纖毛上的受體結(jié)合。這個過程就像鑰匙插入鎖孔——每種氣味分子都是獨特的“鑰匙”，而嗅覺受體就是相應(yīng)的“鎖”。人類大約有400種不同的嗅覺受體基因，讓我們能夠分辨數(shù)以千計的不同氣味。

當氣味分子與受體結(jié)合后，會在神經(jīng)元內(nèi)部引發(fā)一連串生化反應(yīng)，最終產(chǎn)生電信號。這些信號首先傳遞到大腦的嗅球進行初步處理，然后直接投射到包括梨狀皮層、杏仁核等多個腦區(qū)。這種獨特的神經(jīng)通路解釋了為什么氣味能夠如此強烈地影響我們的情緒和記憶。

更令人驚奇的是，嗅覺系統(tǒng)具有極強的可塑性。嗅覺神經(jīng)元是成年人體內(nèi)唯一能夠持續(xù)再生的感覺神經(jīng)元，每個月都會部分更新，這可能有助于維持系統(tǒng)的靈敏度。當這個精密的系統(tǒng)發(fā)生問題時，不僅會影響我們感知氣味的能力，還可能通過改變呼吸模式等多種途徑影響整體健康，這也解釋了為什么嗅覺缺失會帶來如此廣泛的影響。

被低估的感官

人們常說，失去視覺如同失去整個世界，失去聽覺如同失去與人溝通的橋梁，而失去嗅覺似乎只是喪失了品味美食的樂趣。這種觀點在19世紀就已經(jīng)開始流行，甚至連著名心理學(xué)家弗洛伊德都認為嗅覺只是一種“動物性的行為”。然而，現(xiàn)實情況遠比人們想象的復(fù)雜。

研究表明，失去嗅覺的人不僅在生活質(zhì)量上受到影響，還面臨著一系列意想不到的健康風(fēng)險。他們更容易出現(xiàn)抑郁癥狀，感到孤獨和情感麻木，甚至預(yù)期壽命都會縮短。更令人吃驚的是，統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，嗅覺缺失的老年人死亡風(fēng)險是正常人的三倍之多。

呼吸中的秘密

為什么失去一個“不太重要”的感官會帶來如此嚴重的后果？帶著這個疑問，魏茨曼科學(xué)研究所的研究團隊開展了一項精心設(shè)計的實驗。他們讓21位天生就沒有嗅覺的人和31位嗅覺正常的人戴上一種特殊的檢測設(shè)備，持續(xù)24小時記錄他們的呼吸模式。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，雖然兩組人的整體呼吸頻率沒有差異，但在更細微的層面上，區(qū)別卻很明顯。嗅覺正常的人在每次呼吸時，往往會有一些微小的吸氣高峰，這些額外的吸入被認為是一種本能的“探索性嗅探”——就像我們在聞到一絲若有若無的氣味時會不自覺地多吸幾下一樣。而失去嗅覺的人則完全缺乏這種模式，每小時大約少了240次這樣的探索性吸氣。

更令人驚訝的是，這種差異不僅存在于清醒狀態(tài)，就連在睡眠中也能觀察到。研究人員發(fā)現(xiàn)，僅憑呼吸模式的差異就能以83%的準確率判斷一個人是否有嗅覺。

左圖顯示了一位無嗅覺參與者連續(xù)4次呼吸的記錄。軟件識別出的峰值用紅圈標注。在這里，總呼吸次數(shù)是4次，吸氣峰值數(shù)也是4個。右圖顯示了一位正常嗅覺參與者連續(xù)4次呼吸的記錄。軟件識別出的峰值用紅圈標注。在這里，總呼吸次數(shù)同樣是4次，但吸氣峰值數(shù)達到了9個。

（圖片來源：參考文獻1）

遠超嗅覺的影響

這項發(fā)現(xiàn)的意義遠不止于此。研究人員指出，呼吸模式的改變可能會影響大腦活動的節(jié)律。每一次吸氣都會在大腦中引發(fā)一系列神經(jīng)活動，從嗅球開始，一直擴散到整個大腦皮層。對于嗅覺正常的人來說，他們每小時額外的240次探索性吸氣，意味著大腦會有240次額外的神經(jīng)活動波動。

這種差異可能會影響情緒、認知，甚至記憶的形成。已有研究表明，呼吸的節(jié)律與恐懼情緒的識別、記憶的鞏固和提取、心理想象的質(zhì)量，以及空間處理能力都有密切關(guān)聯(lián)。這或許可以解釋為什么失去嗅覺的人更容易出現(xiàn)抑郁、焦慮等心理問題。

重新認識呼吸

這項研究還讓我們重新認識了呼吸的重要性。在醫(yī)學(xué)史上，人們早就注意到呼吸模式對健康的重要影響。例如，在治療脊髓灰質(zhì)炎時，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，僅僅維持基本的呼吸頻率是不夠的，病人還需要每隔幾分鐘做一次深呼吸（嘆息），否則肺部的肺泡就會萎縮。

僅僅關(guān)注呼吸的頻率是遠遠不夠的，呼吸模式的細微變化，可能會對我們的身心健康產(chǎn)生深遠影響。對于天生或后天失去嗅覺的人來說，這一發(fā)現(xiàn)特別重要，因為它意味著我們可能需要開發(fā)新的治療方法，不僅要關(guān)注嗅覺的恢復(fù)，還要注意呼吸模式的調(diào)節(jié)。

人體各系統(tǒng)之間存在著錯綜復(fù)雜的聯(lián)系。看似簡單的嗅覺功能，實際上與呼吸系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)緊密相連。失去嗅覺帶來的影響，遠比我們想象的要深遠得多。正如這項研究的主要作者所說：“當一個人失去嗅覺時，他失去的不僅僅是感知氣味的能力。這種損失會帶來一系列連鎖反應(yīng)，從呼吸模式的改變開始，最終可能影響到整體健康。”

參考文獻：

1.Lior Gorodisky et. al., Humans without a sense of smell breathe differently