发布日期：2024-11-29 来源：中国科普博览

出品：科普中国

作者：王佳音（中国科学院深圳先进技术研究院）

监制：中国科普博览

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在人类的感官系统中，嗅觉似乎常被认为不那么重要。有调查显示，超过半数的年轻人宁愿失去嗅觉也不愿放弃手机或笔记本电脑。

然而，以色列魏茨曼科学研究所的最新研究却给出了令人深思的发现：失去嗅觉的人，不仅失去了感知气味的能力，就连呼吸的方式也会发生改变。这项2024年10月22日发表在《自然-通讯》上的研究，为我们理解嗅觉缺失对健康的影响开辟了全新的视角。

用于本次研究的可穿戴设备的示意图。其中，左图显示设备固定在颈后部，右图显示设备通过鼻导管连接，可以分别测量每个鼻孔的气流。

（图片来源：参考文献1）

从分子到大脑：嗅觉系统的精妙机制

我们先来聊聊嗅觉系统究竟是如何工作的，在我们的鼻腔顶部，有一块约5平方厘米大小的特殊区域，这里分布着500万个嗅觉神经元。它们的树突延伸出嗅纤毛，漂浮在一层黏液中，构成了感知气味的第一道关卡。

大脑与感官知觉

（图片来源：veer图库）

当我们吸入空气时，气味分子会溶解在这层黏液中，与嗅纤毛上的受体结合。这个过程就像钥匙插入锁孔——每种气味分子都是独特的“钥匙”，而嗅觉受体就是相应的“锁”。人类大约有400种不同的嗅觉受体基因，让我们能够分辨数以千计的不同气味。

当气味分子与受体结合后，会在神经元内部引发一连串生化反应，最终产生电信号。这些信号首先传递到大脑的嗅球进行初步处理，然后直接投射到包括梨状皮层、杏仁核等多个脑区。这种独特的神经通路解释了为什么气味能够如此强烈地影响我们的情绪和记忆。

更令人惊奇的是，嗅觉系统具有极强的可塑性。嗅觉神经元是成年人体内唯一能够持续再生的感觉神经元，每个月都会部分更新，这可能有助于维持系统的灵敏度。当这个精密的系统发生问题时，不仅会影响我们感知气味的能力，还可能通过改变呼吸模式等多种途径影响整体健康，这也解释了为什么嗅觉缺失会带来如此广泛的影响。

被低估的感官

人们常说，失去视觉如同失去整个世界，失去听觉如同失去与人沟通的桥梁，而失去嗅觉似乎只是丧失了品味美食的乐趣。这种观点在19世纪就已经开始流行，甚至连著名心理学家弗洛伊德都认为嗅觉只是一种“动物性的行为”。然而，现实情况远比人们想象的复杂。

研究表明，失去嗅觉的人不仅在生活质量上受到影响，还面临着一系列意想不到的健康风险。他们更容易出现抑郁症状，感到孤独和情感麻木，甚至预期寿命都会缩短。更令人吃惊的是，统计数据显示，嗅觉缺失的老年人死亡风险是正常人的三倍之多。

呼吸中的秘密

为什么失去一个“不太重要”的感官会带来如此严重的后果？带着这个疑问，魏茨曼科学研究所的研究团队开展了一项精心设计的实验。他们让21位天生就没有嗅觉的人和31位嗅觉正常的人戴上一种特殊的检测设备，持续24小时记录他们的呼吸模式。

结果发现，虽然两组人的整体呼吸频率没有差异，但在更细微的层面上，区别却很明显。嗅觉正常的人在每次呼吸时，往往会有一些微小的吸气高峰，这些额外的吸入被认为是一种本能的“探索性嗅探”——就像我们在闻到一丝若有若无的气味时会不自觉地多吸几下一样。而失去嗅觉的人则完全缺乏这种模式，每小时大约少了240次这样的探索性吸气。

更令人惊讶的是，这种差异不仅存在于清醒状态，就连在睡眠中也能观察到。研究人员发现，仅凭呼吸模式的差异就能以83%的准确率判断一个人是否有嗅觉。

左图显示了一位无嗅觉参与者连续4次呼吸的记录。软件识别出的峰值用红圈标注。在这里，总呼吸次数是4次，吸气峰值数也是4个。右图显示了一位正常嗅觉参与者连续4次呼吸的记录。软件识别出的峰值用红圈标注。在这里，总呼吸次数同样是4次，但吸气峰值数达到了9个。

（图片来源：参考文献1）

远超嗅觉的影响

这项发现的意义远不止于此。研究人员指出，呼吸模式的改变可能会影响大脑活动的节律。每一次吸气都会在大脑中引发一系列神经活动，从嗅球开始，一直扩散到整个大脑皮层。对于嗅觉正常的人来说，他们每小时额外的240次探索性吸气，意味着大脑会有240次额外的神经活动波动。

这种差异可能会影响情绪、认知，甚至记忆的形成。已有研究表明，呼吸的节律与恐惧情绪的识别、记忆的巩固和提取、心理想象的质量，以及空间处理能力都有密切关联。这或许可以解释为什么失去嗅觉的人更容易出现抑郁、焦虑等心理问题。

重新认识呼吸

这项研究还让我们重新认识了呼吸的重要性。在医学史上，人们早就注意到呼吸模式对健康的重要影响。例如，在治疗脊髓灰质炎时，科学家们发现，仅仅维持基本的呼吸频率是不够的，病人还需要每隔几分钟做一次深呼吸（叹息），否则肺部的肺泡就会萎缩。

仅仅关注呼吸的频率是远远不够的，呼吸模式的细微变化，可能会对我们的身心健康产生深远影响。对于天生或后天失去嗅觉的人来说，这一发现特别重要，因为它意味着我们可能需要开发新的治疗方法，不仅要关注嗅觉的恢复，还要注意呼吸模式的调节。

人体各系统之间存在着错综复杂的联系。看似简单的嗅觉功能，实际上与呼吸系统、神经系统紧密相连。失去嗅觉带来的影响，远比我们想象的要深远得多。正如这项研究的主要作者所说：“当一个人失去嗅觉时，他失去的不仅仅是感知气味的能力。这种损失会带来一系列连锁反应，从呼吸模式的改变开始，最终可能影响到整体健康。”

参考文献：

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