2022
11/09
相关创新主体

创新背景

气味是一种化学粒子,它通过鼻子漂进大脑的嗅球中,在那里,这种感觉先被处理成大脑可读的形式。 然后,脑细胞将这些信息传递到称为杏仁核的大脑小区域,在该区域处理情绪,然后再传递到相邻的海马体,在此处进行学习和记忆的形成。

 

创新过程

人的大脑处理早晨饮料气味的速度可能取决于主体是否认为气味令人愉快。研究发现,大脑中的气味信息在被处理的早期阶段与感知无关,但是当感知后来发生时,难闻的气味比令人愉悦的气味处理得更快。

无创脑电图帽

东京大学的一个团队创造了一种特殊的设备,可以准确及时地传递10种不同的气味。这些气味被参与者感受。在接触气味时,参与者们戴着无创头皮记录的脑电图(EEG)帽,记录大脑内的信号,方便研究者评估他们的愉快程度。

然后,研究团队使用基于机器学习的计算机分析来处理脑电图数据,以高时间分辨率查看大脑中何时何地处理气味范围。特殊的气味传递装置和基于机器学习的头皮记录脑电图分析使东京大学的研究人员能够看到气味在大脑中何时何地被处理。

结果表明,从非常早期的脑电图反应中可以检测到来自气味的信号,最快的信号发生在气味发作后100毫秒,表明大脑中气味信息的表征极为迅速。

大脑处理气味

大脑对气味的检测发生在参与者有意识地感知气味之前。研究表明,感知的不同方面,特别是气味宜人、不愉快和其他感受是通过不同的空间和时间皮层处理出现的。

当施用难闻的气味(如腐烂和腐臭的气味)时,参与者的大脑在300毫秒后就可以将它们与中性或令人愉悦的气味区分开来。但大脑中令人愉悦的气味(如花香和果味)的表示直到500毫秒后才发生,大约与气味质量被表示的时间相同。大脑中不愉快的表现比愉快和感知质量更早出现。从气味发作后的600-850毫秒开始,大脑中涉及情感、语义(语言)和记忆处理的重要区域变得最复杂。

每个感觉系统招募中枢神经系统的方式因感觉形式(气味,光,声音,味觉,压力和温度)而异。阐明大脑嗅觉(气味)感知何时何地出现有助于了解嗅觉系统的工作原理,早期对难闻气味的感知可能是针对潜在危险的早期预警系统。研究具有更广泛的方法论意义,比如头皮记录的脑电图或许帮助研究评估早在100毫秒的时间段的气味表现。

感知作用

在日常生活中,气味与视觉等其他感官信息一起被感知,每种感官都会影响另一种感官的感知。研究将嗅觉刺激单独提出来,关于大脑如何处理气味的高分辨率成像将帮助更好地了解未来神经退行性疾病机制,例如帕金森氏症和阿尔茨海默氏症,其中嗅觉功能障碍是早期预警信号。如果在更自然的条件下分析大脑活动,比如在电影中呈现气味,将推进神经科学和大脑运行机制研究发展。

 

创新关键点

创造性地开发无创头皮记录的脑电图(EEG)帽,并使用机器学习分析数据,了解大脑对嗅觉刺激的反应,了解气味在大脑中如何被处理。

 

创新价值

气味感知问题可能是神经退行性疾病的早期症状,揭示更多气味感知的神经基础或许有助于将来更好地理解这些疾病。

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