嗅觉的映射方式可能比科学家过去想的更像其他感官
根据所提供的原文，科学家们绘制出了首个同类的小鼠鼻腔嗅觉受体地图，这一结果挑战了一个长期以来关于嗅觉组织方式的假设。嗅觉受体并非像人们原先以为的那样随机分布在鼻腔内壁上，而是似乎排列成紧密且高度有序的带状结构。
据原文称，这项研究于4月28日发表在Cell上，为生物学中最基本的感官之一提供了新的图景。长期以来，嗅觉常被视为感觉系统中的例外，因为它缺少触觉、听觉和视觉中那种清晰的空间映射。这项工作表明，这也许只是测量手段有限造成的假象，而并非该系统的真实特征。
超过1,100种受体，数百万个细胞
这张新地图之所以引人注目，很大程度上在于其规模。原文称，研究人员分析了来自300多只小鼠的约550万个神经元。每个成熟的嗅觉感觉神经元都会表达鼠DNA编码的1,172种不同受体中的一种，而每种受体都针对不同类型的气味。
这种受体多样性一直使鼻子难以被当作一个连贯的空间系统来研究。如果成千上万种受体类型以不可预测的方式散布开来，那么嗅觉的组织形式在根本上就会与其他感官不同。但这张新地图表明，这一假设是错误的。受体并不是随机散落在组织中，而是占据原文所称的“紧密带状区域”，并形成彼此重叠的气味受体表达条带。
这意味着一个重大的概念转变，也就是说，嗅觉可能以科学家此前低估的方式利用解剖学上的秩序。
新工具让这张地图成为可能
原文将这一突破归功于过去六到七年间逐渐成熟的新技术。其中一种是单细胞测序，它使研究人员能够逐个检查成熟的嗅觉感觉神经元，并识别每个细胞正在表达哪一种受体。另一种是空间转录组学，它帮助团队确定这些受体在鼻腔组织中的具体位置。
这两种技术结合起来，解决了困扰嗅觉研究数十年的一个问题：人们可以知道有哪些基因存在，或者细胞位于哪里，但要以所需的规模和精度把这些信息联系起来，却困难得多。通过将逐细胞识别与空间定位结合，研究人员绘制出了原文所称的一张关于1,100多种嗅觉受体的“精美地图”。
这项成果不仅仅是一幅更好的图像，也为我们提出一个新框架：嗅觉信息在传入大脑之前究竟是如何被组织起来的。
这项发现为何重要
其他感官已知依赖于某种地图。例如在听觉中，不同频率会在耳蜗的不同位置被编码。原文借用这一对比来说明新发现的重要性。如果嗅觉也采用某种空间逻辑，即便其细节不同于听觉或视觉，那么嗅觉的计算组织方式可能比过去设想的更强。
这很重要，因为鼻子并不只是一个被动的探测器。它是一个复杂解释系统的前端。受体位于何处，以及哪些受体彼此相邻，都可能影响气味信息如何被采样、组合并传递。新观察到的条带和带状结构表明，受体的地理分布或许就是系统在大脑将化学信息整合为可识别气味之前，对其进行分类的一部分。
原文并未声称完整的解码问题已经被解决，但它确实表明，起始地图的结构远比该领域过去所认为的更为有序。
嗅觉生物学的新基础
这项研究可能开启几条新的研究路径。一张更精确的解剖地图能为科学家研究发育、再生、受体更新和疾病提供更坚实的基础。它还可能帮助解释嗅觉系统如何在鼻腔组织不断暴露于环境、并且感觉神经元持续更新的情况下，仍然保持功能。
即便在最基础的层面，这项工作也改变了人们对嗅觉的教学和想象方式。一个曾经显得弥散而混乱的感官，如今看起来是建立在一种引人注目的内部秩序之上。与其说小鼠鼻子是一个没有清晰几何结构的受体拼图，不如说它更像一个具有自身隐藏逻辑的结构化感官表面。
这也是为什么这项研究不只是一次技术性的绘图工作。它修正了神经科学中的一个核心假设，并为理解化学信号如何转化为感知提供了更清晰的起点。在一个最重要的进展往往来自于终于把系统看清楚的领域里，这张新地图或许正是那类关键性进步。
本文基于 Live Science 的报道。阅读原文。
Originally published on livescience.com