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。