出品：科普中國
作者：王佳音（中國科學院深圳先進技術研究院）
監制：中國科普博覽
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在人類的感官系統中，嗅覺似乎常被認為不那么重要。有調查顯示，超過半數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，以色列魏茨曼科學研究所的最新研究卻給出了令人深思的發現：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生改變。這項2024年10月22日發表在《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備的示意圖。其中，左圖顯示設備固定在頸后部，右圖顯示設備通過鼻導管連接，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：嗅覺系統的精妙機制
我們先來聊聊嗅覺系統究竟是如何工作的，在我們的鼻腔頂部，有一塊約5平方厘米大小的特殊區域，這里分布著500萬個嗅覺神經元。它們的樹突延伸出嗅纖毛，漂浮在一層黏液中，構成了感知氣味的第一道關卡。
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，讓我們能夠分辨數以千計的不同氣味。
當氣味分子與受體結合后，會在神經元內部引發一連串生化反應，最終產生電信號。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。這種獨特的神經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，嗅覺系統具有極強的可塑性。嗅覺神經元是成年人體內唯一能夠持續再生的感覺神經元，每個月都會部分更新，這可能有助于維持系統的靈敏度。當這個精密的系統發生問題時，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世紀就已經開始流行，甚至連著名心理學家弗洛伊德都認為嗅覺只是一種“動物性的行為”。然而，現實情況遠比人們想象的復雜。
研究表明，失去嗅覺的人不僅在生活質量上受到影響，還面臨著一系列意想不到的健康風險。他們更容易出現抑郁癥狀，感到孤獨和情感麻木，甚至預期壽命都會縮短。更令人吃驚的是，統計數據顯示，嗅覺缺失的老年人死亡風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，魏茨曼科學研究所的研究團隊開展了一項精心設計的實驗。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備，持續24小時記錄他們的呼吸模式。
結果發現，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，就連在睡眠中也能觀察到。研究人員發現，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，總呼吸次數是4次，吸氣峰值數也是4個。右圖顯示了一位正常嗅覺參與者連續4次呼吸的記錄。軟件識別出的峰值用紅圈標注。在這里，總呼吸次數同樣是4次，但吸氣峰值數達到了9個。
（圖片來源：參考文獻1）
遠超嗅覺的影響
這項發現的意義遠不止于此。研究人員指出，呼吸模式的改變可能會影響大腦活動的節律。每一次吸氣都會在大腦中引發一系列神經活動，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，呼吸的節律與恐懼情緒的識別、記憶的鞏固和提取、心理想象的質量，以及空間處理能力都有密切關聯。這或許可以解釋為什么失去嗅覺的人更容易出現抑郁、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。在醫學史上，人們早就注意到呼吸模式對健康的重要影響。例如，在治療脊髓灰質炎時，科學家們發現，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生深遠影響。對于天生或后天失去嗅覺的人來說，這一發現特別重要，因為它意味著我們可能需要開發新的治療方法，不僅要關注嗅覺的恢復，還要注意呼吸模式的調節。
人體各系統之間存在著錯綜復雜的聯系。看似簡單的嗅覺功能，實際上與呼吸系統、神經系統緊密相連。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，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
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