動物嗅覺受體“地圖”首次繪出

嗅覺線索的探測對於識別食物、捕食者以及社交互動至關重要。例如，狗狗能通過聞嗅來識別朋友和敵人，老鼠能通過氣味判斷同伴的情緒狀態，這一切都源於嗅覺系統精妙的空間編碼機制。

早前發表在《細胞》雜誌上的一項新研究說，美國科研團隊首次繪製出鼻腔嗅覺受體的詳細空間分佈圖譜，填補了嗅覺機制研究中的重要空白。圖譜顯示，嗅覺受體在鼻腔中按類型高度有序分佈。新發現為研發嗅覺喪失相關療法提供了重要基礎信息。

嗅覺在感知環境、預警危險、增強味覺及喚起記憶等方面扮演着不可或缺的角色。然而，與其他感官相比，其生物學基礎的研究卻相對滯後。視覺、聽覺和觸覺的受體在大腦中的映射關係已被闡明，但嗅覺系統因複雜性更高，例如小鼠擁有約二千萬個嗅覺神經元，表達超過一千種不同的受體，其內在秩序一直未被揭示。

美國哈佛大學醫學院領銜的研究團隊結合單細胞測序和空間轉錄組測序技術，對三百多隻小鼠體內約五百五十萬個相關神經元進行了分析。這兩項技術能幫助確定鼻腔內神經元所表達嗅覺受體的種類及其所在位置。利用該方法，研究團隊首次繪製出鼻腔內超過千種嗅覺受體排列方式的詳細圖譜。

研究利用MERFISH這種空間解析度極高的轉錄組成像技術，在單細胞水平上全景式地繪製了小鼠主嗅覺上皮(MOE)和嗅球(OB)中嗅覺受體(OR)的表達圖譜，實現了對嗅覺受體基因庫表達的全面量化，並發現MOE中沿兩個軸（中央至外周和頂端至基底）存在感覺神經元分佈的典型梯度。

這項研究不僅是一張詳盡的“嗅覺系統分子地圖”，更重要的是，它揭示了這張地圖的繪製規則——從鼻腔上皮到大腦嗅球，存在着嚴格且可預測的空間拓撲投射關係，這種關係構成了嗅覺編碼的物理基礎，是理解嗅覺感知如何從分子事件轉化為行為反應的關鍵一環。

此前科學界普遍認為嗅覺受體在鼻腔內隨機分佈。但新研究發現，表達嗅覺受體的神經元在鼻腔中按受體類型排列成緊密、相互重疊的水平帶狀結構，從鼻腔頂部延伸至底部。不同的小鼠個體表達嗅覺受體的神經元都呈現這種高度有序的分佈，並與大腦中嗅覺圖譜的組織結構相呼應，為理解嗅覺信息如何從鼻腔傳遞至大腦提供了線索。

研究還顯示，一種名為視黃酸的分子在這一結構形成過程中發揮關鍵驅動作用。鼻腔內視黃酸的濃度梯度可調控神經元根據其所在位置表達特定類型的嗅覺受體，添加或減少視黃酸會導致受體分佈發生變化。

長期以來，視覺、聽覺和觸覺系統均已建立清晰的感知機制圖譜，而科學界對嗅覺的基本生物學理解相對滯後。參與這項研究的哈佛大學醫學院神經生物學教授桑迪普 · 達塔表示，新研究成果有助於深化對嗅覺運作機制的認識，並為開發嗅覺喪失的療法提供重要的基礎信息。

水 登