科學家進一步解釋了哺乳動物的大腦如何感知氣味，並將一種氣味與其他數千種氣味區分開。
在老鼠的實驗中，紐約大學格羅斯曼醫學院的研究人員首次創建了一種電信號，即使該氣味不存在，它也會在大腦的氣味處理中心即嗅球中被視為一種氣味。
由於氣味模擬信號是人為的，因此研究人員可以操縱相關神經信號傳遞的時間和順序，並確定哪些變化對小鼠準確識別「合成氣味」的能力最重要。
「對大腦如何分辨異味進行解碼很複雜，部分原因是，與視覺等其他感官不同，我們尚不了解個體異味的最重要方面，」研究主任研究員埃德蒙·衝（Edmund Chong）說，她是紐約大學朗格健康學院的一名博士生。「例如，在面部識別中，大腦即使沒有看到別人的鼻子和耳朵，也可以根據視覺提示（例如眼睛）識別人。」埃德蒙·衝說， 「但是，對於每種氣味，大腦所記錄的這些顯著特徵尚未發現。」
目前的研究結果於6月18日在線發表在《科學》雜誌上，重點是嗅球，該球位於動物和人的鼻子後面。過去的研究表明，與氣味相連的空氣傳播分子觸發了鼻子周圍的受體細胞，將電信號發送到嗅球中稱為腎小球的神經末梢束，然後再發送到腦細胞（神經元）。
研究人員說，眾所周知，腎小球激活的時間和順序是每種氣味所特有的，然後信號傳輸到大腦皮層，大腦皮層控制著動物對氣味的感知、反應和記憶方式。但是，由於氣味會隨時間變化並與其他物質混合在一起，因此科學家迄今為止一直難以在多種類型的神經元中精確跟蹤單個氣味特徵。
對於這項新研究，研究人員根據由另一家實驗室進行基因工程改造的小鼠的可用性設計了實驗，以使它們的腦細胞可以通過向它們照射光而被激活——這種技術稱為光遺傳學。接下來，他們訓練小鼠識別六種腎小球的光激活所產生的信號，該六種腎小球類似於一種由氣味引起的模式，僅當它們意識到正確的「氣味」並按下操縱杆時才給予水獎勵。
如果小鼠在激活不同的腎小球（模擬不同的氣味）後推動槓桿，則它們將沒有水。利用這個模型，研究人員改變了激活腎小球的時機和組合，注意到每個變化如何影響小鼠的感知，體現在小鼠的行為反映中：它根據合成氣味信號獲得獎勵的準確性。
具體來說，研究人員發現，改變每個定義氣味的集合中的腎小球後，首先首先導致小鼠正確感知氣味信號和獲得水的能力下降30%。每組中最後一個腎小球的變化使準確的嗅覺降低了5％。
研究人員說，腎小球激活的時機"就像旋律中的音符一樣"協同工作，在早期"音符"的準確性上出現延遲或中斷。嚴格控制在小鼠中激活了何時、多少種受體和球蛋白，使團隊能夠篩選出許多變量，並確定哪些氣味特徵突出。
研究高級研究人員和神經生物學家德米特裡·林伯格說：「現在，我們有了一個可以打破腎小球活化時間和順序的模型，我們可以檢查嗅球鑑定出特定氣味所需的最少數量和種類的受體。」
紐約大學蘭根分校及其神經科學研究所副教授林伯格說，眾所周知，人的鼻子有大約350種不同的氣味受體，而嗅覺更為專業的小鼠則有1200多種。
「我們的結果首次確定了大腦如何將感官信息轉換為對某種事物的感知的代碼。」林伯格補充說，「這使我們更接近回答我們領域中長期存在的問題，即大腦如何提取感覺信息來喚起行為。」