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导读:

     研究人员发现,这一重要感官的异常往往与大脑健康问题密切相关。

Victoria Clayton|撰文

寂寞帅猫|翻译

大约14年前,克丽丝·凯利(Chrissi Kelly)失去了嗅觉。当时她前往捷克探望家人,然后感染了一种病毒。几个月过去,她依然闻不到任何气味,于是辗转求医,先后看了全科医生以及耳鼻喉专科医生,希望找到病因。

最终,她被诊断为嗅觉缺失(anosmia)。和许多患有同样疾病的患者一样,医生告诉她只能学着接受这一现实。但对凯利而言,失去嗅觉几乎是毁灭性的。“完全失去嗅觉大约六个月后,我几乎要崩溃了,我感觉自己已经不是原来的自己了。”她说。

研究人员估计,高达22%的人口存在不同程度的嗅觉障碍[1],包括嗅觉减退(hyposmia)和嗅觉缺失。此外,还有许多人受到其他嗅觉异常的困扰,例如幻嗅(phantosmia,闻到实际上并不存在的气味),以及嗅觉倒错(parosmia,会将通常令人愉悦的气味,如咖啡或洗发水的气味,感知为极其难闻的气味,例如像粪便或呕吐物)。然而,长期以来,人们这些疾病一直缺乏充分认识,诊断率也较低,并且常常未受到临床医生的足够重视。

图1 一个没有气味或气味被扭曲的世界会让人感到无比陌生。当嗅觉出现异常时,原本令人愉悦的洗发水或咖啡香气可能会变得令人作呕;一些强烈而独特的气味,例如森林中松树散发的清香和新鲜木材的气味,则可能完全无法被我们感知。图源:UNSPLASH

新冠疫情的到来改变了这一切。新冠病毒让人们的嗅觉受到了前所未有的关注,也激发了研究人员的兴趣[2]。根据世界卫生组织的数据,自2019年12月以来,全球已报告超过7.8亿例新冠感染病例(实际感染人数更多)[3],而嗅觉丧失正是新冠肺炎最典型的症状之一。2023年,一项发表在《喉镜杂志》(Laryngoscope)的调查显示[4],60%的新冠感染者曾出现嗅觉丧失,其中大多数人的嗅觉能够恢复,但也有部分患者长期未能恢复。

当新冠病毒几乎在同一时期影响了全球数百万人的嗅觉时,人们开始重新认识这一关键感官的重要性,并推动了相关研究的发展。随着科学家们对嗅觉工作机制的了解不断深入,越来越多的证据表明,嗅觉不仅与生活质量密切相关,也与大脑健康息息相关。

被低估了的重要感官

19世纪,法国脑科学家保罗·布罗卡(Paul Broca)认为,人类为了获得更高的智力而牺牲了敏锐的嗅觉,并将嗅觉称为“兽性感官(the bestial sense)”。这一观点使嗅觉研究在此后的几十年间长期受到忽视。现代研究已经证明他的观点是错误的。嗅觉不仅丰富着我们的生活,也影响了我们的行为[5]。它帮助父母与孩子建立情感联系[6],提醒我们注意环境危险险,并承载着情感记忆。瑞典心理学家、《被遗忘的感官:嗅觉新科学与鼻子的非凡力量》(The Forgotten Sense: The New Science of Smell and the Extraordinary Power of the Nose)[7]一书的作者乔纳斯·奥洛夫松(Jonas Olofsson)表示:“事实上,人类的嗅觉能力相当出色。”

人类通过感知空气中的气味分子来闻到气味。这些分子与鼻腔内的特定受体结合后,位于鼻腔上部的数百万个嗅觉神经元便会识别这些气味分子,并通过“嗅球”(olfactory bulb)将电信号传递至大脑。嗅球会在大脑中构建一幅“气味地图”,帮助我们识别、区分和记忆各种气味。与视觉和听觉不同,嗅觉信号会直接传递至负责情绪的杏仁核(amygdala)[8]和负责记忆的海马体(hippocampus)[9],这或许正是气味能够强烈唤起回忆的原因。

此外,研究发现,嗅球是成年人脑内少数能够持续产生新神经元的区域之一。科学家认为,这一特性有助于大脑适应不断变化的环境。同时,嗅球也是大脑中最容易暴露于外界环境的部位之一[10],可能成为病毒、细菌、毒素,甚至微塑料入侵大脑的潜在通道。

失去嗅觉后,凯利曾四处寻找相关知识,也希望得到理解和支持,但都无果而终。于是,她创立了两个非营利患者组织(译者注:AbScent和Support and Resources for Smell Loss)[11-12]。在这个过程中,她还成为了一名*“社区科学家”(community scientist),与科研人员合作发表了30余篇学术论文。

*(译者注)社区科学家:以志愿者身份协助科学家开展数据收集、观测分析等科研工作的非专业科研人员。

凯利将嗅球形容为“两条躺在各自小窝里的小蚯蚓”,它们位于大脑额叶底部、鼻腔正上方。“这些小窝的底部有一些小孔,嗅神经就像花盆底部长出来的植物根系一样,从这些小孔中穿过。”她解释道。嗅神经末梢伸出的细小毛发状结构会延伸到鼻腔黏膜内部,而包围在神经元周围的嗅觉支持细胞则负责为这些神经元提供营养和支持。

我们为什么会失去嗅觉? 

有些人会在没有明确原因的情况下失去嗅觉,而另一些人则是在病毒感染后出现嗅觉障碍。病毒通常会攻击嗅觉支持细胞(olfactory support cells),当这些细胞重新生长(平均需要4-6周)后,嗅觉往往能够恢复。

头部受伤损伤嗅觉神经或引起炎症也可能导致嗅觉丧失。此外,过敏和鼻窦感染也会导致鼻腔肿胀和炎症,从而造成嗅觉减退甚至丧失;有时,随着炎症消退,嗅觉也会恢复。但并非所有人都如此幸运,像凯利一样,有些患者的嗅神经受到损伤,并因此留下长期甚至永久性的后遗症。

有时,嗅觉丧失还可能是更严重疾病的早期信号。居住在美国中西部的戴夫(Dave)是一位葡萄酒爱好者。20年前失去嗅觉时,他只觉得生活有些不便,并没有太在意。“我一直在假装自己还能闻得到。”他回忆起同妻子前往美国纳帕谷(Napa Valley)和索诺玛谷(Sonoma Valley)的酒庄旅行,以及乘坐邮轮在法国尼斯(Nice)享受葡萄酒之旅的经历时说道。多年来,医生反复检查,却始终没有发现任何异常;直到后来,他开始出现步态变慢和手部震颤等症状,最终被被确诊为帕金森病[13]。

美国加州大学旧金山分校(UCSF)运动障碍门诊的神经科医生伊桑·G·布朗(Ethan G. Brown)表示,目前人们对帕金森病最早期、也就是所谓的前驱期(prodromal stage)仍有许多未知之处。“我们并不知道神经退行性变化究竟何时开始,”他说。

帕金森病的一个典型特征,是大脑黑质(substantia nigra)中产生多巴胺的细胞大量丢失。最新的脑成像技术表明,这种损伤可能早在典型症状出现前多年就已经开始。科学家推测,那些会损伤黑质的毒性蛋白可能首先在嗅球中积聚,导致嗅觉减退,而嗅觉丧失可能是帕金森病最早出现的信号之一。

美国斯坦福大学“嗅觉与味觉恢复计划”(Stanford Initiative to Cure Smell and Taste Loss)负责人扎拉·M·帕特尔(Zara M. Patel)表示[14],嗅觉丧失还可能是多种其他神经退行性疾病的早期信号,包括阿尔茨海默病和路易体痴呆。此外,嗅觉异常也会出现在许多其他疾病中。“例如,抑郁症患者、精神分裂症患者和自闭症患者的嗅觉都会受到影响,”她说。帕特尔表示,各种中枢神经系统功能的变化都可能表现为嗅觉功能障碍。

事实上,目前研究人员已经将嗅觉障碍与多达139种神经系统疾病、躯体疾病以及先天性或遗传性疾病联系起来[15],涵盖从酒精依赖到寨卡病毒感染/*格林-巴利综合征(Guillain-Barré syndrome)等多种疾病。不过,这些关联的本质尚不明确。一种可能是,嗅觉丧失只是某些疾病的早期表现。这些疾病既影响嗅球,也会影响大脑其他区域,帕金森病可能就是其中一个典型例子。另一种可能则是,嗅觉丧失本身也是某些疾病的诱发因素。研究人员推测,嗅觉系统可能参与调控认知、记忆和情绪等高级脑功能,而这些功能恰恰也是许多精神疾病受到影响的关键环节[16],因此,嗅觉丧失可能会加重相关疾病的症状。

*(译者注)格林-巴利综合征:一种免疫系统错误攻击自身神经导致的急性疾病,可导致四肢肌肉无力甚至瘫痪。

科学家们还在探索,嗅觉系统中的炎症是否会导致精神分裂症患者的大脑发生某些改变[17]。无论具体机制如何,失去嗅觉都会带来现实风险。患者可能无法察觉烟雾、燃气泄漏或食物变质等环境危险。因此,一些研究人员已经将嗅觉丧失视为一个值得重视的公共卫生问题[18]。

破解嗅觉密码 

科学家估计,人类能够分辨数百万种、甚至可能高达万亿种不同的气味。“我们的周围漂浮着各种各样的分子。”纽约大学格罗斯曼医学院的神经科学家德米特里·林伯格(Dmitry Rinberg)说,“但直到今天,我们仍然没有真正破解大脑如何把这些分子转化为气味感知的密码。”

20世纪90年代初,琳达·巴克(Linda Buck)和理查德·阿克塞尔(Richard Axel)在哺乳动物体内发现了一个庞大的基因家族,其中约有1000个不同的基因,占整个基因组的很大一部分。这些基因分别编码约1000种不同的嗅觉受体。这项开创性工作不仅让两人获得了2004年诺贝尔生理学或医学奖,也开启了现代嗅觉研究的新阶段。

如今,我们已经知道,嗅觉信息在进入大脑时会首先绕过丘脑(thalamus),这是大脑的信息中继站[19]。视觉、听觉等其他感觉信息在到达大脑皮层之前,都需要先经过丘脑进行中转;而嗅觉信号则直接进入边缘系统(limbic system,包括杏仁核和海马体)。大脑通过识别不同嗅觉受体被激活所形成的独特“编码”或“马赛克图案”来辨别不同的气味。目前,研究人员正试图绘制一张完整的嗅觉线路图谱,弄清鼻腔中各类嗅觉受体发出的信号如何有序地传递到大脑不同区域,并最终引发特定气味、记忆和行为反应。

此外,还有一个有趣的小知识。2024年《心理学年鉴》(Annual Review of Psychology)人类嗅觉系统综述论文共同作者[20]、美国宾夕法尼亚大学博士后研究员纳兹·迪克克利吉尔(Naz Dikecligil)指出,在处理气味信息时,“来自两个鼻孔的嗅觉信息并不会在大脑中混合成一大团活动。”相反,“它们会作为彼此独立的信息通道被保留下来。”这意味着,大脑可能会记录气味最初是由哪个鼻孔探测到的,从而帮助我们判断气味在空间中的来源。

受损后,嗅觉还能恢复吗? 

对于嗅觉丧失患者来说,最关心的问题莫过于:嗅觉还能恢复吗?

凯利最初接触到嗅觉训练(olfactory training)这一疗法[21],是因为一位医生在就诊时无意提起。这种方法有点类似于物理康复训练,只不过是针对嗅觉的。患者每天两次反复闻几种熟悉的气味,通常是柠檬、玫瑰、丁香和桉树四种气味,同时有意识地识别并回忆这些气味。研究人员希望通过持续、重复的训练,促进新的嗅觉受体细胞生成[22],并利用大脑的神经可塑性,即大脑重新连接神经元以适应新任务的能力。

帕特尔表示,在她团队研究过的各种嗅觉丧失原因中,大约30%的患者经过数月训练后嗅觉都会有所改善。她曾主持美国首项关于嗅觉训练的随机对照试验[23]。这项研究共纳入35名嗅觉障碍患者,所有人的嗅觉功能均通过该领域广泛采用的宾夕法尼亚大学嗅觉测试进行评估。研究人员随机将患者分为嗅觉训练组和对照组,试验持续6个月。

研究仅纳入嗅觉丧失超过一年、且病因属于感染后或原因不明的患者。研究人员将患者训练前后的测试结果进行比较,并将嗅觉评分提高10%及以上的视为显著改善。结果显示,实验组19名患者中有6人出现显著改善;对照组16名患者中,只有2人有所改善。在其他研究中,帕特尔及其同事发现,如果在嗅觉训练的同时配合类固醇鼻腔冲洗,约50%的患者会出现嗅觉改善。

2024年发表的一项荟萃分析汇总了36项关于嗅觉训练的研究[24],结果显示,嗅觉训练能够显著改善嗅觉功能的各个方面。纳入分析的各项研究中,患者经过12-16周训练后嗅觉改善幅度约为11%-68%。其中还有一项研究发现,训练时间越长,获益的人越多(58%对71%)[25]。

帕特尔也承认,嗅觉训练并非对所有人都有效,但至少对一部分患者来说,它确实是一种有效的方法,而且简单易行、成本低廉。她还制定了一套便于遵循的操作指南,供人们自行开展嗅觉训练[26]。

目前已有初步证据表明,嗅觉训练还可能改善抑郁症状和认知功能。英国研究人员近期分析了23项针对55岁及以上嗅觉丧失患者的研究[27]。研究发现,接受嗅觉训练的人不仅嗅觉功能得到改善,还表现出认知能力提升(尤其是在语义语言流畅性和工作记忆方面),同时抑郁症状有所减轻,认知能力下降的速度也可能减缓。不过,研究人员也指出,仍需更多研究才能得出更可靠的结论。

凯利认为嗅觉训练帮助她恢复了部分嗅觉。大约在开始恢复两年后,她来到奥地利阿尔卑斯山。一切都发生了变化:她闻到了松树的气味,以及附近伐木场飘来的木屑香。“那一刻,我感觉身体里似乎有一只蝴蝶在扇动翅膀,身体里像有什么东西突然苏醒了!”她回忆道,“那种感觉就像‘我还活着’。”

关于嗅觉的每一项新发现,都让科学家离理解嗅觉如何与大脑相连更近一步,也让人们更接近揭示甚至预防疾病。凯利觉得自己很幸运,她的嗅觉还没有完全恢复,但已经逐渐找回来了。而对于像她这样的患者来说,重新获得嗅觉并不仅仅意味着感知气味,更意味着重新回到这个世界。

参考文献:

[1] https://academic.oup.com/chemse/article/doi/10.1093/chemse/bjaf023/8214547

[2]  https://knowablemagazine.org/content/article/mind/2024/peter-mombaerts-how-sense-of-smell-works-identify-odors

[3]  https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/coronavirus-disease-(covid-19)

[4]  https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/lary.30802

[5]  https://www.annualreviews.org/content/journals/10.1146/annurev-physiol-031820-092824?originator=useradmin&identity=5131&timestamp=20991231000000&signature=75721f412a9492e01a0b902b24ede13e

[6]  https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0149763423003056

[7]  https://www.amazon.com/Forgotten-Sense-Science-Smell-Extraordinary/dp/0063394677

[8]  https://www.amazon.com/Forgotten-Sense-Science-Smell-Extraordinary/dp/0063394677

[9]  https://knowablemagazine.org/content/article/mind/2021/memory-mystery

[10]  https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0969996116302947

[11]  https://abscent.org.uk/

[12]  https://ckos.co.uk/

[13]  https://knowablemagazine.org/content/article/health-disease/2024/gut-brain-axis-parkinsons-disease-microbiome

[14]  https://med.stanford.edu/content/sm/smell.html/

[15]  https://www.frontiersin.org/journals/molecular-neuroscience/articles/10.3389/fnmol.2024.1455418/full

[16]  https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9875195/

[17]  https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11189720/

[18]  https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11211102/

[19]  https://knowablemagazine.org/content/article/mind/2018/long-overlooked-brain-region-may-be-key-complex-thought

[20]  https://www.annualreviews.org/content/journals/10.1146/annurev-psych-042023-101155

[21] https://jamanetwork.com/journals/jamaotolaryngology/fullarticle/2782042

[22] https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7668391/

[23] https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC5527365/

[24] https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11416427/

[25] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27017331/

[26] https://jamanetwork.com/journals/jamaotolaryngology/fullarticle/2782042

[27] https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11176978/

原文标题When the ability to smell goes away,2026年6月19日发表于Knowable Magazine,《赛先生》获授权翻译并发布。
 

作者简介:

Victoria Clayton是来自美国南加州的一位作家。她曾入选南加州大学健康新闻中心国家研究员项目,其报道工作获得过经济困难报道项目(Economic Hardship Reporting Project)和罗莎琳·卡特心理健康新闻中心(Rosalynn Carter Center for Mental Health Journalism)的支持。她的作品发表于《卫报》美国版、《大西洋月刊》、《开放思维》等多家媒体。更多信息可访问其个人网站:www.victoriaclaytonwrites.com

原文链接:

https://knowablemagazine.org/content/article/health-disease/2026/what-happens-brain-lose-sense-of-smell

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本文授权翻译自Annual Reviews 旗下杂志 Knowable Magazine,点击文末阅读原文可订阅其英文通讯。Annual Reviews是一家致力于向科研工作者们提供高度概括、综合信息的非营利性机构,且专注于出版综述期刊。Annual Reviews官方中文微信公众号已经上线,欢迎关注。

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