东京大学研究：嗅闻气味后的脑活动决定气味辨别能力

东京大学农业与生命科学研究生院的研究团队，在冈本雅子 (Associate Professor Masako Okamoto) 副教授的领导下，通过精密的脑波记录和神经影像学研究，揭示了气味辨别能力直接取决于嗅闻气味后早期脑活动的时空模式。这项研究发表于 2022 年 5 月的《美国国家科学院院刊》(PNAS)，并在 2025 年 11 月获得进一步验证和拓展。

研究核心发现

1. 气味信息的时间编码决定辨别精度

气味呈现后100 毫秒，脑波 (EEG) 即可检测到清晰的气味信息编码，这是辨别气味的关键期

在100-300 毫秒内，大脑主要编码气味的客观分子特征(如化学结构)，这一阶段的神经活动模式与行为层面的气味辨别能力高度相关

之后 (约 500 毫秒) 才开始处理气味的主观属性(如愉快度)，这对辨别能力影响较小

2. 脑活动模式的空间分布差异

通过7T 超高场强 fMRI研究发现，不同气味会激活初级嗅觉皮层 (梨状皮质) 的不同空间模式

即使是同一气味，当被赋予不同语言标签时，其在初级嗅觉区的活动模式也会显著改变，导致感知差异

这种空间编码的精确性直接决定了个体辨别相似气味的能力

3. 嗅觉处理的时间动态与辨别效率

不愉快气味的神经表征在300 毫秒时就已形成，比愉快气味和气味质量的表征早约 200 毫秒

这解释了为何人类对有害气味的反应速度更快，具有进化适应意义

气味辨别准确率与嗅闻后前 300 毫秒内的神经活动强度和模式一致性呈正相关

研究方法

研究团队开发了精密的气味递送系统，结合高分辨率 EEG和7T fMRI技术，记录了 50 多名参与者在嗅闻各种气味时的脑部活动：

参与者佩戴定制气味面罩，能精确控制气味释放时间和浓度

同时记录头皮 EEG，捕捉毫秒级的神经活动变化

使用超高场强 fMRI获取高分辨率的脑活动空间分布

通过机器学习算法分析脑活动模式与气味辨别行为的关联

研究意义

1. 揭示嗅觉认知的神经基础

这项研究首次明确证实了气味辨别能力的神经机制：不是气味本身，而是大脑对气味的编码方式决定了我们辨别气味的能力。这为理解人类嗅觉认知开辟了新视角。

2. 对神经退行性疾病早期诊断的价值

嗅觉障碍是阿尔茨海默病和帕金森病等神经退行性疾病的早期症状

通过分析气味刺激下的脑波模式，有望开发出早期筛查这些疾病的新方法

研究发现，神经退行性疾病患者在气味处理的早期阶段(100-300 毫秒) 就表现出明显的脑活动异常

3. 对嗅觉训练和感知增强的启示

气味辨别能力可通过针对性训练提高，这与增强特定脑活动模式的稳定性和精确性有关

烹饪专业学生等嗅觉专家的研究表明，长期训练能增强嗅觉相关脑区(如尾状核和直回) 的结构连接，从而提高辨别能力

研究为设计高效嗅觉训练方案提供了科学依据，可用于改善嗅觉障碍或提升职业嗅觉能力 (如品酒师、调香师)

总结

东京大学的这项研究证明，气味辨别能力不是由鼻子的敏感度决定，而是由大脑处理气味信息的方式决定。特别是气味呈现后前 300 毫秒的脑活动模式，尤其是初级嗅觉皮层的时空编码精度，直接决定了我们辨别气味的能力。

这项发现不仅加深了我们对人类嗅觉系统的理解，还为开发嗅觉障碍诊断方法和设计嗅觉训练方案提供了科学基础。随着研究的深入，未来可能会有更多基于脑活动的嗅觉增强技术问世，帮助人类更好地利用这一重要却常被低估的感官能力。