1、嗅覺系統和嗅覺通路嗅覺系統和嗅覺通路安醫大神經生物學研究所劉莉茵奇妙的嗅覺自古以來芳香物質的神秘功效讓人著迷，祖國醫學有“芳香開竅”“芳香益腦”“芳香 ”等各種說法，西方醫學芳香物質及芳香精油有“液體黃金”“皇室情人”的美譽。隨著現代科學的發展，這些神秘面紗逐漸展現在我們面前，就是芳香物質可通過本能的嗅覺通路影響大腦的功能。芳香開竅與其改善學習記憶能力有關，芳香益腦與芳香醒腦提神有關，而芳香辟邪更是與其極其強大的抗菌抗病毒能力，防止傳染病有關。而隨著嗅覺通路秘密的揭示，更是讓我們能夠研究發揮作用的物質發揮作用的物質是什么？為為什么嗅覺通路會有如此強大的作用什么嗅覺通路會有如此強大的作用？ 奇妙

2、的嗅覺奇妙的嗅覺人類和動物所有感覺中，嗅覺是最神秘的領域，對嗅覺的研究也一直還處于探索階段，嗅覺是最古老、最原始的感覺，嗅覺中樞屬于神經系統的古皮質，有較高的保守性；從腦的進化和發育進程來看，嗅覺與生命活動中多種本能行為密切相關，如覓食、擇偶、躲避天敵、母嬰接觸、繁衍生殖、情感交流等，嗅覺與腦高級功能關系密切，嗅覺的記憶特別“持久、難忘”， 嗅覺可影響情緒。勞累后置身于花草叢或聞一些芳香的香氣可使記憶力、理解力、判斷力、決策力明顯增強，嗅覺是機體適應紛繁復雜自然界的有力武器。嗅覺與神經精神疾病的關系嗅覺與神經精神疾病的關系嗅覺還和生存質量及一些神經精神疾病密切相關。如癲癇和嗅覺過敏經常聯袂出現

3、，在癲癇發作之前常有幻嗅，某些氣味甚至會引發癲癇；臨床病例研究也表明神經系統退行性疾病進展早期多伴隨有嗅覺的減退和缺失，如AD、PD、多系統萎縮癥、抑郁癥等。 靈敏的嗅覺人的鼻子不如豬和狗的靈敏靈敏的嗅覺1米長的鯊魚的嗅膜總面積可達4842平方厘米,因此鯊魚的嗅覺非常靈敏在幾公里之外它就能聞到血腥味,海中的動物一旦受傷,往往會受到鯊魚的襲擊而喪生。 沒有靈敏的嗅覺系統是危險且痛苦的。喪失嗅覺，所有的東西聞起來都是一個味，（無所謂香，也感覺不到臭）嗅覺喪失可帶來危險，如在失火的房間或是有毒化學品泄漏嗅覺系統1.嗅腦和邊緣系統2.嗅覺通路Nervoussystem 嗅球（olfactory bul

4、b）斑比盜龍（上）、普瑞斯比鳥（中）、石板鳥（下左）到鴿子（下右） 鳥類嗅球的演化鳥類嗅球的演化嗅球為一扁平卵圓形實體，位于篩板上方、額葉眶面下方，是嗅神經纖維的終核，屬端腦皮質。新西蘭Auckland大學Maurice A. Curtis和其同事研究了成年人嗅球中的神經生成，發現成年人的大腦能產生新的神經元。他們發現了人前腦中的喙側神經干細胞遷移流，觀察到該流分布在一個到達嗅球的側腦室延伸的附近。 Human Neuroblasts Migrate to the Olfactory Bulb via a Lateral Ventricular Extension 嗅小球（olfactory

5、glomeruli）：由簇細胞、僧帽細胞 的尖樹突與嗅神經末端粉質緊密環抱組成的絲球。呈卵圓形，由神經膠質細胞包裹。是嗅覺傳入沖動的整合部位。嗅束（olfactory tract）位于嗅球的后方，沿額葉眶面的嗅溝向后行，近前穿質處變扁平，展開成平滑的嗅三角嗅三角。嗅三角向后分內外側嗅紋內外側嗅紋，兩側嗅紋分叉處的三角區即前穿質。嗅結節嗅結節：是一個相當神秘的結構，結構功能尚未十分清楚，一般認為它是梨形葉的一部分，因而是嗅皮質的組成部分。在嗅覺敏銳的動物，如大鼠，嗅結節是一個腦底相當明顯的隆起。在嗅覺遲鈍的靈長類，只有嗅結節前外側的小部分接受嗅球的直接投射，分層結構也不清楚。 CPP，與PD有關

6、。嗅腦亦稱嗅區（nasal field，olfactory field）為大腦下方嗅神經通入的部分，是大腦皮質最早形成的地方，屬于舊皮質。在兩棲類、爬行類從腦表面可以看見，但隨著動物向高等進化有被其他皮質覆蓋的傾向。 邊緣葉（limbic lobe）邊緣葉的頭端緊靠嗅球，并與嗅覺有非常重要的關系，而被稱為嗅腦 。是指大腦半球內側面，與腦干連接部和胼胝體旁的環周結構；它由扣帶回、海馬回、海馬和齒狀回組成。邊緣系統（limbic system）是指高等脊椎動物中樞神經系統中由古皮層、舊皮層演化成的大腦組織以及和這些組織有密切聯系的神經結構和核團的總稱 。 邊緣系統所包括的大腦部位相當廣泛 ，如梨狀

7、皮層、內嗅區、眶回、扣帶回、胼胝體下回、海馬回、腦島、顳極、杏仁核群、隔區、視前區、下丘腦、海馬以及乳頭體都屬于邊緣系統。 海馬結構（hippocampus ）幫助人類處理長期學習與記憶聲光、味覺等事件的大腦區域，發揮所謂的“敘述性記憶（declarative memory）”功能。在醫學上，“海馬區”是大腦皮質的一個內褶區，在“側腦室”底部繞“脈絡膜裂”形成一弓形隆起，它由兩個扇形部分所組成，有時將兩 者合稱海馬結構。 依據細胞形態及皮質發育的差異，海馬被分為CA1、CA2、CA3及、 CA4，4個扇形區。它們屬于古皮質，有分子層、錐形細胞層（海馬）及顆粒細胞層（齒狀回）三層。海馬結構參與海

8、馬回路的構成，該環路與情感，學習和記憶等 高級神經活動有關。 海馬結構接受多途徑的傳入信息，其傳入纖維主要來自內嗅區、梨狀區和杏仁復合核，其次是來自隔區、藍斑、縫隙背核、上中央核和小腦頂核。海馬有兩個主要的傳出通路，即CA3 區神經元軸突通過海馬傘或海馬穹隆到達邊緣系統結構，CA1區神經元軸突通過海馬穹隆和海馬槽到達其他皮層區，同時兩側海馬通過前后海馬連合而相互聯系。海馬的傳出纖維實際上可通過丘腦、下丘腦、中隔和其他邊緣皮層區的中繼核而投射到整個大腦皮層。海馬海馬乳乳頭頭體體扣扣帶帶回回隔隔核核視視前前區區下下丘丘腦腦外外側側區區丘丘腦腦前前核核在海馬腦薄片上發現存在三突觸回路，組成三突觸回路

9、的突觸結構具有高度的可塑性，它們能夠按通過該回路的動作電位性質而改變突觸連接的增益或強度。高頻動作電位放電活動（8100Hz ）可引起突觸強度的持久增加，這一效應稱長時程增強（LTP），而低頻活動（0.13Hz）則引起突觸強度的持久降低，即長時程抑制（LTD）。這種長時程（數小時數天）改變突觸強度的特性被認為是海馬突觸可塑性的表現，也是學習與記憶的基礎。杏仁復合體（amygdaloid complex）呈杏仁狀，是基底核的一部分，位于側腦室下角前端的上方，海馬旁回溝的深面，與尾狀核的末端相連 。是邊緣系統的皮質下 中樞，有調節內臟活 動和產生情緒的功能 。 邊緣系統的主要部分環繞大腦兩半球內側

10、形成一個閉合的環，故此得名。邊緣系統內部互相連接與神經系統其他部分也有廣泛的聯系。它參與感覺、內臟活動的調節并與情緒、行為、學習和記憶等心理活動密切相關。 邊緣系統的功能主要有：邊緣系統與內臟活動。邊緣系統具有調節內臟活動的功能。 如刺激哺乳動物邊緣系統環路的后眶回、扣帶回、島葉、顳極梨狀皮層、后海馬皮層等部都可以出現呼吸、心血管和其他內臟活動的變化。邊緣系統的許多部位，還接受內臟神經傳入的沖動。在正常情況下，這種傳入沖動對于邊緣系統調節內臟活動具有重要意義。邊緣系統內的一些神經元，本身就是敏感的感受器。這些感受裝置對于調節動物的體溫、消化液的分泌以及進食活動都有作用。邊緣系統與感覺功能。電刺

11、激外周神經，可以引起邊緣系統相應部位電活動變化。高等哺乳動物邊緣系統許多部位都接受外周及內臟的傳入沖動。這些傳入沖動可能對海馬結構等邊緣系統部分的神經元產生調制性影響，從而影響情緒變化和學習與記憶功能。刺激邊緣系統某些部位可以影響痛閾，甚至可以阻斷感覺信息在中樞神經系統內的傳遞。邊緣系統與情緒。在整個邊緣系統中，下丘腦有些部位的活動與情緒反應關系較為密切。在情緒發生的過程中，下丘腦的活動具有重要意義，但必須有大腦皮層參與。邊緣系統與睡眠。邊緣系統中的后眶回、副嗅皮層、視前區以及下丘腦前部統稱基底前腦區。很早就發現當使用電流刺激這一區域時，動物出現睡眠反應。如果損毀基底前腦區，會導致睡眠失調。嗅

12、覺通路2004年度諾貝爾生理學或醫學獎獲獎者，美國科學家Axel和Buck開拓性的工作闡明了人類嗅覺系統的工作方式。理查德阿克塞爾，1946年7月2日生于美國紐約。1967年在美國哥倫比亞大學獲得學士學位，1970年取得美國約翰斯霍普金斯大學醫學博士學位，現就職于美國哥倫比亞大學霍華德休斯醫學研究所，任生物化學、分子生物物理學和病理學教授。 其研究發現：在鼻腔上部嗅覺區域，分布著一個以前不為人知的基因家族，由約1000種不同的基因組成。它們相應地產生了1000種不同類型的嗅覺受體（olfactory receptors, ORs）,每種刺激物或單一嗅質（odorant)均對應一種特異組合的“感

13、受器編碼”。不同物質因含有的不同氣味能刺激多個不同ORs的活動而表現出特異性，如這1000個ORs的不同排列組合，使我們能覺察到的氣味總數大得驚人。 不同氣味的編碼識別模式(引自Axel)脊椎動物的嗅覺感受器通常位于鼻腔內由支持細胞、嗅細胞和基細胞組成的嗅上皮中。在嗅上皮中，嗅覺細胞的軸突形成嗅神經。嗅束膨大呈球狀，位于每側腦半球額葉的下面；嗅神經進入嗅球。嗅球和端腦是嗅覺中樞。 嗅細胞是鼻腔的嗅區粘膜的一種特殊的感覺性上皮細胞。嗅細胞為棱形雙極細胞，每個細胞表面為細長的嗅毛，突出于嗅區粘膜上皮細胞表面，而細胞的另一端為中央突，常匯成多數細微的嗅絲，組成嗅神經通向顱內。這些細胞的特殊結構，是嗅覺功能的重要組成部分。 近年的研究發現人類大約有1000多種氣味受體基因，占人類基因組的35。而氣味受體有347種，這是因為有60是無功能的假基因。小鼠有大約1500種氣味受體基因，編碼大概相同多的或少一些的氣味受體。這些基因占小鼠基因組的35，大概有20左右的假基因。由此可見，小鼠的氣味受體比人類的要 多，這可以解釋為什么小鼠 的嗅覺比人類靈敏。嗅覺比視覺記憶更嗅覺比視覺記憶更長久，視覺記憶在長久，視覺記憶在幾天甚至幾小時內幾天甚至幾小時內就可能淡化，而產就可能淡化，而產生的嗅覺卻能令人生的嗅覺卻能令人