1 （增补印刷）神经科学实用图书推荐——《鼠脑应用解剖学》【科学出版社】
2024年10月9日，德国波恩大学Florian Mormann在Nature杂志发表“Single-neuron representations of odours in the human brain”，解析了人脑中气味的单神经元表征。
嗅觉，即嗅觉感知，对人类至关重要。考虑到嗅觉在健康和疾病中的重要性，增强对其潜在的神经机制的理解必不可少。嗅觉处理始于空气中的气味分子激活嗅觉上皮中的嗅觉感觉神经元，是引导动物和人类行为的基本感觉方式，但人类嗅觉的底层神经过程在单个神经元水平上仍知之甚少。
作者报告了在清醒的人类进行气味评分和识别任务时，对梨形皮层和内侧颞叶的单神经元活动的记录。在梨形皮层、杏仁核、内嗅皮层和海马体中识别了气味调制的神经元。在这些区域中，神经元的放电准确地编码了气味的身份。不同的内侧颞叶区域在气味处理中扮演不同的角色，杏仁核神经元编码主观气味价值，而海马体神经元预测行为气味识别表现。虽然梨形皮层神经元更倾向于编码化学气味身份，但海马体活动反映了主观气味感知。至关重要的是，确定了梨形皮层神经元可靠地编码与气味相关的图像，支持了人类梨形皮层的多模态角色。还观察到气味和图像的显著跨模态编码，特别是在杏仁核和梨形皮层中。该研究通过识别神经元气味编码原则、区域功能差异和跨模态整合，推进了对人类大脑中气味处理的理解。
Nat Hum Behav：不简单的呼吸！人类能够在一次嗅探的过程中感知气味分子精细的时间动态变化
1. 气味调节人类的颞下皮层（PC）和内侧颞叶（MTL）的神经元放电
在17位接受术前癫痫监测的病人进行气味评分和识别任务期间，记录了人类梨状皮层（PC）和内侧颞叶（MTL）单神经元活动。大约40%的PC神经元显示出气味调制的反应模式，强调了PC在气味处理中的作用。研究者们记录了在清醒的人类执行气味评价和识别任务时大脑中的单个神经元活动。他们发现在梨形皮质、杏仁核、内嗅皮层和海马体中存在受气味调节的神经元。这些区域的神经元放电能够准确编码气味的身份。重复呈现同一气味会减少神经元的放电率，这表明了中枢重复抑制和习惯化的存在。不同的内侧颞叶区域在气味处理中扮演不同的角色，杏仁核神经元编码主观气味价值，而海马神经元预测行为气味识别表现。虽然梨形皮质神经元更倾向于编码化学气味身份，但海马活动反映主观气味感知。研究还观察到在杏仁核和梨形皮质中，气味和图像的显著跨模态编码。
2. 神经元活动解码气味身份
在人类嗅觉处理过程中，由于缺乏单神经元记录阻碍了对高空间（即细胞）和时间分辨率下潜在的神经元群体编码的研究。因此评估了不同区域的神经元如何有效地代表气味，对尖峰数据进行了解码分析。对每个区域的神经元进行等量抽样，结果显示PC的解码性能最高，其次是杏仁核和EC。增加解码中包含的神经元数量进一步提高了性能。值得注意的是，即使是少量的神经元，特别是PC中的神经元，也能可靠解码气味。当系统地改变解码时间窗口时，PC和杏仁核的气味解码速度最快。作者的结果表明，在人类参与气味处理的多个大脑区域中，有效的神经元气味身份编码是存在的。
3. 杏仁核神经元编码气味的价值，而海马预测行为气味识别表现
在人类个体神经元水平上，气味价值编码仍然不清楚。作者研究了杏仁核神经元是否编码主观气味偏好和价值。基于个体对气味的评分，比较了气味调节神经元对被评为喜欢与不喜欢的气味的神经反应。杏仁核中气味调节神经元的反应对喜欢气味明显大于不喜欢的气味。在其他区域没有观察到显著差异。作者接下来研究了单神经元活动是否与行为气味识别表现相关。发现正确的气味识别伴随着气味调节神经元的整体放电率增加。总的来说，发现揭示了杏仁核神经元在气味价值编码中的不同作用以及海马体神经元在气味识别中的作用。
Summary
作者观察到一些神经元对一致的视觉和嗅觉刺激有泛化的反应。梨状皮层和杏仁核在多模态编码中起重要作用，海马体参与高级认知处理。弥合动物模型和非侵入性人类研究的差距，揭示不同脑区的功能差异和跨模态整合。综合发现，证明了人类嗅觉中基于概念的神经元编码，这一研究为理解人类大脑中单个神经元对气味的表征提供了重要的科学依据。
原文链接：
https://doi.org/10.1038/s41586-024-08016-5
Kehl MS, Mackay S, Ohla K, Schneider M, Borger V, Surges R, Spehr M, Mormann F. Single-neuron representations of odours in the human brain. Nature. 2024 Oct;634(8034):626-634. doi: 10.1038/s41586-024-08016-5. Epub 2024 Oct 9. PMID: 39385026; PMCID: PMC11485236.
编译作者：六月（brainnews创作团队）
校审：Simon（brainnews编辑部）
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