俄克拉荷馬大學動物學教授，2006 年出版的著作《學習嗅覺：從神經生物學到行為的嗅覺感知》的合著者唐納德·威爾遜正在尋找答案。
2004 年諾貝爾生理學或醫學獎授予琳達·巴克和理查德·阿克塞爾，以表彰他們的研究表明存在一個龐大的基因家族，該家族編碼稱為嗅覺受體的蛋白質。他們於 1991 年發表的發現為理解嗅覺系統的功能打開了許多扇門。
一個重要的觀察結果是，單個嗅覺感覺神經元通常只表達這些基因中的一個。因此，來自給定神經元的訊號提供有關啟用該細胞表達的特定受體蛋白的氣味的資訊。然而，單個受體蛋白似乎可以結合（或識別）許多不同的氣味。因此，大多數單個細胞（透過其受體）不是對咖啡、香草或波爾多葡萄酒選擇性地作出反應，而是對來自這些物體的揮發性化學物質的亞分子特徵作出反應。例如，嗅覺感覺受體神經元可能對特定長度的烴鏈或特定的官能團（如醇或醛）作出反應。
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這意味著任何給定的感覺神經元都會對許多不同的氣味作出反應，只要它們具有共同的特徵。然後，大腦（特別是嗅球和嗅覺皮層）會檢視在任何給定時間啟用的感覺神經元的組合，並在先前體驗過的模式和其他可用資訊的背景下解釋該模式。解釋後的模式就是您感知到的氣味。
嗅覺感覺神經元位於鼻子後部的粘液中，並透過軸突（從細胞體向外傳遞資訊的手指狀突起）將資料傳遞到大腦，它們並非永生。事實上，它們是越來越多已知會在一生中死亡並被替換的神經元型別之一。
幸運的是，它們並非同時死亡。有成千上萬個表達特定嗅覺受體的嗅覺感覺神經元。當一小部分死亡時，大腦中嗅覺處理區域接收到的特定氣味的活動模式不會發生太大變化。事實上，當表達特定受體基因的嗅覺感覺神經元死亡，而表達相同基因的新神經元成熟時，新神經元的軸突會插入到其前任所插入的同一組嗅球神經元中。儘管持續地進行重新佈線，但這導致了多年來顯著的模式穩定性。
讓我們想象一下，在最近的假期裡，您嘗試了一種新的葡萄酒。這種葡萄酒的氣味（或對於葡萄酒愛好者來說，是酒香）由數十種不同的揮發性化學物質組成，每種化學物質都有幾個亞分子特徵。因此，葡萄酒透過接合每個嗅覺感覺神經元的嗅覺受體蛋白來啟用複雜的嗅覺感覺神經元模式，這些蛋白識別這些不同的特徵。這種模式由嗅球和嗅覺皮層中的神經迴路處理和記憶。
幾周後，當您回到家時，您在當地市場找到了這種葡萄酒。儘管您已經替換了至少一部分最初與該葡萄酒獨特氣味相互作用的嗅覺感覺神經元，但當您倒一杯酒時，您仍然能夠識別出它的香氣，因為嗅覺系統內的整體活動模式仍然相對恆定。