人類的鼻子可以很容易地區分新鮮咖啡的香氣和臭雞蛋的惡臭，但其背後的生物化學過程卻很複雜。研究人員現在建立了一個嗅覺“地圖”——一個分子如何結合產生各種氣味的幾何模型。科學家們表示，這張地圖可能會啟發人們預測如何感知某些氣味組合，並有助於推動新香料的開發。
多年來，研究人員一直試圖馴服複雜的氣味分子領域。神經科學家希望更好地瞭解我們如何處理氣味；香水和食品製造商希望找到更好的方法來合成其產品中熟悉的香氣。這種新方法可能對雙方都有吸引力。
早期繪製嗅覺系統圖譜的一種策略是將具有相似分子結構的氣味分子分組，並利用這些相似性來預測新組合的氣味。但這條途徑往往會走向死衚衕。“具有相同化學結構的化學物質不一定會被感知為相似，”位於加利福尼亞州拉霍亞的索爾克生物研究所的神經生物學家、該研究的主要作者塔蒂亞娜·沙佩說。這項研究發表在8月份的《科學進展》雜誌上。
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沙佩和她的同事分析了四種熟悉且不會混淆的氣味分子：草莓、西紅柿、藍莓和老鼠尿液。研究人員計算了某些分子在這些氣味中同時出現的頻率和濃度。然後，他們建立了一個數學模型，其中經常一起出現的分子在空間中表示為更接近，而很少一起出現的分子則表示為更遠。結果是一個“鞍形”表面——雙曲幾何領域的一個標誌，它遵循與大多數人在學校學習的幾何不同的規則。
研究人員設想了一種演算法，該演算法在雙曲幾何模型上進行訓練，可以預測新氣味組合的氣味，甚至有助於合成它們。沙佩的合作者之一，亞利桑那州立大學的行為神經科學家布萊恩·史密斯希望使用這種方法在缺乏自然氣味的地方創造嗅覺環境。
費城莫奈爾化學感官中心的嗅覺神經科學家喬爾·梅因蘭表示，這種工具對科學家和氣味製造商都很有用，他沒有參與這項研究。梅因蘭說，最終目標是充分了解氣味的工作原理，以便在沒有天然來源的情況下複製天然氣味：“我們希望識別草莓的味道，而無需擔心複製草莓中的成分。”