氣味空間和嗅覺白

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白色是一種混合物,由感知空間中強度相等的訊號組合而成。白光可以分解為可見光譜的所有顏色,而白噪聲則覆蓋了可聽範圍內的各種頻率。

我們的其他感官沒有如此清晰的感知範圍。我們無法像用波長定義顏色或音調那樣,給氣味、味道或質感一個數字,但是最近一篇引人入勝的論文表明,透過以相等的強度混合許多不同的氣味分子,我們對氣味的感知會趨向於“嗅覺白”。

研究人員從最多三十種氣味的混合物中創造出了這種奇怪的中性氣味,這些氣味是從一組86個分子中選擇的,這些分子代表了我們可以聞到的各種氣味。人類的“嗅覺刺激空間”包含數千個分子,從芬芳和花香到腐爛的氣味。我們可以區分和命名許多氣味,但是氣味並沒有整齊地對映到一維光譜上。對氣味的多維刺激空間進行取樣需要對氣味世界進行更加複雜的對映。左圖顯示了86個分子在嗅覺刺激空間的兩個地圖中的位置。第一個是基於我們感知氣味的方式(感知空間,A),第二個是基於分子的化學結構(物理化學空間,B)。


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感知地圖是根據建立的,資料來自Dravnieks的《氣味特徵圖譜》,其中包含144種不同的分子。150位專業鼻子將每種氣味與146種不同的氣味描述(如“果味”,“醚味”,“腐爛味”或“肉類調味品”)進行了比較。這個巨大的多維資料集代表了我們體驗和命名嗅覺空間的方式。使用主成分分析,可以將這個146維空間簡化為二維投影,該投影表示此空間中不同氣味之間的“距離”。

物理化學嗅覺空間比感知空間的地圖更客觀和密集,它是建立的,來自1565個氣味分子的1514種化學結構描述。這些描述包括原子數量、特定化學基團的存在與否以及分子的重量和形狀。分子的形狀通常不足以預測其氣味,但是基於專業描述甚至大腦活動,可以在1514維空間和其他感知圖之間進行一些相關性分析。

大腦、齧齒動物嗅球或氣味受體對不同氣味的反應的圖代表了一種不同的嗅覺空間,一種在感覺器官本身的結構中繪製和編碼的嗅覺空間。大鼠嗅球對乙酸異戊酯(香蕉味)濃度增加的活動圖顯示了細胞啟用並將訊號傳送到大腦說“香蕉!”的區域。

我很好奇這些活動圖對於“白色氣味”會是什麼樣子,儘管作者認為這種感知可能不是由表徵白光或白噪聲感知的廣泛啟用引起的。白光平均啟用眼睛的三個顏色感受器,而使用電刺激嗅覺系統不會導致任何氣味感覺,而是“化學”,“香味”或“香水味”的白色氣味。

這些地圖提供了一種有趣的方式來分類和討論氣味,但是嗅覺空間的全部範圍仍然未知,等待著探險家們建立更多多維的氣味體驗地圖。您可以在索貝爾實驗室網站上嘗試嗅覺刺激圖,檢視齧齒動物大腦活動圖的資料庫,並從今天開始以更加批判和熱情的態度來嗅聞世界。

Christina Agapakis is a biologist, designer, and writer with an ecological and evolutionary approach to synthetic biology and biological engineering. Her PhD thesis projects at the Harvard Medical School include design of metabolic pathways in bacteria for hydrogen fuel production, personalized genetic engineering of plants, engineered photosynthetic endosymbiosis, and cheese smell-omics. With Oscillator and Icosahedron Labs she works towards envisioning the future of biological technologies and synthetic biology design.

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