·由于嗅覺和三叉神經(jīng)系統(tǒng)在解剖和功能上緊密交織，通過特定的電刺激模式激活三叉神經(jīng)，可以向大腦傳遞與氣味相關(guān)的信息。

由于嗅覺和三叉神經(jīng)系統(tǒng)在解剖和功能上緊密交織，通過特定的電刺激模式激活三叉神經(jīng)，可以向大腦傳遞與氣味相關(guān)的信息。

疾病等原因造成的嗅覺減退和喪失不僅剝奪了人們享受美食的樂趣，更增加了煤氣泄漏、食物腐敗等安全風(fēng)險(xiǎn)。不同于已經(jīng)幫助了無(wú)數(shù)聽障人士的人工耳蝸，至今仍未有一種商業(yè)化的“嗅覺義肢”問世。近日，一項(xiàng)研究展示了一種非侵入式的可穿戴設(shè)備方案：通過電刺激鼻腔內(nèi)的三叉神經(jīng)，將氣味信息“翻譯”成大腦可識(shí)別的信號(hào)。

該研究于11月26日發(fā)表在期刊《科學(xué)進(jìn)展》（Science Advances）上，，作者是一支來(lái)自法國(guó)里昂大學(xué)、德國(guó)德累斯頓工業(yè)大學(xué)、希臘亞里士多德大學(xué)及瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的國(guó)際聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)。

研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一套巧妙的“感官替代”系統(tǒng)，用一個(gè)功能正常的感官通道來(lái)傳遞原本由受損感官接收的信息，就像讓盲人通過觸覺閱讀盲文。

首先，他們構(gòu)建了一個(gè)由氣體傳感器組成的“電子鼻”（e-nose），能夠檢測(cè)并區(qū)分特定的揮發(fā)性有機(jī)化合物（如代表花香、果香或腐爛魚腥味的分子）。當(dāng)人工鼻探測(cè)到氣味時(shí)，算法會(huì)將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。

接下來(lái)，這些信號(hào)被發(fā)送到一個(gè)特制的鼻夾式電刺激器上。這個(gè)刺激器并未作用于受損的嗅覺神經(jīng)，而是瞄準(zhǔn)了鼻腔內(nèi)的另一套神經(jīng)系統(tǒng)——三叉神經(jīng)。研究人員假設(shè)，由于嗅覺和三叉神經(jīng)系統(tǒng)在解剖和功能上緊密交織，通過特定的電刺激模式激活三叉神經(jīng)，可以向大腦傳遞與氣味相關(guān)的信息。

為了驗(yàn)證這一方案的效果，研究團(tuán)隊(duì)在三個(gè)國(guó)家的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了四項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，共涉及65名志愿者，其中包括13名嗅覺正常者和52名嗅覺減退或缺失的患者。

研究發(fā)現(xiàn)，所有參與者，無(wú)論其嗅覺狀況如何，都能通過該設(shè)備成功“探測(cè)”到氣味的存在。當(dāng)人工鼻捕捉到氣味分子并觸發(fā)鼻中隔的電刺激時(shí)，患者能夠清晰地感知到信號(hào)。

“雖然這種替代方法目前還不能讓患者聞到真實(shí)的氣味，但它是我們能夠想象到的、未來(lái)可以提供給患者的第一個(gè)真正的替代解決方案。”該研究寫道。

這種技術(shù)的核心在于利用大腦的可塑性。研究人員指出，目前患者感受到的是一種由電刺激引發(fā)的獨(dú)特感覺，比如一種輕微的震動(dòng)、刺痛或壓力。通過聯(lián)想學(xué)習(xí)，患者未來(lái)有望將特定的刺激模式與“危險(xiǎn)”、“可食用”或“愉悅”等概念聯(lián)系起來(lái)，從而在功能上替代嗅覺。

作者們也提醒，這項(xiàng)技術(shù)目前仍處于原型驗(yàn)證階段。目前的設(shè)備在佩戴舒適度和美觀性上仍有待改進(jìn)（目前為通過線纜連接的鼻夾），且能分辨的氣味種類有限。未來(lái)的研究將致力于優(yōu)化刺激參數(shù)，擴(kuò)大可識(shí)別氣味的范圍，并探索長(zhǎng)期訓(xùn)練對(duì)大腦重塑的影響。

參考文獻(xiàn)：

Stanley H.B., Lipp C., Mignot C., et al. Substitution of human olfaction by the trigeminal system. Science Advances 11, eadu7926 (2025).