当我们放弃嗅觉时我们放弃了什么 | 周雯 一席第519位讲者

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周雯,中科院心理研究所研究员。

我们作为人类嗅觉的研究者,也默默地希望能够找到人的性信息素。这样即便科研生活把我们折磨得形容枯槁、颜色憔悴,我们有了这个神奇的物质,也依然可以吸引异性。经过几十年的努力,我们找到了两个备选的物质。

当我们放弃嗅觉时我们放弃了什么

周雯

大家好,我叫周雯,是研究人类的嗅觉的。我的实验室在中国科学院心理研究所,这也是国内第一家研究人类嗅觉的实验室。

嗅觉对人来说有多重要呢?2011年的时候,麦肯世界集团做了一个调查。在这个调查里,每个人都收到了一张清单,这张清单上面有化妆品、汽车、护照、手机,还有嗅觉等条目。受访者要回答的问题是:如果只能保留这个清单上的两件物品的话,你会选择哪两件?

包括美国、英国、西班牙、中国、印度、巴西、墨西哥等国家的7000名从16岁到30岁的年轻人参与了这个调查。他们中间有一半在手机、电脑这样的科技产品和嗅觉之间权衡,并决定要选择前者,而放弃后者。

我大概能够理解这些年轻人,他们可能觉得在这个科技迅速发展的年代,我们要拥抱科技发展的浪潮,然后跟嗅觉这个已经退化了的感官做一个断舍离。

在这样的情况下为什么我还要研究嗅觉呢?我后知后觉地想出了三个原因:第一点,我单名一个字,叫作雯(闻);第二点,我的研究生导师在面试还懵懂的我的时候跟我说,气味在恋爱关系的建立中起着非常重要的作用;第三点,嗅觉作为演化历程中最古老的感官之一,不仅是感知觉加工的渠道,也是洞察人的情绪和记忆的一个非常独特的窗口。

我想,在那些年轻人决定要放弃嗅觉的时候,并不知道自己真正要放弃什么。

实际上,没有明确诱因的嗅觉障碍是一系列神经退行性疾病最早的症状,比如说帕金森氏症。我们知道帕金森氏症典型的表现是静止性震颤,就是手抖,或者是迈步非常困难。在这些运动障碍出现之前的4到8年,这些患者就会表现出嗅觉的问题。

类似的像老年痴呆,又叫阿兹海默症,这些患者的嗅觉问题也会出现在记忆问题之前。所以对嗅觉功能的评估,可以很好地预测患者从轻度认知障碍到老年痴呆的转换。

如果在座的各位觉得自己还年轻,不用担心这些神经退行性疾病,其实嗅觉障碍还和自闭症、重度抑郁以及精神分裂症有关系。那我们回头来想一想,嗅觉真的是一个退化了的感官吗?

图片上绿色的部分是嗅球。

除了嗅球之外,大脑里面还有非常多的结构参与了嗅觉的加工。刚刚说到帕金森氏症,其实在帕金森的整个病程里面,嗅球是整个大脑结构里面第一个受到损伤的,这也是为什么帕金森病人的首要表现是嗅觉的障碍。

根据实验数据的保守估计,人类可以分辨的气味的数目是数以万亿计的,就是10的12次方这么多。人的眼睛能看到多少种颜色呢?不保守的估计是1000万种,就是10的7次方。

我们都知道狗的鼻子非常好——所以警察要追缉坏人的时候,总是让狗先闻一闻坏人的衣服,然后说:追。

左图中黄色的轨迹是在草地上拖拽一只野鸡留下的路径。左图中红色的轨迹是一只狗在奔跑追踪野鸡的气味时留下的轨迹。可以看到,狗虽然有的时候会跑偏,但是它们轨迹的中心就是拖拽野鸡时留下的路径。

人的鼻子其实也不赖,可是,如果警察没有带上警犬,他有没有可能自己闻一闻坏人的衣服,然后克服困难把坏人找出来呢?

为了回答这个问题,Porter他们在Berkeley校园的草地上,用巧克力的香精铺撒出了上面右边图中黄色的这个轨迹。

在实验里面,他们为了避免别的感官的干扰,就把受试者的眼睛蒙上耳朵堵上。然后在四肢加了非常厚的垫子,让这些受试者四肢着地,努力地尝试去追踪巧克力气味的轨迹。在没有任何训练的情况下,2/3的被试者可以顺利地完成任务。

如果加以练习的话,他们会做得更好——主要表现在爬行的速度会更快,爬行轨迹偏移正确路径的情况会更少。右图中红色的线路就是一个代表性的受试者在追踪巧克力轨迹时爬行的路径。

我们对比人爬行的轨迹和野狗追踪野鸡的时候留下的轨迹,可以肯定地说,这个人的表现捍卫了人类的尊严,我们有视频为证。

可以看到,他虽然有点慢,但仔细地在闻这个草地。大家看到这个黄色的轨迹是巧克力的路径,实际实验中是没有的,受试者也是看不到的。

他还是做得相当不错,所以我们怀疑警察自己不去做警犬做的事情的原因之一,有可能是他们不大愿意让鼻子离地那么近。

好在我们的鼻子离我们的嘴足够近,这一点也是非常重要的。为了说明这一点的重要性,我要开始发糖了。

拿到糖的同学不要吃,先把糖放到嘴里,捏着鼻子咀嚼糖,然后试图想一下这个糖是什么口味。嚼一阵以后你把鼻子松开。在松开的刹那,是不是就突然领悟到这是什么样的口味?

实际上,当我们吃东西的时候,食物里面感知到的味道90%的贡献都来自于嗅觉。在我们咀嚼食物的时候,食物散发出来的气味分子会随着连通口腔和鼻腔的鼻后通路,接触到位于鼻子后端的嗅黏膜上面的嗅觉感受器,进而诱发我们的嗅知觉。

人的味觉受体的种类其实是非常有限的——酸、甜、苦、咸、鲜,一只手就算过来了。但是我们嗅觉的感受器大概有三四百种。所以虽然我们把食物的味道归因到口腔里的感觉,把自己叫作“吃货”,但其实我们品尝到的食物的味道大部分都是来自于鼻子的感觉。

这也是为什么我们在感冒的时候吃什么东西都没有味道,不管是蒜香鸡翅还是枫香鸡翅吃起来都差不多。也有的同学表示,我们不能够贪图口腹之欲,不管是蒜香鸡翅还是枫香鸡翅,作为一个以视觉为主导感官的人类,我们看一看不就清楚了吗?

这是对的,但是有时候眼睛也是看不清的。比如说这些图片上红和绿的色块,当它们交替闪烁的时候,如果闪烁的频率是5赫兹,我们还能看到红绿的交替。但是如果闪烁的频率到了15赫兹的时候,想要分清就已经相当地费劲了。

当我们把它进一步加快到30赫兹的时候,如果投影仪的效果足够好,你看到的其实是一个融合的稳定的橙色色块。这个现象叫作颜色的闪烁融合,它其实表示的是视觉系统对环境中的视觉输入的一个时间采样和时间精度。

其实这个采样的瓶颈并不是在视网膜上,而是在大脑皮层里面。一般来说,这种颜色的闪烁融合的阈限大概在20赫兹左右,所以我们就利用这个现象设计了图中这样的图片。

当红背景上的绿香蕉和绿背景上的红香蕉交替闪烁的时候,一般到20多赫兹时,受试者就看不清楚图片了。但是如果他们这个时候闻着的是香蕉的气味的话,相对于闻着苹果气味,他们就会有更大的概率看见香蕉。

换言之,香蕉的气味帮助了我们的视觉系统对香蕉这个物体的时间采样,也就是说,你闻着香蕉的气味可以更清楚地看见香蕉这个物体。

其实嗅觉本质上是一个化学感觉,我们所处的环境中充斥着各种各样的化学分子。那我们每一个人闻到的世界是一样的吗?为了检验这个问题,我准备了一些一模一样的雄甾二烯酮溶液,拿到的同学把盖子打开闻一下,看看你们闻到的是什么样的味道?

有的同学还在拼命地吸气,试图想闻到它的气味。有的同学已经表示不能忍受,非常难闻。实际上,人群中有1/3的人不能闻到雄甾二烯酮的气味;还有1/3的人对它的气味非常地敏感,认为非常地难闻,甚至有人把它描述成尿液的味道;剩下的1/3的同学觉得这个气味有一点味道还挺好闻的。

所以对雄甾二烯酮这个气味的敏感性,其实是由一个单基因的多态性来决定的。人和人之间嗅觉受体在基因形上面的差异还是非常大的,总体上来说女生的嗅觉要比男生的嗅觉好;年轻人的嗅觉要比老年人的嗅觉好。

嗅觉差不多是在二三十岁的时候达到一个巅峰,四十岁以后嗅觉功能就缓慢地衰退了,所以大家且闻且珍惜。其实除了我们说环境中充斥着各种化学的物质,生物体的新陈代谢、生长发育、喜怒哀乐,本质上都是化学的过程。

在动物界中,嗅觉除了被用来帮助觅食之外,还是动物种群类个体之间交流最重要的通道之一。这个图上是蚕蛾,就是家里养的蚕宝宝吐丝结茧以后的样子。雌性的蛾子在差不多成熟可以生小宝宝的时候,会在尾端的腺体里面释放出一个物质。

这个物质的化学结构其实很简单,是一个十六个碳的醇,叫作bombykol,蚕蛾醇。一旦雄性的蛾子闻到了蚕蛾醇,它就会不辞劳苦地煽动翅膀,以一种特定的Z字形的方式飞过去接近雌蛾子,打算跟它生小宝宝。

如果没有雌蛾子只有蚕蛾醇,雄蛾子还是会飞过去的,蚕蛾醇是蚕蛾的性信息素。性信息素,也有人把它音译成费洛蒙。我们作为人类嗅觉的研究者,也默默地希望能够找到人的性信息素。这样即便科研生活把我们折磨得形容枯槁、颜色憔悴,我们有了这个神奇的物质,也依然可以吸引异性。

经过几十年的努力,我们找到了两个备选的物质。一个叫作雄甾二烯酮,另外一个叫作雌甾四烯。雄甾二烯酮跟雄性激素有关,主要存在于男性的分泌物中。而雌甾四烯跟雌性激素有关,要是存在于女性的分泌物中,但它本身没有激素的作用。这两个都是类固醇。

如果它们真的是性信息素的话,至少应该能够传递性别的信息。为了验证这个问题,我们做了如下这个实验。我们用的视觉刺激是光点小人。这个视觉刺激其实挺简单的,每一个光点小人由十几个点构成。他们勾勒的是不同个体行走时的步态,就是重要的关节运动的轨迹。

虽然说只有十几个点,但他们却携带着性别的信息。我们可以看到男生在走路的时候胯摆动的幅度相对比较小,而胳膊摆动的幅度相对比较大。而女生在走动的时候就正好相反,她们胯摆动的幅度会大一些,而胳膊摆动的幅度会比较小。

用于测试的光点小人,右边为典型男性,左边为典型女性

在我们的实验中,受试者每次只能看一个这样的小人,然后他们就得按要求选出这个小人到底是男的还是女的。

在做这个任务的时候同时闻着三种气味,一个就是我们说的雄甾二烯酮,另外一个是雌甾四烯。我们把雄甾二烯酮和雌甾四烯都溶解在丁香花油溶液里面,所以第三个气味就是丁香花油溶液本身。

虽然有的同学能闻见雄甾二烯酮的气味,但因为丁香花油有一个非常强烈的很特异的气味,所以受试者从气味上完全不知道自己闻到的是什么,他们从头到尾都觉得自己一直在闻丁香花油。

但是我们去看他们判断这个光点小人的结果,就发现一个很有趣的模式。在这个图上,横轴是刚刚我们看到的性别,就是走路的步态和从女到男变化的这个光点小人,纵轴是这个光点小人被判断为男性的比例。可以看到,大家都能够很好地从视觉线索里面解码性别信息。

所以如果这个光点小人他本身走路的姿态越像男生,他就有越高的概率被判断为男性。但是有趣的是,我们发现这个心理物理曲线会受到受试者闻到的东西的影响。

对于异性恋的男性来说,图中的这条虚线,就是他只闻丁香花油的时候的心理物理曲线;而蓝色的这条线是闻雄甾二烯酮的时候的心理物理曲线。这两条曲线基本上是重合的,所以雄甾二烯酮对异性恋的男性并没有效。

但是当他们闻雌甾四烯的时候,他们的心理物理曲线就会整体往女性化偏移。也就是说,当这个视觉的性别线索变得非常模糊的时候,对异性恋的男性来说,闻着雌甾四烯会使他们的直觉更倾向于把光点小人看成女性。

而对于异性恋的女性来说,这个模式就正好相反。我们可以看到,代表丁香花油的灰色虚线和代表雌甾四烯的红线是完全重合的,也就是说雌甾四烯虽然对异性恋的男性有效,但是对异性恋的女性没有效果。

而对异性恋女性有效的是雄甾二烯酮。在闻到雄甾二烯酮的情况下,异性恋的女性会更倾向于把性别模糊的光点小人直觉成男性,就是显示出了心理物理曲线一个系统性的男性化的偏移。

还有同性恋的个体。对于同性恋的男性来说,他们的反应模式跟异性恋的女性是一样的,所以他们并不会受到雌甾四烯的影响。但是闻雄甾二烯酮的时候,他们会倾向于把这个光点直觉成男性。

我们找到的非异性恋的女性中间有比较多的是双性恋。对于她们,不管是雄甾二烯酮还是雌甾四烯,都没有表现出明显的效应。

很显然,商人要走得比科学家们更远。这是著名购物网站找到的图片,我猜这是《奔跑吧》《女神来了》中的魅力男款。这里面放的就是雄甾二烯酮。

所有的这些费洛蒙香水里面,不是放了雄甾二烯酮就是放了雌甾四烯。放的到底是什么,取决于他卖的是男款还是女款。这个图片已经有点夸张了,但是更夸张的是我点进去看商品评价,有很多买了这些东西的顾客表示亲测有效。

我刚刚发的那个小试管里面,就是雄甾二烯酮。所以拿到的同学一定保留好了,肯定比市面上的产品的浓度都要高。可是有了性信息素并不是就万事大吉了,我们在选择配偶的时候还希望气味相投。

是什么决定我们的气味呢?有很多的因素。但是其中非常重要的一点是主要组织相容性复合体,英文叫MHC,在人身上也叫HLA,就是人体的白细胞抗原。这个HLA是人类已知的所有系统里面多态性最为复杂的一个系统,它负责免疫应答。这就是为什么要做骨髓移植的人要做HLA的配型。

这个HLA跟伴侣选择有什么关系呢?科学家们做了这样一个实验,他们找了男生,让他们穿同一件T恤穿两天,再把T恤换下来。然后又找了一些不认识这些男生的女性,让她们闻这些T恤衫,让她们回答哪些T恤衫比较好闻。

结果发现女生选出来比较好闻的T恤衫的主人,是那些跟她们自己的HLA差异更大的男生。而HLA跟她们自己的更相似的那些男生穿过的T恤衫,被她们评定为不那么好闻。

实际上,在美国基于白人的一项调查显示,夫妻之间HLA的相似性是非常弱的。这个不像的程度,要明显地超出人群中随意找两个人的HLA的相似程度。这个在进化上的意义就是说,HLA更不相同的两个人,他们生下的孩子会有更好的免疫力,能生下更健康的宝宝。

除了HLA影响我们身体的气味之外,我们的情绪也会影响代谢的产物,进而影响到我们的气味。我们看到有的小说里说一个人推开门,然后闻到了一股危险的气息。这是真的吗?我们做了这样一个实验。

这个实验里面,我们把同一个人的高兴和恐惧的面孔做了数字变形,这样我们就可以从中找出一些脸。他们的表情非常地模糊,看不出来是高兴还是恐惧。

我们还是让被试者选择出这是高兴的面孔还是恐惧的面孔。被试者在选择的时候,可能闻的是从看恐怖片的人身上收集的气味,也有可能闻的是从看喜剧片的人身上收集的气味,还有可能只是闻了一个空白的棉垫。受试者也不知道他们闻的到底是什么。

但是如果他们闻的是看恐怖片的人的气味,他们会有更高的概率把这个表情模糊的面孔直觉成恐惧的面孔。所以我们知道我们自己的气味不仅显示着免疫的状况,同时也泄露了我们的情绪体验。

每一个人的HLA是独特的,每一个人在当下的体验也是独特的,所以我们的气味是独特的。还有很多人愿意用香水来彰显自己的独特性。他们买一个喜欢的气味,然后让自己的气味和这个香水的气味综合在一起,就可以在自己的周围营造出一个小小的独特的气味空间,同时也会让自己心情很好。所以气味其实天然是情绪型的。

我给大家看一个视觉课题。大家知道这是一个遥控笔,它大概是长方形,说不出有什么喜欢或者不喜欢。如果给你一个气味的话,一般情况下你很难描述这个气味,也很难说出这是什么样的味道,但是你会有一个很自然的反应,会让你知道我喜欢它还是不喜欢它,这个气味是好闻还是不好闻。

除此之外,气味还是自传体回忆的一个最好的线索。有时候我们可能会不经意地闻到一个气味,然后这个气味忽然就让我们想起一段久远的往事,好像是一切历历在目。当时的感受,当时的情境,都一下子涌上心头。

这里有一个经典的例子。普鲁斯特把玛德琳饼干泡到茶里,这个味道一下子让他想起了非常久远的童年的一些场景。他想起了那么那么多,以至于写出了鸿篇巨著《追忆似水年华》。

为什么气味可以如此容易地触动我们的情绪、触动我们的记忆呢?其实从神经解剖上来看,整个嗅觉系统跟负责情绪加工的边缘系统是高度重合的。在这个嗅上皮上面的嗅觉感觉神经元,它只要一个突触就能进入大脑,进入到气味加工的第一站——嗅球。

从嗅球再前进,只需要一个突触就到了杏仁核。杏仁核是一个非常重要的负责情绪加工的脑区,它离我们的鼻子其实只有两个突触的距离,非常非常地近。其他的参与嗅觉加工的结构还包括海马,海马是一个非常重要的跟记忆尤其是情景记忆有关的脑区。

海马受损的人会有短时记忆的问题,所以它也在嗅觉加工的通路上。我们讲神经投射的时候大家可以注意到,嗅觉是所有的感官中唯一一个不需要经过丘脑就可以直接到达大脑皮层的感觉。

在我们睡觉的时候,其实丘脑对外界刺激的应答或者反应是降低的。丘脑一般被认为是感官的中息站,当它的活动性降低之后,我们对外界的刺激就不那么敏感了。所以这个时候你可能开着电视,但是你已经不知道自己睡着了,不知道电视上放的是什么。

但是你还要呼吸,所以环境中的气味还是会随着你的呼吸进入到你的嗅觉系统。它会有什么样的后果呢?它可以影响梦的情绪。所以如果你想做一个好梦的话,就不要在环境中放不好闻的气体。

我想以普鲁斯特他在《追忆似水年华》里的一段话作为结尾,这本书还是在讲人对嗅觉的记忆,对气味的记忆。其实我们记住一个气味特别难,我们在30秒之内就会忘掉闻过的大部分气味。但是一旦一个气味在30秒之后被记住了,有非常大的概率在一天之后你依然记得,一个月之后你依然记得,一年之后你还记得,一辈子你都记得。

所以普鲁斯特说:即使人亡物毁,久远的往事了无陈迹,唯独气味和滋味,虽说更脆弱,却更有生命力;虽说更虚幻,却更经久不散,更忠贞不矢;它们仍然对依稀往事寄托着回忆、期待和希望,他们以几乎无从辨认的蛛丝马迹,坚强不屈地支撑起整座回忆的巨厦。

谢谢大家。

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