嗅覺系統(tǒng)和嗅覺通路

關(guān)于嗅覺系統(tǒng)和嗅覺通路第一頁，共五十五頁，2022年，8月28日奇妙的嗅覺自古以來芳香物質(zhì)的神秘功效讓人著迷，祖國醫(yī)學(xué)有“芳香開竅”“芳香益腦”“芳香”等各種說法，西方醫(yī)學(xué)芳香物質(zhì)及芳香精油有“液體黃金”“皇室情人”的美譽(yù)。隨著現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展，這些神秘面紗逐漸展現(xiàn)在我們面前，就是芳香物質(zhì)可通過本能的嗅覺通路影響大腦的功能。第二頁，共五十五頁，2022年，8月28日芳香開竅與其改善學(xué)習(xí)記憶能力有關(guān)，芳香益腦與芳香醒腦提神有關(guān)，而芳香辟邪更是與其極其強(qiáng)大的抗菌抗病毒能力，防止傳染病有關(guān)。而隨著嗅覺通路秘密的揭示，更是讓我們能夠研究發(fā)揮作用的物質(zhì)是什么？為什么嗅覺通路會(huì)有如此強(qiáng)大的作用？第三頁，共五十五頁，2022年，8月28日奇妙的嗅覺人類和動(dòng)物所有感覺中，嗅覺是最神秘的領(lǐng)域，對(duì)嗅覺的研究也一直還處于探索階段，嗅覺是最古老、最原始的感覺，嗅覺中樞屬于神經(jīng)系統(tǒng)的古皮質(zhì)，有較高的保守性；從腦的進(jìn)化和發(fā)育進(jìn)程來看，嗅覺與生命活動(dòng)中多種本能行為密切相關(guān)，如覓食、擇偶、躲避天敵、母嬰接觸、繁衍生殖、情感交流等，嗅覺與腦高級(jí)功能關(guān)系密切，嗅覺的記憶特別“持久、難忘”，嗅覺可影響情緒。勞累后置身于花草叢或聞一些芳香的香氣可使記憶力、理解力、判斷力、決策力明顯增強(qiáng)，嗅覺是機(jī)體適應(yīng)紛繁復(fù)雜自然界的有力武器。第四頁，共五十五頁，2022年，8月28日嗅覺與神經(jīng)精神疾病的關(guān)系嗅覺還和生存質(zhì)量及一些神經(jīng)精神疾病密切相關(guān)。如癲癇和嗅覺過敏經(jīng)常聯(lián)袂出現(xiàn)，在癲癇發(fā)作之前常有幻嗅，某些氣味甚至?xí)l(fā)癲癇；臨床病例研究也表明神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病進(jìn)展早期多伴隨有嗅覺的減退和缺失，如AD、PD、多系統(tǒng)萎縮癥、抑郁癥等。第五頁，共五十五頁，2022年，8月28日靈敏的嗅覺人的鼻子不如豬和狗的靈敏第六頁，共五十五頁，2022年，8月28日靈敏的嗅覺1米長的鯊魚的嗅膜總面積可達(dá)4842平方厘米,因此鯊魚的嗅覺非常靈敏在幾公里之外它就能聞到血腥味,海中的動(dòng)物一旦受傷,往往會(huì)受到鯊魚的襲擊而喪生。第七頁，共五十五頁，2022年，8月28日沒有靈敏的嗅覺系統(tǒng)是危險(xiǎn)且痛苦的。喪失嗅覺，所有的東西聞起來都是一個(gè)味，（無所謂香，也感覺不到臭……）嗅覺喪失可帶來危險(xiǎn)，如在失火的房間或是有毒化學(xué)品泄漏……第八頁，共五十五頁，2022年，8月28日嗅覺系統(tǒng)1.嗅腦和邊緣系統(tǒng)2.嗅覺通路第九頁，共五十五頁，2022年，8月28日Nervoussystem第十頁，共五十五頁，2022年，8月28日嗅球（olfactorybulb）第十一頁，共五十五頁，2022年，8月28日斑比盜龍（上）、普瑞斯比鳥（中）、石板鳥（下左）到鴿子（下右）鳥類嗅球的演化第十二頁，共五十五頁，2022年，8月28日嗅球?yàn)橐槐馄铰褕A形實(shí)體，位于篩板上方、額葉眶面下方，是嗅神經(jīng)纖維的終核，屬端腦皮質(zhì)。第十三頁，共五十五頁，2022年，8月28日新西蘭Auckland大學(xué)MauriceA.Curtis和其同事研究了成年人嗅球中的神經(jīng)生成，發(fā)現(xiàn)成年人的大腦能產(chǎn)生新的神經(jīng)元。他們發(fā)現(xiàn)了人前腦中的喙側(cè)神經(jīng)干細(xì)胞遷移流，觀察到該流分布在一個(gè)到達(dá)嗅球的側(cè)腦室延伸的附近?！禜umanNeuroblastsMigratetotheOlfactoryBulbviaaLateralVentricularExtension》第十四頁，共五十五頁，2022年，8月28日第十五頁，共五十五頁，2022年，8月28日嗅小球（olfactoryglomeruli）：由簇細(xì)胞、僧帽細(xì)胞的尖樹突與嗅神經(jīng)末端粉質(zhì)緊密環(huán)抱組成的絲球。呈卵圓形，由神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞包裹。是嗅覺傳入沖動(dòng)的整合部位。第十六頁，共五十五頁，2022年，8月28日嗅束（olfactorytract）位于嗅球的后方，沿額葉眶面的嗅溝向后行，近前穿質(zhì)處變扁平，展開成平滑的嗅三角。嗅三角向后分內(nèi)外側(cè)嗅紋，兩側(cè)嗅紋分叉處的三角區(qū)即前穿質(zhì)。第十七頁，共五十五頁，2022年，8月28日第十八頁，共五十五頁，2022年，8月28日嗅結(jié)節(jié)：是一個(gè)相當(dāng)神秘的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)功能尚未十分清楚，一般認(rèn)為它是梨形葉的一部分，因而是嗅皮質(zhì)的組成部分。在嗅覺敏銳的動(dòng)物，如大鼠，嗅結(jié)節(jié)是一個(gè)腦底相當(dāng)明顯的隆起。在嗅覺遲鈍的靈長類，只有嗅結(jié)節(jié)前外側(cè)的小部分接受嗅球的直接投射，分層結(jié)構(gòu)也不清楚。CPP，與PD有關(guān)。第十九頁，共五十五頁，2022年，8月28日第二十頁，共五十五頁，2022年，8月28日嗅腦亦稱嗅區(qū)（nasalfield，olfactoryfield）為大腦下方嗅神經(jīng)通入的部分，是大腦皮質(zhì)最早形成的地方，屬于舊皮質(zhì)。在兩棲類、爬行類從腦表面可以看見，但隨著動(dòng)物向高等進(jìn)化．有被其他皮質(zhì)覆蓋的傾向。第二十一頁，共五十五頁，2022年，8月28日

邊緣葉（limbiclobe）邊緣葉的頭端緊靠嗅球，并與嗅覺有非常重要的關(guān)系，而被稱為嗅腦。是指大腦半球內(nèi)側(cè)面，與腦干連接部和胼胝體旁的環(huán)周結(jié)構(gòu)；它由扣帶回、海馬回、海馬和齒狀回組成。第二十二頁，共五十五頁，2022年，8月28日第二十三頁，共五十五頁，2022年，8月28日邊緣系統(tǒng)（limbicsystem）是指高等脊椎動(dòng)物中樞神經(jīng)系統(tǒng)中由古皮層、舊皮層演化成的大腦組織以及和這些組織有密切聯(lián)系的神經(jīng)結(jié)構(gòu)和核團(tuán)的總稱。第二十四頁，共五十五頁，2022年，8月28日第二十五頁，共五十五頁，2022年，8月28日邊緣系統(tǒng)所包括的大腦部位相當(dāng)廣泛，如梨狀皮層、內(nèi)嗅區(qū)、眶回、扣帶回、胼胝體下回、海馬回、腦島、顳極、杏仁核群、隔區(qū)、視前區(qū)、下丘腦、海馬以及乳頭體都屬于邊緣系統(tǒng)。第二十六頁，共五十五頁，2022年，8月28日第二十七頁，共五十五頁，2022年，8月28日

海馬結(jié)構(gòu)（hippocampus）幫助人類處理長期學(xué)習(xí)與記憶聲光、味覺等事件的大腦區(qū)域，發(fā)揮所謂的“敘述性記憶（declarativememory）”功能。在醫(yī)學(xué)上，“海馬區(qū)”是大腦皮質(zhì)的一個(gè)內(nèi)褶區(qū)，在“側(cè)腦室”底部繞“脈絡(luò)膜裂”形成一弓形隆起，它由兩個(gè)扇形部分所組成，有時(shí)將兩者合稱海馬結(jié)構(gòu)。第二十八頁，共五十五頁，2022年，8月28日依據(jù)細(xì)胞形態(tài)及皮質(zhì)發(fā)育的差異，海馬被分為CA1、CA2、CA3及、CA4，4個(gè)扇形區(qū)。它們屬于古皮質(zhì)，有分子層、錐形細(xì)胞層（海馬）及顆粒細(xì)胞層（齒狀回）三層。海馬結(jié)構(gòu)參與海馬回路的構(gòu)成，該環(huán)路與情感，學(xué)習(xí)和記憶等高級(jí)神經(jīng)活動(dòng)有關(guān)。第二十九頁，共五十五頁，2022年，8月28日第三十頁，共五十五頁，2022年，8月28日第三十一頁，共五十五頁，2022年，8月28日第三十二頁，共五十五頁，2022年，8月28日海馬結(jié)構(gòu)接受多途徑的傳入信息，其傳入纖維主要來自內(nèi)嗅區(qū)、梨狀區(qū)和杏仁復(fù)合核，其次是來自隔區(qū)、藍(lán)斑、縫隙背核、上中央核和小腦頂核。第三十三頁，共五十五頁，2022年，8月28日海馬有兩個(gè)主要的傳出通路，即CA3區(qū)神經(jīng)元軸突通過海馬傘或海馬穹隆到達(dá)邊緣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，CA1區(qū)神經(jīng)元軸突通過海馬穹隆和海馬槽到達(dá)其他皮層區(qū)，同時(shí)兩側(cè)海馬通過前后海馬連合而相互聯(lián)系。海馬的傳出纖維實(shí)際上可通過丘腦、下丘腦、中隔和其他邊緣皮層區(qū)的中繼核而投射到整個(gè)大腦皮層。第三十四頁，共五十五頁，2022年，8月28日第三十五頁，共五十五頁，2022年，8月28日在海馬腦薄片上發(fā)現(xiàn)存在三突觸回路，組成三突觸回路的突觸結(jié)構(gòu)具有高度的可塑性，它們能夠按通過該回路的動(dòng)作電位性質(zhì)而改變突觸連接的增益或強(qiáng)度。高頻動(dòng)作電位放電活動(dòng)（8～100Hz）可引起突觸強(qiáng)度的持久增加，這一效應(yīng)稱長時(shí)程增強(qiáng)（LTP），而低頻活動(dòng)（0.1～3Hz）則引起突觸強(qiáng)度的持久降低，即長時(shí)程抑制（LTD）。這種長時(shí)程（數(shù)小時(shí)～數(shù)天）改變突觸強(qiáng)度的特性被認(rèn)為是海馬突觸可塑性的表現(xiàn)，也是學(xué)習(xí)與記憶的基礎(chǔ)。第三十六頁，共五十五頁，2022年，8月28日杏仁復(fù)合體

（amygdaloidcomplex）呈杏仁狀，是基底核的一部分，位于側(cè)腦室下角前端的上方，海馬旁回溝的深面，與尾狀核的末端相連。是邊緣系統(tǒng)的皮質(zhì)下中樞，有調(diào)節(jié)內(nèi)臟活動(dòng)和產(chǎn)生情緒的功能。第三十七頁，共五十五頁，2022年，8月28日

邊緣系統(tǒng)的主要部分環(huán)繞大腦兩半球內(nèi)側(cè)形成一個(gè)閉合的環(huán)，故此得名。邊緣系統(tǒng)內(nèi)部互相連接與神經(jīng)系統(tǒng)其他部分也有廣泛的聯(lián)系。它參與感覺、內(nèi)臟活動(dòng)的調(diào)節(jié)并與情緒、行為、學(xué)習(xí)和記憶等心理活動(dòng)密切相關(guān)。第三十八頁，共五十五頁，2022年，8月28日邊緣系統(tǒng)的功能主要有：①邊緣系統(tǒng)與內(nèi)臟活動(dòng)。邊緣系統(tǒng)具有調(diào)節(jié)內(nèi)臟活動(dòng)的功能。如刺激哺乳動(dòng)物邊緣系統(tǒng)環(huán)路的后眶回、扣帶回、島葉、顳極梨狀皮層、后海馬皮層等部都可以出現(xiàn)呼吸、心血管和其他內(nèi)臟活動(dòng)的變化。邊緣系統(tǒng)的許多部位，還接受內(nèi)臟神經(jīng)傳入的沖動(dòng)。在正常情況下，這種傳入沖動(dòng)對(duì)于邊緣系統(tǒng)調(diào)節(jié)內(nèi)臟活動(dòng)具有重要意義。邊緣系統(tǒng)內(nèi)的一些神經(jīng)元，本身就是敏感的感受器。這些感受裝置對(duì)于調(diào)節(jié)動(dòng)物的體溫、消化液的分泌以及進(jìn)食活動(dòng)都有作用。第三十九頁，共五十五頁，2022年，8月28日②邊緣系統(tǒng)與感覺功能。電刺激外周神經(jīng)，可以引起邊緣系統(tǒng)相應(yīng)部位電活動(dòng)變化。高等哺乳動(dòng)物邊緣系統(tǒng)許多部位都接受外周及內(nèi)臟的傳入沖動(dòng)。這些傳入沖動(dòng)可能對(duì)海馬結(jié)構(gòu)等邊緣系統(tǒng)部分的神經(jīng)元產(chǎn)生調(diào)制性影響，從而影響情緒變化和學(xué)習(xí)與記憶功能。刺激邊緣系統(tǒng)某些部位可以影響痛閾，甚至可以阻斷感覺信息在中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)的傳遞。第四十頁，共五十五頁，2022年，8月28日③邊緣系統(tǒng)與情緒。在整個(gè)邊緣系統(tǒng)中，下丘腦有些部位的活動(dòng)與情緒反應(yīng)關(guān)系較為密切。在情緒發(fā)生的過程中，下丘腦的活動(dòng)具有重要意義，但必須有大腦皮層參與。④邊緣系統(tǒng)與睡眠。邊緣系統(tǒng)中的后眶回、副嗅皮層、視前區(qū)以及下丘腦前部統(tǒng)稱基底前腦區(qū)。很早就發(fā)現(xiàn)當(dāng)使用電流刺激這一區(qū)域時(shí)，動(dòng)物出現(xiàn)睡眠反應(yīng)。如果損毀基底前腦區(qū)，會(huì)導(dǎo)致睡眠失調(diào)。第四十一頁，共五十五頁，2022年，8月28日嗅覺通路2004年度諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)?wù)?，美國科學(xué)家Axel和Buck開拓性的工作闡明了人類嗅覺系統(tǒng)的工作方式。第四十二頁，共五十五頁，2022年，8月28日理查德·阿克塞爾，1946年7月2日生于美國紐約。1967年在美國哥倫比亞大學(xué)獲得學(xué)士學(xué)位，1970年取得美國約翰斯·霍普金斯大學(xué)醫(yī)學(xué)博士學(xué)位，現(xiàn)就職于美國哥倫比亞大學(xué)霍華德·休斯醫(yī)學(xué)研究所，任生物化學(xué)、分子生物物理學(xué)和病理學(xué)教授。第四十三頁，共五十五頁，2022年，8月28日其研究發(fā)現(xiàn)：在鼻腔上部嗅覺區(qū)域，分布著一個(gè)以前不為人知的基因家族，由約1000種不同的基因組成。它們相應(yīng)地產(chǎn)生了1000種不同類型的嗅覺受體（olfactoryreceptors,ORs）,每種刺激物或單一嗅質(zhì)（odorant)均對(duì)應(yīng)一種特異組合的“感受器編碼”。不同物質(zhì)因含有的不同氣味能刺激多個(gè)不同ORs的活動(dòng)而表現(xiàn)出特異性，如這1000個(gè)ORs的不同排列組合，使我們能覺察到的氣味總數(shù)大得驚人。第四十四頁，共五十五頁，2022年，8月28日不同氣味的編碼識(shí)別模式(引自Axel)第四十五頁，共五十五頁，2022年，8月28日第四十六頁，共五十五頁，2022年，8月28日脊椎動(dòng)物的嗅覺感受器通常位于鼻腔內(nèi)由支持細(xì)胞、嗅細(xì)胞和基細(xì)胞組成的嗅上皮中。在嗅上皮中，嗅覺細(xì)胞的軸突形成嗅神經(jīng)。嗅束膨大呈球狀，位于每側(cè)腦半球額葉的下面；嗅神經(jīng)進(jìn)入嗅球。嗅球和端腦是嗅覺中樞。第四十七頁，共五十五頁，2022年，8月28日嗅細(xì)胞是鼻腔的嗅區(qū)粘膜的一種特殊的感覺性上皮細(xì)胞。嗅細(xì)胞為棱形雙極細(xì)胞，每個(gè)細(xì)胞表面為細(xì)長的嗅毛，突出于嗅區(qū)粘膜上皮細(xì)胞表面，而細(xì)胞的另一端為中央突，常匯成多數(shù)細(xì)微的嗅絲，組成嗅神經(jīng)通向顱內(nèi)。這些細(xì)胞的特殊結(jié)構(gòu)，是嗅覺功能的重要組成部分。第四十八頁，共五十五頁，2022年，8月28日近年的研究發(fā)現(xiàn)人類大約有1000多種氣味受體基因，占人類基因組的3~5％。而氣味受體有347種，這是因?yàn)橛?0％是無功能的假基因。小鼠有大約1500種氣味受體基因，編碼大概相同多的或少一些的氣味受體。這些基因占小鼠基因組的3％~5％，大概有20％左右的假基因。由此可見，小鼠的氣味受體比人類的要多，這可以解釋為什么小鼠的嗅覺比人類靈敏。第四十九頁，共五十五頁，2022年，8月28日第五十頁，共五十五頁，2022年，8月28日嗅覺比視覺記憶更長久，視覺記憶在幾天甚至幾小時(shí)內(nèi)就可能淡化，而產(chǎn)生的嗅覺卻能令人記憶長久。有時(shí)在某種特殊氣味刺激下，人們記憶的閘門會(huì)突然打開。第五十一頁，共五十五頁，2022