脑机启侦|原型设备通过训练大脑感知气味来恢复丧失的嗅觉

失去嗅觉的人们迎来了新的希望。科学家们成功测试了一种突破性设备，它能够帮助人们重新检测气味的存在。这套创新系统的逻辑并不是“恢复嗅觉功能本身”，而是更具革命性的：通过将气味转化为鼻腔中的触觉样感觉，让大脑重新学会“理解”气味。换句话说，设备不是让人“闻到”气味，而是让人“大脑重新建立一种气味的替代信号”。这意味着，即使嗅觉细胞永久受损，人类仍有机会通过其他神经通路恢复某种形式的气味感知。

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嗅觉丧失：一个长期被忽视的巨大公共健康难题

嗅觉缺失或嗅觉减退影响着全球约 20% 的人口，其背后的原因包括病毒感染（例如 COVID-19）、脑外伤、药物损伤、神经退行性疾病或鼻部结构异常。
嗅觉丧失不仅影响食欲和生活质量，还会削弱危险感知（煤气泄漏、变质食物、火灾烟雾），并与抑郁风险升高密切相关。

与失明可用视觉假体、失聪可用人工耳蜗不同，人类从未拥有任何用于恢复嗅觉的人工植入物或神经设备。嗅觉极其复杂——上千种气味受体、非线性组合编码，因此长期被认为“几乎不可能人工替代”。

这项新研究正是朝着解决这一“最后一个感官障碍”迈出的第一步。

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工作原理

该设备背后的团队在《科学进展》（Science Advances ）杂志上发表论文，详细介绍了他们的研究成果。他们开发了一种系统，利用人工鼻（电子鼻）捕捉气味，并将这些化学信息转化为特定的数字代码。然后，该代码通过放置在鼻中隔（分隔两个鼻孔的壁）上的鼻内电刺激器（一个小型磁性夹子）传递，从而刺激三叉神经。

一旦受到电脉冲触发，人们就会将这种信号感知为一种独特的感觉。他们实际上并不是在闻气味，而是他们的大脑正在学习将这种独特的感觉与特定的气味联系起来，以便区分不同的气味。

这项技术背后的概念被称为感觉替代，即利用功能正常的感官来传递受损感官的信息。鼻腔内有两个感觉系统：嗅觉系统负责嗅觉，三叉神经系统负责温度、触觉和刺激感。在这项研究中，该装置利用三叉神经来传递嗅觉神经无法再传递的信息。

研究人员在论文中写道：“这种替代方法虽然不能让患者闻到真实的气味，但它是我们未来可以想象提供给患者的真正意义上的第一个替代解决方案。”

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试验成功

实验 1 中的心理物理反应

研究人员在四项实验中，对65名受试者（13名嗅觉正常者和52名嗅觉丧失者）进行了创新测试。所有受试者都能检测到气味分子，且大多数人能够区分两种不同的气味。该设备对嗅觉丧失者的效果与对健康人的效果一样好，这意味着三叉神经系统对所有人来说都是传递编码信号的可靠通路。

这项研究仍处于早期阶段。研究人员下一步的工作包括增加测试的气味种类和刺激模式，并将实验室原型转化为可穿戴的微型设备，供日常使用。

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对BCI的启示

这项研究之所以对脑机接口（BCI）领域具有重要意义，是因为它首次以实验证据证明：即便原本负责处理气味的嗅觉系统完全失效，大脑依然能够通过另一条神经通路——三叉神经系统——学习并理解一种全新的“人工感觉语言”。这意味着，BCI 技术未来不必再拘泥于模仿生物系统本身的编码方式，而是可以设计一种稳定、可训练、可感知的替代信号，让大脑自行完成解读与重组，从而建立新的感官通路。

传统 BCI 更强调“读取或写入真实神经信号”，而这项研究表明，大脑对人工信号的可塑性远超预期：三叉神经这种本不负责嗅觉的系统，在持续训练下竟然能够承载“气味信息”，并与大脑构建新的关联。对于未来的脑机接口来说，这意味着输入端可以更加多样，不再局限于与受损系统一一对接，而是可以从皮肤刺激、温度信号、机械触觉、甚至化学／电刺激等多种途径创造新的感官映射。换句话说，大脑愿意学习任何一致、可区分、可训练的模式，这为“人工嗅觉假体”“新型感官增强”“跨模态感知构建”提供了强有力的神经科学依据，也让我们得以重新想象未来脑机接口的可能性：它们不仅能恢复失去的功能，还能为人类带来以前不存在的感官维度。

部分来源：Medical Press

论文来源：DOI:10.1126/sciadv.adu7926