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人工耳蜗可以把声音转化为大脑可以理解的电信号。

当 斯 科 特 · 穆 尔 黑 德(ScottMoorehead)说他没有嗅觉时,别人通常都会开玩笑说他简直太幸运了,闻不到尿不湿和放屁的味道。“那些玩笑是很幽默,”穆尔黑德带着一丝讽刺地说。但是,当遭遇天然气泄漏或者食物烧焦时,缺乏嗅觉也会使他面临危险。他怕自己有体味,不得不更频繁地洗澡。他曾经还热衷于分辨葡萄酒中不同的香气,现在也只好放弃。

自从6年前因脑震荡失去嗅觉,穆尔黑德一直为此所困。他说, “一想到再也闻不到妻子和孩子的味道,就很难过”。虽然在通常情况下,控制嗅觉的神经可以在受伤后重建——它们是已知唯一可以快速再生的神经元,但穆尔黑德的病情太严重了,他现在患有嗅觉障碍,已经完全丧失了嗅觉。目前,他参与了一项由弗吉尼亚联邦大学医学院和哈佛大学医学院联合开展的项目,这个项目希望开发一种半植入式设备,帮助脑损伤患者辨别日常气味。

乔尔 · 梅因兰(Joel Mainland,费城莫奈尔化学感官中心的嗅觉神经科学家,并未参与此研究)表示,与嗅觉相关的研究要比视觉及听觉研究滞后数十年,而且这方面的研究经费也更少。其实嗅觉涉及大量感官元件,视觉只需要解读3种受体输入的信息,味觉是40种,而嗅觉则高达400种。

令人惊讶的是,遭遇嗅觉受损问题的患者还不少。一份调查显示, 在40岁及以上的美国成年人中,有23%的人嗅觉受损。而在80岁及以上的人群中,则高达62.5%。理查德·科斯坦佐(RichardCostanzo,弗吉尼亚联邦大学教授,上述研究项目的负责人之一,有数十年研究嗅觉的经验)表示,受伤、慢性鼻窦问题、遗传或衰老等问题,都有可能使嗅觉受损。他还说,我们常常忽略嗅觉,但它对味觉有辅助作用,一旦失去嗅觉,很有可能面临营养不良或者社交孤立的风险。梅因兰表示,目前的确有一些疗法有助于恢复嗅觉,比如嗅觉训练。在嗅觉训练中,患者需要重复接触某些气味,尽可能尝试识别它们。还有一些针对特定疾病的治疗方法,比如由慢性鼻窦炎等疾病引发的嗅觉丧失。但是,像穆尔黑德这类遭遇严重损伤的患者,这些方法都不管用。

像所有感官一样,嗅觉的实现需要分很多个步骤。气味分子从鼻腔或口腔进入体内后,需要穿过一层粘液才能与嗅觉受体结合。然后,嗅觉神经元会发出电信号,传输至大脑嗅球中的特定部位。埃里克 · 霍尔布鲁克(EricHolbrook )是美国马萨诸塞五官科医院(Massachusetts Eye and EarHospital)的鼻科主任,同时也是哈佛大学医学院的助理教授。他表示,对于不同的气味分子,神经元会有不同的响应。虽然一个神经元可能对多种化学物质作出响应,但还是具有一定的特异性。

霍尔布鲁克正与弗吉尼亚联邦大学的研究人员合作,试图寻找一种可以刺激大脑嗅球的方式,以此触发嗅觉。就像帮助患者恢复部分听力的人工耳蜗一样,他们希望研制出一套可以恢复嗅觉的电子设备。人工耳蜗可以把声音转化为大脑可以理解的电信号,而这个团队也希望把气味分子的刺激转化成一种可用的电信号。在国际过敏与鼻科学论坛(International Forumof Allergy & Rhinology)上,霍尔布鲁克发表了一项研究。他发现,用特定的电流刺激鼻腔和鼻窦,可以使健康的人“闻”到某种不存在的气味。

一般情况下,人工耳蜗包括两个部分,一个在耳后佩戴的体外配件(由一个麦克风和微处理器组成),和一个植在皮肤下的体内配件。体外的配件主要负责收集和处理声音,并将信号传导至体内配件,体内配件则会刺激耳蜗(将震动转为电信号的器官)内的神经。 科斯坦佐说,他们的团队设计了一种原理相似的设备,可以佩戴在鼻下或者眼镜上。这套设备包括一个气味传感器和配套的外置微处理器,还有一个可以刺激嗅球不同区域的内置配件。

丹尼尔 · 科埃略(Daniel Coelho)是弗吉尼亚联邦大学的人工耳蜗外科医生,他正与科斯坦佐合作。科埃略表示,为了区分足够多的气味,研究人员们必须继续改进传感器。目前,他们正在想办法缩小“电子鼻”的体积,用来识别爆炸物和腐坏的食物。除此之外,他们还需要确定安全的手术植入方式,以便植入的设备可以正常刺激大脑,让使用者感受到不同的味道。

研发嗅觉植入设备可能需要很多年的时间,但并非不可实现。科埃略说: “这个方法十分直观,我们并没有发明什么新东西。”研究团队的精力主要就是花在以全新的方式整合现有的技术。

梅因兰是在教6岁的儿子骑车时受伤的,他从滑板上摔了下来。他对完全恢复嗅觉并不乐观,但他没有舍弃这个项目,他希望通过参与这个项目帮助其他人。他说 :“显然,这很痛苦,但这就是我该做的。”

翻译:马晓彤

转自http://www.kexueren.com.cn/13296.html



梅森: 比起任何特殊的科学理论来,对人类的价值观影响更大的恐怕还是科学的方法。  
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共 0 个关于模拟人工耳蜗,人类有望重建嗅觉的回复 最后回复于2019-7-10 10:11:51

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