嗅覺和情緒

黃雪琨周文豪楊欽泰

嗅覺（Olfactory,Sensation）是人類重要的特殊感覺之一，屬于化學(xué)感覺。嗅覺信息即嗅質(zhì)（odorant），又稱氣味分子，是能引起氣味感知的易于揮發(fā)的小分子化合物。吸氣時(shí)，嗅質(zhì)隨著吸入的空氣進(jìn)入鼻腔（鼻前通路）；進(jìn)食時(shí)，食物所釋放的嗅質(zhì)則隨著呼出的空氣從口腔進(jìn)入鼻腔（鼻后通路），這兩種方式都能有效地誘發(fā)嗅覺反應(yīng)[1]。嗅覺反應(yīng)是由于氣味分子與嗅覺受體結(jié)合，將氣味信息傳遞到嗅球，并逐級(jí)傳遞到大腦皮層而產(chǎn)生。人類的嗅覺系統(tǒng)在氣味辨別方面非常出色，可以區(qū)分幾乎所有的氣味，尤其對(duì)一些氣味比嚙齒動(dòng)物和狗更敏感。人類嗅覺能力隨年齡、性別和發(fā)育階段等因素而變化[2，3]。

嗅覺作為唯一一種大腦直接與外部環(huán)境相聯(lián)系的感覺，不僅在母乳喂養(yǎng)、尋找食物、預(yù)測(cè)威脅、調(diào)節(jié)人際關(guān)系等方面具有重要作用，同時(shí)也影響個(gè)體的情緒。情緒（emotion）的定義尚存爭(zhēng)議，目前比較通用的情緒定義為：“情緒是一種普遍的、對(duì)于外部事件的功能性反應(yīng)，它暫時(shí)地整合生理、認(rèn)知、現(xiàn)象學(xué)以及行為等渠道，以便對(duì)當(dāng)前情境做出一種增強(qiáng)適應(yīng)性、塑造環(huán)境的回應(yīng)”。人類的基本情緒包括高興、憤怒、驚訝、厭惡、悲傷和害怕[4]。情緒在人類生活中起重要作用，影響著人類的決策、行為、記憶等。情緒處理與嗅覺處理的腦區(qū)密切相關(guān)，嗅覺障礙和情緒障礙疾病之間也存在密切關(guān)系。本文根據(jù)嗅覺和情緒相關(guān)性的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，旨在深入了解嗅覺和情緒之間的相互影響。

1 嗅覺系統(tǒng)

嗅覺系統(tǒng)包括嗅上皮、嗅球和嗅皮質(zhì)。嗅上皮包括黏膜層和固有層，嗅黏膜是由嗅覺感受神經(jīng)元（嗅神經(jīng)元）、支持細(xì)胞和基底細(xì)胞、微絨毛細(xì)胞組成，其中嗅神經(jīng)元就是嗅覺感受器。嗅黏膜上隨機(jī)分布著不同種類的嗅神經(jīng)元，每類嗅神經(jīng)元表達(dá)同一種嗅覺受體。這些嗅覺受體可以與氣味分子進(jìn)行特異性結(jié)合，產(chǎn)生換能作用，從而有針對(duì)性地將外界化學(xué)刺激轉(zhuǎn)化為動(dòng)作電位，傳導(dǎo)至下游神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以一種復(fù)雜的時(shí)空方式進(jìn)行編碼，形成嗅覺反應(yīng)。人類的嗅覺受體約有450多種，一種嗅覺受體可以對(duì)不同氣味分子中相同的特定部分化學(xué)特征產(chǎn)生反應(yīng)，而一種氣味分子則可以激活編碼其多種化學(xué)特征的不同的嗅覺受體。嗅神經(jīng)元為雙極神經(jīng)元，其樹突側(cè)有嗅泡，軸突由嗅鞘細(xì)胞包繞，匯聚成嗅絲穿過篩孔進(jìn)入嗅球[3，5]。

嗅球是嗅覺信息的重要中轉(zhuǎn)站，位于篩板上方的前顱底，嗅球由6層同心結(jié)構(gòu)組成，由外到內(nèi)依次為嗅神經(jīng)層、嗅小球?qū)?、外叢層、僧帽?xì)胞層、內(nèi)叢層，顆粒細(xì)胞層。嗅球包含3種神經(jīng)元：僧帽細(xì)胞、叢狀細(xì)胞和顆粒細(xì)胞。僧帽細(xì)胞和叢狀細(xì)胞是嗅球上主要的二級(jí)神經(jīng)元，該細(xì)胞的軸突以嗅束的方式投射到初級(jí)嗅皮質(zhì)即梨狀皮層和內(nèi)嗅皮層等。嗅皮質(zhì)包括初級(jí)嗅皮質(zhì)：前嗅核、梨狀皮層、杏仁核及內(nèi)嗅皮層，次級(jí)嗅皮質(zhì)：眶額葉皮質(zhì)、內(nèi)側(cè)顳葉、扣帶回、海馬、下丘腦、背內(nèi)側(cè)丘腦[5]。

嗅覺加工過程可分為初級(jí)和高級(jí)階段。初級(jí)階段由嗅覺神經(jīng)元上的嗅覺受體與相應(yīng)氣味分子接觸，將化學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，通過嗅神經(jīng)匯聚至嗅球處的嗅小球內(nèi);嗅覺初級(jí)階段包括嗅覺的敏感性及閾值，也稱為嗅覺的外周水平。嗅覺信號(hào)通過神經(jīng)元直接投射至前嗅核、梨狀皮層、杏仁核及內(nèi)嗅皮層等皮質(zhì)或皮質(zhì)下結(jié)構(gòu)；再由上述腦區(qū)發(fā)出次級(jí)投射，與眶額葉皮質(zhì)、海馬、內(nèi)側(cè)顳葉、扣帶回等區(qū)域建立聯(lián)系，該過程為嗅覺的高級(jí)處理階段，包括對(duì)氣味的識(shí)別和命名能力、嗅覺熟悉度、愉快度，即嗅覺功能的中樞水平[6]。

嗅覺障礙是指在氣味感受、傳導(dǎo)及信息分析整合過程中，嗅覺通路各環(huán)節(jié)發(fā)生器質(zhì)性和（或）功能性病變，導(dǎo)致的氣味感知異常。嗅覺障礙包括嗅覺定量障礙及定性障礙，前者包括嗅覺減退、嗅覺喪失（失嗅）和嗅覺過敏，后者包括嗅覺倒錯(cuò)和幻嗅。嗅覺減退是指對(duì)氣味感受、識(shí)別、辨別能力下降。嗅覺喪失是指不能感知任何性質(zhì)的氣味。嗅覺過敏是指對(duì)一種或多種氣味異常敏感。嗅覺倒錯(cuò)是指對(duì)氣味性質(zhì)感知的扭曲。幻嗅是指在沒有氣味刺激時(shí)產(chǎn)生的虛幻的氣味感知[7]。

2 嗅覺和情緒相關(guān)的解剖學(xué)基礎(chǔ)

參與嗅覺信號(hào)加工的中樞結(jié)構(gòu)主要包括杏仁核、海馬、眶額皮層、腦島和扣帶回，這些結(jié)構(gòu)也與情緒信號(hào)加工密切相關(guān)。杏仁核負(fù)責(zé)加工氣味的效價(jià)和強(qiáng)度，同時(shí)也是情緒加工的樞紐，能夠迅速探測(cè)不同感覺通道攜帶的情緒性信號(hào)，特別是對(duì)生存具有重要意義的威脅和恐懼信號(hào)。海馬與杏仁核協(xié)同編碼氣味的情緒效價(jià)，形成情緒記憶，在個(gè)體回憶對(duì)自身有重要意義的氣味時(shí)，海馬表現(xiàn)出明顯的激活，它也高度參與了與嗅覺無關(guān)的自傳體回憶的形成和提取。在嗅覺線索的引導(dǎo)下，所提取的記憶往往時(shí)間上更久遠(yuǎn)，內(nèi)容上也更情緒化?？纛~皮質(zhì)與杏仁核間存在大量的雙向神經(jīng)聯(lián)結(jié)，在氣味的效價(jià)特征、辨識(shí)與記憶中扮演關(guān)鍵角色；眶額皮質(zhì)對(duì)于加工在特定情境中行為產(chǎn)生的獎(jiǎng)懲尤為重要，它與情緒背景下的自主神經(jīng)系統(tǒng)反應(yīng)以及決策過程中的情緒因素緊密相關(guān)。此外，腦島對(duì)正性和負(fù)性的嗅覺刺激都反應(yīng)，尤其對(duì)厭惡性氣味產(chǎn)生明顯激活；而腦島也參與了厭惡情緒的加工，并在評(píng)估情緒狀態(tài)中負(fù)責(zé)整合身體感覺?？蹘Щ匚挥诖竽X半球內(nèi)側(cè)面，愉悅氣味引起前扣帶回的激活，前扣帶回參與評(píng)估注意力分散，構(gòu)成情感維度如分離或排斥狀況下的社會(huì)憂慮?？傊?fù)責(zé)加工情緒信息的腦區(qū)與負(fù)責(zé)加工嗅覺信息的腦區(qū)有很大重疊，這些腦區(qū)同時(shí)處理其他感官傳遞的情緒性信號(hào)，為嗅覺和情緒的相互作用提供了基礎(chǔ)[8]。

3 嗅覺與情緒的相互影響

嗅覺對(duì)情緒的影響非常明顯。Philpott CM等[9]對(duì)英國(guó)496例嗅覺障礙患者進(jìn)行問卷調(diào)查，發(fā)現(xiàn)43%有抑郁，45%有焦慮，57%有孤獨(dú)感。Schienleet等[10]證實(shí)嗅覺減退或嗅覺喪失患者不良情緒明顯高于嗅覺正常者。Ille R等[11]發(fā)現(xiàn)失嗅或嗅覺減退者，對(duì)變質(zhì)食物的厭惡感降低，但對(duì)不良衛(wèi)生的厭惡感增加，尤其男性更加明顯。嗅覺減退的男性，對(duì)自身的厭惡感也增加[12]。Croy I等[13]研究發(fā)現(xiàn)嗅覺正常的男性感知厭惡程度低于女性，而嗅覺減退男性的感受厭惡程度與嗅覺敏感性之間存在著特定的關(guān)系，嗅覺敏感度高的男性報(bào)告比女性參與者的厭惡程度高，而嗅覺敏感度低的男性報(bào)告的厭惡程度明顯低于女性。嗅覺敏感性高可促進(jìn)個(gè)體對(duì)潛在致病威脅的感知，厭惡成為回避疾病發(fā)生的一種進(jìn)化功能。而Lemogne C等[14]研究認(rèn)為先天性或獲得性嗅覺障礙患者對(duì)厭惡和感受恐懼的程度與正常人相似，可能嗅覺障礙者不能通過嗅覺感知危險(xiǎn)環(huán)境，因此通過其它方式比如視覺或聽覺補(bǔ)償這種能力。

Han P等[15]利用功能性核磁共振成像（fMRI）對(duì)17名獲得性嗅覺喪失患者和23名年齡和性別匹配的嗅覺正常者的神經(jīng)活動(dòng)進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，同時(shí)予觀看情緒化和中性的圖片。嗅覺喪失患者對(duì)情緒圖片表現(xiàn)出右海馬腦的反應(yīng)降低。健康受試者海馬和腦島的激活與嗅球體積呈正相關(guān)。結(jié)果表明嗅覺喪失患者的情緒神經(jīng)處理被影響，嗅覺障礙引起中樞情緒處理減少，嗅覺在情緒處理中起重要作用。

嗅覺信息即氣味分子可通過基因指定的受體被投射到嗅球中相應(yīng)的嗅小球，后者直接投射到梨狀皮質(zhì)和杏仁核。梨狀皮質(zhì)和杏仁核都投射到眶額皮質(zhì)、海馬，一起參與情感和聯(lián)想學(xué)習(xí)，參與包括情景記憶在內(nèi)的長(zhǎng)期記憶。有證據(jù)表明，一些氣味可以調(diào)節(jié)情緒和認(rèn)知，比如橘子氣味可以減少焦慮情緒，增加積極情緒。日本雪松木揮發(fā)油的氣味對(duì)嗅覺進(jìn)行刺激可以使情緒放松，有助于維護(hù)心理健康[16，17]。城市環(huán)境中的氣味，如蠟燭/蜜蜂蠟和夏季空氣與幸福感相關(guān)，而燃燒的氣味和嘔吐物與厭惡感有獨(dú)特的關(guān)聯(lián)[18]。

情緒也影響嗅覺的感知。Flohr EL等[19]研究31名健康受試者在悲傷狀態(tài)對(duì)嗅覺過程調(diào)節(jié)作用。兩部電影分別在兩天內(nèi)放映，引發(fā)了一種悲傷的情感狀態(tài)后，用不愉快的（硫化氫：“臭雞蛋”）或愉快的（苯乙醇：“玫瑰”）氣味刺激后記錄化學(xué)感覺誘發(fā)電位。誘發(fā)悲傷情感狀態(tài)后，N1和P2峰的延遲時(shí)間較長(zhǎng)。此外，當(dāng)被不愉快的氣味刺激時(shí)，悲傷的情感狀態(tài)下的振幅較低。因此在悲傷的情感狀態(tài)下，嗅覺輸入的處理被減少，嗅覺敏感性降低。厭惡和恐懼可通過降低嗅覺閾值以促進(jìn)個(gè)體檢測(cè)到威脅，從而遠(yuǎn)離有潛在危險(xiǎn)的環(huán)境[20]。Pollatos等[21]發(fā)現(xiàn)消極情緒降低嗅覺敏感性，且對(duì)中性氣味評(píng)估愉悅度更加降低且強(qiáng)度更高；積極情緒對(duì)中性氣味評(píng)估的愉悅度增高

Chen等[22]利用電影片段激發(fā)被試者不同的情緒狀態(tài)后進(jìn)行嗅覺檢測(cè)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)神經(jīng)質(zhì)和焦慮可以調(diào)節(jié)嗅覺強(qiáng)度和反應(yīng)時(shí)間，神經(jīng)質(zhì)/焦慮的個(gè)體對(duì)愉快和不愉快的氣味都更敏感。焦慮狀態(tài)下對(duì)愉快氣味識(shí)別能力下降，對(duì)不愉快氣味識(shí)別能力提高[23]。Krusemark EA等[24]采用功能性磁共振成像（fMRI）研究情緒狀態(tài)對(duì)嗅覺感知的影響，也證實(shí)焦慮狀態(tài)對(duì)中性氣味感受為不愉快氣味，伴隨著嗅覺皮質(zhì)（梨狀皮層和眶額前葉）和情緒相關(guān)的前扣帶回皮質(zhì)對(duì)這些氣味的反應(yīng)增強(qiáng)，同時(shí)杏仁核與次級(jí)嗅覺皮質(zhì)層之間的傳入或傳出的聯(lián)系也加強(qiáng)。提示在消極情緒狀態(tài)下過度的情緒-嗅覺相互作用會(huì)使無害的氣味變得令人厭惡，環(huán)境壓力感受不斷上升，從而導(dǎo)致焦慮和抑郁。

4 抑郁癥與嗅覺

抑郁癥是臨床上常見的精神障礙，其主要特征為顯著并持久的思維遲滯、情緒低落，并伴有認(rèn)知功能損害和意志活動(dòng)減弱，屬于情感性精神障礙的一種臨床類型，是一種慢性致殘性疾病，發(fā)病率非常高，全球范圍內(nèi)影響超過3.5億人，嚴(yán)重影響著患者的生活和工作。抑郁癥對(duì)社會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，包括治療和工作場(chǎng)所相關(guān)費(fèi)用，在美國(guó)估計(jì)每年的費(fèi)用為2105億美元。此外，每年死于自殺的人數(shù)中，約23%的自殺者為抑郁癥患者。根據(jù)世界衛(wèi)生組織預(yù)測(cè)，到2020年抑郁癥將是全世界第二大致殘?jiān)颍瑑H次于缺血性心臟病。抑郁癥的發(fā)病機(jī)制尚未明確，已有證據(jù)認(rèn)為抑郁癥產(chǎn)生與控制情緒的大腦皮層和邊緣系統(tǒng)的改變有關(guān)[25，26]。

抑郁癥引起如杏仁核、海馬、扣帶回、腦島、眶額皮質(zhì)等大腦區(qū)域改變，這些區(qū)域也參與嗅覺感知[27]。抑郁癥患者在接受抗抑郁治療前，fMRI顯示嗅覺相關(guān)的次級(jí)嗅皮質(zhì)如丘腦、島葉、左側(cè)眶額葉對(duì)氣味刺激激活減弱，嗅覺功能下降，嗅覺誘發(fā)電位P2的激活減弱、潛伏期延長(zhǎng)；治療后，抑郁障礙患者的嗅覺功能、嗅覺誘發(fā)電位及fMRI與正常對(duì)照組的差異消失[28]。

在動(dòng)物模型中，大鼠雙側(cè)嗅球切除后，其行為表現(xiàn)、神經(jīng)遞質(zhì)改變、內(nèi)分泌和免疫變化都與抑郁癥模型非常相似，這些癥狀可以通過抗抑郁治療而逐漸緩解，提示嗅覺神經(jīng)通路異常與抑郁癥狀相關(guān)[29]。Hur K等[30]調(diào)查了5275名年齡≥40歲的成人，進(jìn)行嗅覺和味覺問卷以及抑郁癥評(píng)估。結(jié)果發(fā)現(xiàn)氣味和味覺改變的患病率分別為23.0%（95%CI:20.7～25.3%）和11.9%。（95%置信區(qū)間：10.7%～13.1%）。在符合重度抑郁癥標(biāo)準(zhǔn)的患者中，氣味和味覺改變的患病率分別為39.8%（95%CI:33.4%～46.1%）和23.7%（95%CI:18.7%～28.7%）。40～65歲的嗅覺變化與抑郁癥之間有強(qiáng)烈關(guān)聯(lián)性，提示嗅覺變化可以作為篩查抑郁癥指標(biāo)之一。

抑郁癥的發(fā)作期降低嗅覺敏感性，反復(fù)發(fā)作的抑郁癥降低嗅覺識(shí)別能力[31]。Khil L等[32]對(duì)728例抑郁癥患者和555名正常人群的研究顯示，復(fù)發(fā)性抑郁障礙患者較首發(fā)抑郁障礙患者嗅覺識(shí)別障礙的發(fā)生率更高，首發(fā)抑郁障礙患者漢密爾頓抑郁量表評(píng)分每增加1分，其嗅覺命名障礙發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)增加7%。頭部MIR顯示抑郁癥患者的嗅球體積比對(duì)照組減小，左側(cè)嗅溝深度低于對(duì)照組。抑郁癥較小的嗅球體積、較低的嗅溝深度與嗅覺喪失或嗅覺減退有關(guān)，且嗅球體積與嗅覺敏感性呈正相關(guān)，與抑郁癥狀嚴(yán)重程度呈負(fù)相關(guān)[33，34]。Rottstadt F等[35]也證實(shí)抑郁癥患者比健康者的嗅球體積減少17%，嗅球體積減少和腦島、顳上回、杏仁核的體積減少相關(guān)。抑郁癥患者的嗅球體積減小導(dǎo)致神經(jīng)嗅覺輸入減少，使腦島和顳上回的體積減少，嗅覺敏感性、識(shí)別能力降低。因此，嗅球體積可能為抑郁癥易感性的一個(gè)因素。

Kohli P等[36]利用3個(gè)在線數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)嗅覺和抑郁相關(guān)研究進(jìn)行了系統(tǒng)的文獻(xiàn)綜述，結(jié)合兩個(gè)不同患者群體(原發(fā)性抑郁癥或原發(fā)性嗅覺功能障礙患者)的抑郁和嗅覺數(shù)據(jù)，進(jìn)一步了解抑郁癥和嗅覺之間的關(guān)系。研究結(jié)果表明，原發(fā)性抑郁癥患者和對(duì)照組相比，抑郁癥患者的嗅覺閾值、辨別力、識(shí)別力均有所下降。在原發(fā)性嗅覺障礙患者中，Beck的抑郁量表評(píng)分在正常、嗅覺減退和嗅覺喪失三類患者之間存在顯著差異?？傊?，與健康對(duì)照組相比，抑郁癥患者的嗅覺功能下降，相反，嗅覺障礙患者的抑郁癥狀隨著嗅覺喪失的嚴(yán)重程度而惡化。抑郁癥伴隨著嗅覺功能改變的機(jī)制為：首先，抑郁癥患者的由于嗅覺注意力下降和嗅覺神經(jīng)元受體轉(zhuǎn)換率降低致嗅覺功能受損。其次，抑郁癥嗅球體積減小，較少信號(hào)輸入到嗅覺皮層，杏仁核、海馬、眶額皮質(zhì)激活減少，影響嗅覺功能，嗅球?yàn)榇龠M(jìn)抑郁癥易感性的標(biāo)志。對(duì)抑郁癥患者進(jìn)行嗅覺刺激，暴露于芳香氣味，可緩解抑郁癥狀。因此嗅覺可作為抑郁癥的一個(gè)標(biāo)志物[37]。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，嗅覺和情緒有緊密的關(guān)聯(lián)性，嗅覺和情緒影響人類生活的方方面面。嗅覺讓人類感受到美食和花香、規(guī)避危險(xiǎn)，情緒調(diào)節(jié)著人際間的交流與協(xié)作，是人類社會(huì)發(fā)展的潤(rùn)滑劑。嗅覺信息引起情緒變化，嗅覺障礙引起情緒相關(guān)性的精神疾病，而情緒亦影響嗅覺的功能。因此我們要重視嗅覺，開展簡(jiǎn)便有效的嗅覺檢測(cè)方法，定期檢測(cè)嗅覺，早期發(fā)現(xiàn)并防治精神疾病，提高生活質(zhì)量。