美国西北大学范伯格医学院的两项独立但互补的研究，首次从行为学和神经生理学两个层面揭示了哺乳动物嗅觉处理的统一神经蓝图。研究结果于7月3日发表在《科学进展》（Science Advances）上，证明小鼠和人类尽管呼吸速率差异巨大，却依赖相同的运动控制和节律性脑活动来处理气味信息。

小鼠的主动嗅探行为

第一项研究由Shepherd实验室主导。研究团队搭建了一套机器人多摄像头追踪系统，以高分辨率记录自由觅食小鼠的头部、手部运动及呼吸节律。他们发现，当小鼠捡起食物碎屑时，会执行一个高度协调、精确计时的单个嗅探动作，将食物恰好送到鼻前。这一行为并非被动反射——即使通过化学手段阻断小鼠的嗅觉，该行为依然完整保留；但一旦沉默运动皮层（负责意识性、意向性动作的脑区），该行为完全消失。这证明小鼠的单个嗅探是一种主动的、有意向的“气味检查”，与人类拿起食物闻一闻再吃的动作在进化上同源。

人类嗅球的快速节律处理

第二项研究由Zelano实验室完成，旨在解决一个长期的神经生物学悖论：人类呼吸频率比小鼠慢约10倍，为何能同样快速地识别复杂气味？研究团队采用一种新型微创高精度记录技术，直接记录健康志愿者嗅球的神经活动。结果发现，一次有意的缓慢吸气即可在人类嗅球中引发低频脑波——θ振荡（2-8 Hz），其频率范围与小鼠标本的实际嗅探频率完全一致。该慢波节律进一步组织起更快速的高频爆发活动，用于实际处理气味信息。这意味着人类大脑能够通过一次吸气独立生成θ节律，并像小鼠使用其嗅探周期一样，将气味处理打包进超快的时间窗口内。

进化保守的嗅觉处理蓝图

两项研究的共同发现表明，哺乳动物依赖一套相似的底层神经系统进行嗅觉处理，每个物种在相同的基本设计上做出了各自的调整。小鼠的物理嗅探速度与脑处理速度完美耦合，而人类则通过将吸气动作与内部处理速度解耦，实现了更慢的呼吸速率下的高效处理。这种进化保守机制为理解哺乳动物大脑如何工作提供了基础框架。

临床诊断意义

嗅觉采样行为的变化是自闭症、阿尔茨海默病和帕金森病等神经发育和神经退行性疾病的早期临床指标。通过绘制这一核心哺乳动物嗅觉回路，研究人员获得了精确校准的基线，有助于在大规模神经退变发生前捕捉早期病理信号。正如第一作者Andrew Sheriff所说：“了解大脑如何工作，才能知道如何修复它。”