嗅覚は人間の最も迅速な警告システムです

嗅覚は人間の最も迅速な警告システム 健康
©Behzad Iravani.

脅威となりうる匂いを感知して反応する能力は、人間をはじめとする哺乳類が生存するための前提条件です。

カロリンスカ研究所の研究者たちは、新しい手法を用いて、中枢神経系がにおいを危険と判断したときに脳内で何が起こるかを調べることができました。

PNAS誌に掲載されたこの研究結果によると、不快感や不安感を伴うネガティブなニオイは、ポジティブなニオイよりも早く処理され、身体的な回避反応を引き起こすことがわかりました。

本研究の筆頭著者であるカロリンスカ研究所臨床神経科学部門のBehzad Iravani研究員は、「危険を連想させる不快な匂いに対する人間の回避反応は、長い間、意識的な認知プロセスであると考えられてきましたが、今回の研究により、それが無意識的で極めて迅速なものであることが初めて明らかになりました。」と述べています。

嗅覚器官は、人間の脳の約5%を占めており、何百万種類もの異なる匂いを識別することができます。

これらの匂いの大部分は、化学物質や腐った食べ物など、私たちの健康や生存を脅かす匂いと関連しています。

匂いの信号は、鼻から吸い込まれてから100〜150ミリ秒以内に脳に到達します。

嗅覚反応の測定

すべての生物の生存は、危険を回避し、報酬を求める能力にかかっています。

人間の場合、嗅覚は有害な刺激を感知して反応するために特に重要であると考えられています。

しかし、不快なにおいが人間の回避行動に結びつくのには、どのような神経メカニズムが関与しているのか、長い間、謎に包まれていました。

その理由の1つは、嗅球1ヒトにおいては前頭葉の下に位置する長円形の小さな構造である。 マウスなどのげっ歯類においては、それに比べると脳の中で比較的大きな割合を占めており、終脳吻側に突き出た構造となっている。 鼻腔中の嗅上皮で匂い受容を行う嗅神経細胞からの入力を受け、嗅皮質に出力する。脳科学辞典からの信号を非侵襲的に測定する方法がないことです。

嗅球は、鼻脳2動物解剖学上、鼻脳は、嗅覚脳または嗅覚の脳とも呼ばれ、匂い(嗅覚)に関わる脳の一部である。古皮質を形成しており、ヒトの脳では初歩的なものである。の最初の部分で、神経系の重要な中枢部分に直接(単シナプス)接続されており、脅迫的で危険な状況や物質を検知して記憶するのに役立っています。

このたび、カロリンスカ研究所の研究者らは、匂いを処理する嗅球からの信号を測定する方法を初めて開発しました。

嗅球は、匂いを処理して、運動や回避行動を制御する脳の一部に信号を伝達することができます。

最速の警告システム

今回の研究成果は、3つの実験に基づいています。

被験者に6種類の異なる匂いの体験を評価してもらい、それぞれの匂いに反応したときの嗅球の電気生理学的な活動を測定しました。

本研究の最終著者であるカロリンスカ研究所臨床神経科学部門のJohan Lundström准教授は、「嗅球はネガティブなにおいに特異的かつ迅速に反応し、約300ms以内に運動皮質に直接信号を送ることが明らかになりました。この信号によって、人は無意識のうちに体を傾け、匂いの発生源から遠ざかることになるのです。」と述べています。

彼は続けます。

「この結果は、私たちの嗅覚が、身近な危険を察知する能力に重要であり、この能力の多くは、視覚や聴覚を媒介とする危険への反応よりも無意識的なものであることを示唆しています。」

本研究は、Knut and Alice Wallenberg Foundation、National Institute on Deafness and Other Communication Disorders、Swedish Research Councilから資金提供を受けています。利益相反の報告はありません。

Published by Karolinska Institutet. Behzad Iravani et al, The human olfactory bulb processes odor valence representation and cues motor avoidance behavior, Proceedings of the National Academy of Sciences (2021). DOI: 10.1073/pnas.2101209118