嗅覺地圖存在與否?

視覺、聽力、觸覺等在過去都被發現在大腦皮質中有很漂亮的空間分布，如圖一，然而嗅覺卻沒有太多相關的研究，嗅覺在過去一直因為編碼的是化學性的分子資訊，因此被認為相對上是複雜較無規律的。來自北海道大學的Hiroshi Nishino等發現在蟑螂的嗅覺上，是存在嗅覺地圖的，因此蟑螂可能能靠著這個地圖判別母蟑螂的位置，結果發表在Current Biology上。

圖一、皮質小人homunculus，體表的觸覺感受是按著順序在大腦中分布[2]

在蟑螂的觸鬚上，有大量的嗅神經(OSN)能夠捕捉性費洛蒙(sex pheromone)的氣味，這些嗅神經會依序將訊號傳到觸角葉(antennal lobe)的其中一顆較大的嗅小球(MG)，離身體最遠的嗅神經會將訊號傳到MG最中央的位置，而最近的嗅神經則是傳到MG的最外側。接著嗅覺投射神經元(PN)，依照空間位置的不同接收嗅覺訊號再投射到蕈狀體(mushroom body)和側角(lateral horn)，詳情可參考圖二。

圖二、蟑螂的嗅神經元具有空間距離的排列以及偵測能力[2]

他們發現這些PN有12類，接收域最大的L有1顆、中等的M有3顆、以及接收域最小的S有8顆。當刺激最靠近體表的位置時，S1神經元會有最大的反應，若同時在其他區域給予電刺激時，會抑制S1這邊的反應，以此類推，反過來L則是看全部整個觸角所接收到的訊息有多少而有多大的反應。這樣的訊息最後也會有空間上的分隔投射到蕈狀體，然而在側角就會混在一起。

筆者認為這篇研究相當有趣，嗅覺也有地圖，不過這個地圖編碼的是空間位置而不是氣味分子的特性或相似度，另在蕈狀體部分的空間分布，這篇論文所提供的影像相對上較不清楚，可能需要後續更多的統計數據證明，而這樣的空間分布又會對學習記憶造成什麼影響，非常值得往下研究。

最後，由於蟑螂有較長的觸鬚能在氣味偵測上具有空間距離的差異，但果蠅、人類等，相對上較無這樣的結構，因此這個研究最終是否能反映到其他生物體還有待探討。

筆者：強敬哲C.C. Charng

參考資料：

1. Nishino, H., Iwasaki, M., Paoli, M., Kamimura, I., Yoritsune, A., & Mizunami, M. (2018). Spatial receptive fields for odor localization. Current biology, 28(4), 600-608.

2. 維基百科 https://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E7%9A%AE%E8%B4%A8%E5%B0%8F%E4%BA%BA