嗅觉和情绪

黄雪琨周文豪杨钦泰

嗅觉（Olfactory,Sensation）是人类重要的特殊感觉之一，属于化学感觉。嗅觉信息即嗅质（odorant），又称气味分子，是能引起气味感知的易于挥发的小分子化合物。吸气时，嗅质随着吸入的空气进入鼻腔（鼻前通路）；进食时，食物所释放的嗅质则随着呼出的空气从口腔进入鼻腔（鼻后通路），这两种方式都能有效地诱发嗅觉反应[1]。嗅觉反应是由于气味分子与嗅觉受体结合，将气味信息传递到嗅球，并逐级传递到大脑皮层而产生。人类的嗅觉系统在气味辨别方面非常出色，可以区分几乎所有的气味，尤其对一些气味比啮齿动物和狗更敏感。人类嗅觉能力随年龄、性别和发育阶段等因素而变化[2，3]。

嗅觉作为唯一一种大脑直接与外部环境相联系的感觉，不仅在母乳喂养、寻找食物、预测威胁、调节人际关系等方面具有重要作用，同时也影响个体的情绪。情绪（emotion）的定义尚存争议，目前比较通用的情绪定义为：“情绪是一种普遍的、对于外部事件的功能性反应，它暂时地整合生理、认知、现象学以及行为等渠道，以便对当前情境做出一种增强适应性、塑造环境的回应”。人类的基本情绪包括高兴、愤怒、惊讶、厌恶、悲伤和害怕[4]。情绪在人类生活中起重要作用，影响着人类的决策、行为、记忆等。情绪处理与嗅觉处理的脑区密切相关，嗅觉障碍和情绪障碍疾病之间也存在密切关系。本文根据嗅觉和情绪相关性的研究进展进行综述，旨在深入了解嗅觉和情绪之间的相互影响。

1 嗅觉系统

嗅觉系统包括嗅上皮、嗅球和嗅皮质。嗅上皮包括黏膜层和固有层，嗅黏膜是由嗅觉感受神经元（嗅神经元）、支持细胞和基底细胞、微绒毛细胞组成，其中嗅神经元就是嗅觉感受器。嗅黏膜上随机分布着不同种类的嗅神经元，每类嗅神经元表达同一种嗅觉受体。这些嗅觉受体可以与气味分子进行特异性结合，产生换能作用，从而有针对性地将外界化学刺激转化为动作电位，传导至下游神经网络，以一种复杂的时空方式进行编码，形成嗅觉反应。人类的嗅觉受体约有450多种，一种嗅觉受体可以对不同气味分子中相同的特定部分化学特征产生反应，而一种气味分子则可以激活编码其多种化学特征的不同的嗅觉受体。嗅神经元为双极神经元，其树突侧有嗅泡，轴突由嗅鞘细胞包绕，汇聚成嗅丝穿过筛孔进入嗅球[3，5]。

嗅球是嗅觉信息的重要中转站，位于筛板上方的前颅底，嗅球由6层同心结构组成，由外到内依次为嗅神经层、嗅小球层、外丛层、僧帽细胞层、内丛层，颗粒细胞层。嗅球包含3种神经元：僧帽细胞、丛状细胞和颗粒细胞。僧帽细胞和丛状细胞是嗅球上主要的二级神经元，该细胞的轴突以嗅束的方式投射到初级嗅皮质即梨状皮层和内嗅皮层等。嗅皮质包括初级嗅皮质：前嗅核、梨状皮层、杏仁核及内嗅皮层，次级嗅皮质：眶额叶皮质、内侧颞叶、扣带回、海马、下丘脑、背内侧丘脑[5]。

嗅觉加工过程可分为初级和高级阶段。初级阶段由嗅觉神经元上的嗅觉受体与相应气味分子接触，将化学信号转化为电信号，通过嗅神经汇聚至嗅球处的嗅小球内;嗅觉初级阶段包括嗅觉的敏感性及阈值，也称为嗅觉的外周水平。嗅觉信号通过神经元直接投射至前嗅核、梨状皮层、杏仁核及内嗅皮层等皮质或皮质下结构；再由上述脑区发出次级投射，与眶额叶皮质、海马、内侧颞叶、扣带回等区域建立联系，该过程为嗅觉的高级处理阶段，包括对气味的识别和命名能力、嗅觉熟悉度、愉快度，即嗅觉功能的中枢水平[6]。

嗅觉障碍是指在气味感受、传导及信息分析整合过程中，嗅觉通路各环节发生器质性和（或）功能性病变，导致的气味感知异常。嗅觉障碍包括嗅觉定量障碍及定性障碍，前者包括嗅觉减退、嗅觉丧失（失嗅）和嗅觉过敏，后者包括嗅觉倒错和幻嗅。嗅觉减退是指对气味感受、识别、辨别能力下降。嗅觉丧失是指不能感知任何性质的气味。嗅觉过敏是指对一种或多种气味异常敏感。嗅觉倒错是指对气味性质感知的扭曲。幻嗅是指在没有气味刺激时产生的虚幻的气味感知[7]。

2 嗅觉和情绪相关的解剖学基础

参与嗅觉信号加工的中枢结构主要包括杏仁核、海马、眶额皮层、脑岛和扣带回，这些结构也与情绪信号加工密切相关。杏仁核负责加工气味的效价和强度，同时也是情绪加工的枢纽，能够迅速探测不同感觉通道携带的情绪性信号，特别是对生存具有重要意义的威胁和恐惧信号。海马与杏仁核协同编码气味的情绪效价，形成情绪记忆，在个体回忆对自身有重要意义的气味时，海马表现出明显的激活，它也高度参与了与嗅觉无关的自传体回忆的形成和提取。在嗅觉线索的引导下，所提取的记忆往往时间上更久远，内容上也更情绪化。眶额皮质与杏仁核间存在大量的双向神经联结，在气味的效价特征、辨识与记忆中扮演关键角色；眶额皮质对于加工在特定情境中行为产生的奖惩尤为重要，它与情绪背景下的自主神经系统反应以及决策过程中的情绪因素紧密相关。此外，脑岛对正性和负性的嗅觉刺激都反应，尤其对厌恶性气味产生明显激活；而脑岛也参与了厌恶情绪的加工，并在评估情绪状态中负责整合身体感觉。扣带回位于大脑半球内侧面，愉悦气味引起前扣带回的激活，前扣带回参与评估注意力分散，构成情感维度如分离或排斥状况下的社会忧虑。总之，负责加工情绪信息的脑区与负责加工嗅觉信息的脑区有很大重叠，这些脑区同时处理其他感官传递的情绪性信号，为嗅觉和情绪的相互作用提供了基础[8]。

3 嗅觉与情绪的相互影响

嗅觉对情绪的影响非常明显。Philpott CM等[9]对英国496例嗅觉障碍患者进行问卷调查，发现43%有抑郁，45%有焦虑，57%有孤独感。Schienleet等[10]证实嗅觉减退或嗅觉丧失患者不良情绪明显高于嗅觉正常者。Ille R等[11]发现失嗅或嗅觉减退者，对变质食物的厌恶感降低，但对不良卫生的厌恶感增加，尤其男性更加明显。嗅觉减退的男性，对自身的厌恶感也增加[12]。Croy I等[13]研究发现嗅觉正常的男性感知厌恶程度低于女性，而嗅觉减退男性的感受厌恶程度与嗅觉敏感性之间存在着特定的关系，嗅觉敏感度高的男性报告比女性参与者的厌恶程度高，而嗅觉敏感度低的男性报告的厌恶程度明显低于女性。嗅觉敏感性高可促进个体对潜在致病威胁的感知，厌恶成为回避疾病发生的一种进化功能。而Lemogne C等[14]研究认为先天性或获得性嗅觉障碍患者对厌恶和感受恐惧的程度与正常人相似，可能嗅觉障碍者不能通过嗅觉感知危险环境，因此通过其它方式比如视觉或听觉补偿这种能力。

Han P等[15]利用功能性核磁共振成像（fMRI）对17名获得性嗅觉丧失患者和23名年龄和性别匹配的嗅觉正常者的神经活动进行了监测，同时予观看情绪化和中性的图片。嗅觉丧失患者对情绪图片表现出右海马脑的反应降低。健康受试者海马和脑岛的激活与嗅球体积呈正相关。结果表明嗅觉丧失患者的情绪神经处理被影响，嗅觉障碍引起中枢情绪处理减少，嗅觉在情绪处理中起重要作用。

嗅觉信息即气味分子可通过基因指定的受体被投射到嗅球中相应的嗅小球，后者直接投射到梨状皮质和杏仁核。梨状皮质和杏仁核都投射到眶额皮质、海马，一起参与情感和联想学习，参与包括情景记忆在内的长期记忆。有证据表明，一些气味可以调节情绪和认知，比如橘子气味可以减少焦虑情绪，增加积极情绪。日本雪松木挥发油的气味对嗅觉进行刺激可以使情绪放松，有助于维护心理健康[16，17]。城市环境中的气味，如蜡烛/蜜蜂蜡和夏季空气与幸福感相关，而燃烧的气味和呕吐物与厌恶感有独特的关联[18]。

情绪也影响嗅觉的感知。Flohr EL等[19]研究31名健康受试者在悲伤状态对嗅觉过程调节作用。两部电影分别在两天内放映，引发了一种悲伤的情感状态后，用不愉快的（硫化氢：“臭鸡蛋”）或愉快的（苯乙醇：“玫瑰”）气味刺激后记录化学感觉诱发电位。诱发悲伤情感状态后，N1和P2峰的延迟时间较长。此外，当被不愉快的气味刺激时，悲伤的情感状态下的振幅较低。因此在悲伤的情感状态下，嗅觉输入的处理被减少，嗅觉敏感性降低。厌恶和恐惧可通过降低嗅觉阈值以促进个体检测到威胁，从而远离有潜在危险的环境[20]。Pollatos等[21]发现消极情绪降低嗅觉敏感性，且对中性气味评估愉悦度更加降低且强度更高；积极情绪对中性气味评估的愉悦度增高

Chen等[22]利用电影片段激发被试者不同的情绪状态后进行嗅觉检测，结果发现神经质和焦虑可以调节嗅觉强度和反应时间，神经质/焦虑的个体对愉快和不愉快的气味都更敏感。焦虑状态下对愉快气味识别能力下降，对不愉快气味识别能力提高[23]。Krusemark EA等[24]采用功能性磁共振成像（fMRI）研究情绪状态对嗅觉感知的影响，也证实焦虑状态对中性气味感受为不愉快气味，伴随着嗅觉皮质（梨状皮层和眶额前叶）和情绪相关的前扣带回皮质对这些气味的反应增强，同时杏仁核与次级嗅觉皮质层之间的传入或传出的联系也加强。提示在消极情绪状态下过度的情绪-嗅觉相互作用会使无害的气味变得令人厌恶，环境压力感受不断上升，从而导致焦虑和抑郁。

4 抑郁症与嗅觉

抑郁症是临床上常见的精神障碍，其主要特征为显著并持久的思维迟滞、情绪低落，并伴有认知功能损害和意志活动减弱，属于情感性精神障碍的一种临床类型，是一种慢性致残性疾病，发病率非常高，全球范围内影响超过3.5亿人，严重影响着患者的生活和工作。抑郁症对社会造成巨大的经济负担，包括治疗和工作场所相关费用，在美国估计每年的费用为2105亿美元。此外，每年死于自杀的人数中，约23%的自杀者为抑郁症患者。根据世界卫生组织预测，到2020年抑郁症将是全世界第二大致残原因，仅次于缺血性心脏病。抑郁症的发病机制尚未明确，已有证据认为抑郁症产生与控制情绪的大脑皮层和边缘系统的改变有关[25，26]。

抑郁症引起如杏仁核、海马、扣带回、脑岛、眶额皮质等大脑区域改变，这些区域也参与嗅觉感知[27]。抑郁症患者在接受抗抑郁治疗前，fMRI显示嗅觉相关的次级嗅皮质如丘脑、岛叶、左侧眶额叶对气味刺激激活减弱，嗅觉功能下降，嗅觉诱发电位P2的激活减弱、潜伏期延长；治疗后，抑郁障碍患者的嗅觉功能、嗅觉诱发电位及fMRI与正常对照组的差异消失[28]。

在动物模型中，大鼠双侧嗅球切除后，其行为表现、神经递质改变、内分泌和免疫变化都与抑郁症模型非常相似，这些症状可以通过抗抑郁治疗而逐渐缓解，提示嗅觉神经通路异常与抑郁症状相关[29]。Hur K等[30]调查了5275名年龄≥40岁的成人，进行嗅觉和味觉问卷以及抑郁症评估。结果发现气味和味觉改变的患病率分别为23.0%（95%CI:20.7～25.3%）和11.9%。（95%置信区间：10.7%～13.1%）。在符合重度抑郁症标准的患者中，气味和味觉改变的患病率分别为39.8%（95%CI:33.4%～46.1%）和23.7%（95%CI:18.7%～28.7%）。40～65岁的嗅觉变化与抑郁症之间有强烈关联性，提示嗅觉变化可以作为筛查抑郁症指标之一。

抑郁症的发作期降低嗅觉敏感性，反复发作的抑郁症降低嗅觉识别能力[31]。Khil L等[32]对728例抑郁症患者和555名正常人群的研究显示，复发性抑郁障碍患者较首发抑郁障碍患者嗅觉识别障碍的发生率更高，首发抑郁障碍患者汉密尔顿抑郁量表评分每增加1分，其嗅觉命名障碍发生风险增加7%。头部MIR显示抑郁症患者的嗅球体积比对照组减小，左侧嗅沟深度低于对照组。抑郁症较小的嗅球体积、较低的嗅沟深度与嗅觉丧失或嗅觉减退有关，且嗅球体积与嗅觉敏感性呈正相关，与抑郁症状严重程度呈负相关[33，34]。Rottstadt F等[35]也证实抑郁症患者比健康者的嗅球体积减少17%，嗅球体积减少和脑岛、颞上回、杏仁核的体积减少相关。抑郁症患者的嗅球体积减小导致神经嗅觉输入减少，使脑岛和颞上回的体积减少，嗅觉敏感性、识别能力降低。因此，嗅球体积可能为抑郁症易感性的一个因素。

Kohli P等[36]利用3个在线数据库，对嗅觉和抑郁相关研究进行了系统的文献综述，结合两个不同患者群体(原发性抑郁症或原发性嗅觉功能障碍患者)的抑郁和嗅觉数据，进一步了解抑郁症和嗅觉之间的关系。研究结果表明，原发性抑郁症患者和对照组相比，抑郁症患者的嗅觉阈值、辨别力、识别力均有所下降。在原发性嗅觉障碍患者中，Beck的抑郁量表评分在正常、嗅觉减退和嗅觉丧失三类患者之间存在显著差异。总之，与健康对照组相比，抑郁症患者的嗅觉功能下降，相反，嗅觉障碍患者的抑郁症状随着嗅觉丧失的严重程度而恶化。抑郁症伴随着嗅觉功能改变的机制为：首先，抑郁症患者的由于嗅觉注意力下降和嗅觉神经元受体转换率降低致嗅觉功能受损。其次，抑郁症嗅球体积减小，较少信号输入到嗅觉皮层，杏仁核、海马、眶额皮质激活减少，影响嗅觉功能，嗅球为促进抑郁症易感性的标志。对抑郁症患者进行嗅觉刺激，暴露于芳香气味，可缓解抑郁症状。因此嗅觉可作为抑郁症的一个标志物[37]。

5 结语

综上所述，嗅觉和情绪有紧密的关联性，嗅觉和情绪影响人类生活的方方面面。嗅觉让人类感受到美食和花香、规避危险，情绪调节着人际间的交流与协作，是人类社会发展的润滑剂。嗅觉信息引起情绪变化，嗅觉障碍引起情绪相关性的精神疾病，而情绪亦影响嗅觉的功能。因此我们要重视嗅觉，开展简便有效的嗅觉检测方法，定期检测嗅觉，早期发现并防治精神疾病，提高生活质量。