气味是“嘈杂的”和“灰色调的”——科学家驳斥古老的锁与钥匙理论。曼彻斯特大学的科学家推翻了2500年来气味是通过简单锁与钥匙代码检测的理论，他们利用只有一个工作嗅觉感觉神经元（OSN）的蛆来验证这一理论。以前人们认为气味是通过简单的锁与钥匙代码检测的。但现在看来，事实并非如此，似乎存在精确和“模糊”编码的组合，使生物体能够对气味做出更加精准的反应，有点像以往用来提高计算机性能的抖动。虽然已知模糊编码发生在中枢大脑中，但这是第一次在外围显示这一现象。曼彻斯特大学生命科学学院的马修·科布博士解释道：“我们已经能够解决一个人们努力解决了2500年的问题，自从希腊哲学家德谟克利特提出好闻的气味来自于光滑、圆形原子，坏闻的气味来自于尖锐的原子。直到现在，人们一直认为气味是通过每种气味分子完全匹配一种或多种能识别它的受体的简单锁与钥匙代码工作的。
现在我们发现这是一种过度简化。这并不仅仅是一个锁与钥匙系统。有时候某种气味出现了，却无法‘打开锁’。
我们最初认为我们会解码锁与钥匙的代码，但是通过数据得出了一个新结论。我们测试了所有可能因素，对所有情况进行了控制，但我们发现我们的起始点是错误的。这是一个非常令人兴奋的事件。”科布博士和他的同事凯西·麦克罗汉博士以及他们的博士生德里克·霍尔在《神经科学杂志》上发表了他们的研究。他们使用了只有一个工作嗅觉感觉神经元（OSN）的果蝇幼虫（蛆）进行研究——一个只有一个神经细胞的鼻子。虽然这个动物似乎不太可能进行研究，但果蝇幼虫的鼻子的“接线图”与人类完全相同，只是简单得多。科学家们记录了幼虫鼻子中的活动，以了解气味是如何被检测出来的。测试组与一个拥有二十一个工作OSNs的正常蛆的对照组进行了比较。正如预期的，一些OSNs对特定气味表现出一致、精确的锁与钥匙反应——要么是兴奋，要么是抑制。但令科学家们惊讶的是，大多数细胞还展示出不同的反应——‘模糊编码’；有时它们对特定气味作出反应，有时则不作出反应。
这种变化是真实的：它与气味类型、浓度、刺激持续时间或幼虫个体的遗传构成都无关，并且在测试组和对照组中都显示出来。他们得出结论，外围编码将精确编码与模糊的、随机的反应结合在一起，神经元在对特定气味的反应中表现出明显的不可预测性。他们现在相信，其他生物体中也存在模糊编码，这种编码在大脑中被转化为不同程度的激活，并作为嗅觉处理的初期阶段中的气味识别的一个关键组成部分。麦克罗汉博士解释道：“鼻子让我们洞察大脑——它不是一台计算机，它不是精确的，它是模糊的。这可能是受体构建的方式的后果，并且必须作为大脑感知几乎无限种类气味的过程的一部分来使用。她补充道：“这些数据解释了以前人们报告过但无法与‘锁与钥匙’模型契合的神秘发现。
人们曾在猜想，现在我们得以解释。模糊性是真实存在的，是构成我们检测气味的重要一部分。”这对科学家现在计划进一步深入研究。迄今为止他们一直在使用单一气味，但真实的气味是高度复杂的化学物质混合物。此外，单一细胞的蛆鼻子非常简单；许多动物拥有几十万个OSNs，人类则有数百万个。科布博士说：“我们一直在用单一气味，但真实的气味是复杂的混合物；比如樱桃有200种不同的分子。也许当你检测到真实气味时，你会使用结合精确和模糊反应的方法——给出是/否/也许——形成总体识别。这有点像面部识别，你即使从不同的角度认出相同的脸。因此我们希望研究蛆如何对混合气味做出反应。“我们还希望将研究扩展到其他生物体，如拥有几乎和人类一样多嗅觉受体类型的甲虫。其他与小鼠或人类一起工作的科学家可以接受这一挑战。我将这项研究呈现给了斯洛文尼亚嗅觉感觉的科学会议上。这是一个颇具争议但深受欢迎的研究。人们离开时相信他们需要重新审视他们曾经丢弃或忽视的数据。“科学通过类比来进行。在过去，人们相信身体就像一台机器一样。然后，随着技术的发展，我们首先认为大脑就像一台计算机，然后像一个互联网。我们在这里找到的是这些类比可能会引人误解。动物并不是机器：神经系统中的信息处理涉及大量的不确定性——即使在一只蛆中也是如此。”编辑注释：如需获取文章副本或与马修·科布博士和凯西·麦克罗汉博士进行采访，请联系传媒关系官员米凯拉·斯特福德，电话0161 275 2111或邮箱Mikaela.Sitford@manchester.ac.uk。文章副本“嗅觉感觉神经元的精确和模糊编码”作者为德里克·J·霍尔、凯瑟琳·R·麦克罗汉和马修·科布也可在 http://www.jneurosci.org/cgi/content/full/28/39/9710?maxtoshow=&HITS=10&hits=10&RESULTFORMAT=&fulltext=cobb&andorexactfulltext=and&searchid=1&FIRSTINDEX=0&resourcetype=HWCIT 获取。曼彻斯特大学生命科学学院拥有1000多名从事研究的人员、1700名本科生和每年6500万英镑的总预算，是欧洲最大最成功的统一研究和教学机构之一。请访问http://www.ls.manchester.ac.uk/。
