气味，是所有感官中最原始的，但也可能是最复杂的。人类的鼻子包含数百万种、一千种类型的气味受体——其多样性远超视觉或味觉所需。大脑如何理解这些信号的混乱？神经生物学家最近发现，一个至关重要的第一步是拥有一个有序的归档系统。当数百个信号（每个信号代表一个独特的气味成分）从不同的受体进入大脑时，它们会被分拣到称为嗅小球的小圆文件中——每个文件只处理一种信号。
气味受体位于鼻腔高处的粘膜中，附着在毛发状的纤毛上，这些纤毛是嗅神经元接收端——树突——的尖端。单个神经元只携带一种受体的多个副本。当气味分子与受体结合时，受体就会向上沿着树突向细胞体发送信号。然后信号沿着神经元的发送臂——轴突——传输。轴突穿过骨骼中的一个孔洞，进入嗅球——一对结构，每个大小约如一小颗葡萄，位于每个鼻孔上方、大脑的下方。
嗅小球（这个词是拉丁语，意为小球）排列在嗅球内。每个嗅小球是一个神经连接点，大约 2,000 个嗅神经元的轴突在此汇集，并将信号传递给约 30 个 असतात（mítǎn）细胞的树突。然后， असतात细胞会精炼信号，并将它们传递到大脑的高级区域——嗅觉皮层。
这一点早已为人所知。因此，嗅小球在组织气味感知方面必须发挥关键作用，这一点也早已明确。但由于神经连接尚未绘制出来，其具体作用一直不清楚。过去的研究表明，不同的气味会激活不同的嗅小球子集；然而，人们也认为单个嗅小球可以响应多种气味。它是接收来自携带不同受体的神经元的信息，还是只接收一种嗅觉受体的信息？
通过使用标记特定嗅觉受体的分子探针，研究人员最近解开了大鼠嗅球中部分神经连接的奥秘，并显示了哪条神经线连接到哪个连接点。两个研究小组——一个由霍华德·休斯医学研究所哥伦比亚大学医学院的 Richard Axel 领导，另一个由哈佛医学院的 Linda Buck 领导——都发现嗅小球不会接收混合信号。相反，每个嗅小球只接收一个非常清晰的信号：只有携带一种受体的神经元会汇聚到同一个嗅小球。事实上，看起来嗅小球的数量与嗅觉受体的种类大致相同。一种特定受体的嗅小球似乎位于两个嗅球中相同的位置，并且在所有大鼠中都位于相同的位置。
Axel 解释说，每个受体和每个嗅小球只响应气味分子结构的一部分，而不是整个分子。他说，你实际上是在解构气味图像。你解构图像，这样，给定气味（甚至是由单个分子引起的气味）的各个组成部分就会同时与不同的受体发生反应。由于不同的分子可能具有相同的结构特征，因此，尽管一个嗅小球只接收一种嗅觉受体的信息，但它也可能被不同的气味激活。
然而，任何给定的气味都是通过它激活的嗅小球模式来区分的。根据这种分子指纹，大脑尽管只有一千种嗅觉受体，却能识别近 10,000 种气味。Buck 说，嗅小球通过分拣信号和增强灵敏度来帮助我们做到这一点。相似神经元在单个嗅小球中的汇聚有助于大脑获得足够的样本来识别气味，即使它含量非常少。
这种识别气味成分的方法可能也解释了为什么我们能识别出几十年未闻过的气味。Buck 说，没有刺激，嗅神经元就会死亡。由于单个神经元响应的是许多气味共有的成分，而不是某一种特定气味，因此它会经常受到刺激。Buck 推测，这可能使我们的神经元保持最佳状态，从而在初次遇到气味很久之后仍能识别出其独特的模式。
然而，最诱人的问题仍然没有答案。大脑是如何解码激活的嗅小球的地图的？嗅小球在嗅球内的精确位置可能在一定程度上简化了大脑的工作。Axel 说，如果嗅神经元投射到的位置是固定的，那么大脑就可以利用解剖位置作为气味质量的指示。但要找出这是否真的是发生的情况，他和 Buck 还必须进一步解开神经的缠结。Axel 说，下一个问题是更深入地研究皮层，并询问 असतात细胞是如何投射到皮层的。这可能给我们一些关于这张地图如何被解读的线索。
