无创“电子鼻”或助患者重获嗅觉

【导语】因疾病等致嗅觉减退丧失，不仅影响生活体验，更带来诸多安全风险，但至今尚无商业化“嗅觉义肢”。近日，国际联合研究团队在《科学进展》发表新研究，展示非侵入式可穿戴设备方案，通过电刺激鼻腔内三叉神经传递气味信息，虽尚处原型验证阶段，却为嗅觉替代带来新希望。

·由于嗅觉和三叉神经系统在解剖和功能上紧密交织，通过特定的电刺激模式激活三叉神经，可以向大脑传递与气味相关的信息。

由于嗅觉和三叉神经系统在解剖和功能上紧密交织，通过特定的电刺激模式激活三叉神经，可以向大脑传递与气味相关的信息。

疾病等原因造成的嗅觉减退和丧失不仅剥夺了人们享受美食的乐趣，更增加了煤气泄漏、食物腐败等安全风险。不同于已经帮助了无数听障人士的人工耳蜗，至今仍未有一种商业化的“嗅觉义肢”问世。近日，一项研究展示了一种非侵入式的可穿戴设备方案：通过电刺激鼻腔内的三叉神经，将气味信息“翻译”成大脑可识别的信号。

该研究于11月26日发表在期刊《科学进展》（Science Advances）上，，作者是一支来自法国里昂大学、德国德累斯顿工业大学、希腊亚里士多德大学及瑞士洛桑联邦理工学院的国际联合研究团队。

研究团队设计了一套巧妙的“感官替代”系统，用一个功能正常的感官通道来传递原本由受损感官接收的信息，就像让盲人通过触觉阅读盲文。

首先，他们构建了一个由气体传感器组成的“电子鼻”（e-nose），能够检测并区分特定的挥发性有机化合物（如代表花香、果香或腐烂鱼腥味的分子）。当人工鼻探测到气味时，算法会将其转化为数字信号。

接下来，这些信号被发送到一个特制的鼻夹式电刺激器上。这个刺激器并未作用于受损的嗅觉神经，而是瞄准了鼻腔内的另一套(tào)神(shén)经(jīng)系(xì)统(tǒng)——三(sān)叉(chā)神(shén)经(jīng)。研(yán)究(jiū)人(rén)员(yuán)假(jiǎ)设(shè)，由(yóu)于(yú)嗅(xiù)觉(jué)和(hé)三(sān)叉(chā)神(shén)经(jīng)系(xì)统(tǒng)在(zài)解(jiě)剖(pōu)和(hé)功(gōng)能(néng)上(shàng)紧(jǐn)密(mì)交(jiāo)织(zhī)，通(tōng)过(guò)特(tè)定(dìng)的(de)电(diàn)刺(cì)激(jī)模(mó)式(shì)激(jī)活(huó)三(sān)叉(chā)神(shén)经(jīng)，可(kě)以(yǐ)向(xiàng)大(dà)脑(nǎo)传(chuán)递(dì)与(yǔ)气(qì)味(wèi)相关的信息。

为了验证这一方案的效果，研究团队在三个国家的实验室进行了四项实验，共涉及65名志愿者，其中包括13名嗅觉正常者和52名嗅觉减退或缺失的患者。

研究发现，所有参与者，无论其嗅觉状况如何，都能通过该设备成功“探测”到气味的存在。当人工鼻捕捉到气味分子并触发鼻中隔的电刺激时，患者能够清晰地感知到信号。

“虽然这种替代方法目前还不能让患者闻到真实的气味，但它是我们能够想象到的、未来可以提供给患者的第一个真正的替代解决方案。”该研究写道。

这种技术的核心在于利用大脑的可塑性。研究人员指出，目前患者感受到的是一种由电刺激引发的独特感觉，比如一种轻微的震动、刺痛或压力。通过联想学习，患者未来有望将特定的刺激模式与“危险”、“可食用”或“愉悦”等概念联系起来，从而在功能上替代嗅觉。

作者们也提醒，这项技术目前仍处于原型验证阶段。目前的设备在佩戴舒适度和美观性上仍有待改进（目前为通过线缆连接的鼻夹），且能分辨的气味种类有限。未来的研究将致力于优化刺激参数，扩大可识别气味的范围，并探索长期训练对大脑重塑的影响。

参考文献：

Stanley H.B., Lipp C., Mignot C., et al. Substitution of human olfaction by the trigeminal system. Science Advances 11, eadu7926 (2025).