神经科学家使用数学模型来重现大脑如何处理气味。
了解大脑对气味的反应可能有助于对抗疾病
作者：娜塔莉-萨宾
2022年5月11日 C 你知道复杂的方程式可以预测你的新闻提要中出现的故事或你接下来要看的TikTok视频。但你可能不知道，数学可以帮助我们了解当我们闻到某种气味时，大脑中会发生什么。
罗切斯特大学德尔蒙特神经科学研究所的研究人员正在建立复杂的数学模型，而如果他们继续取得进展，他们的工作可能有助于防治神经系统疾病，如阿尔茨海默症和帕金森症。
解码嗅觉
你接触到的每一种香气都会在你的大脑中引起反应。信不信由你，这些反应可以被编码成数字。
一个粗略的比较是视觉和我们在视频游戏和电脑屏幕上看到的颜色。计算机程序员工作了几十年，将你在现实世界中看到的数百万种颜色分解成机器可以理解的1和0。
随着系统从8位的Nintendos和Ataris发展到64位的PlayStations和Xboxes，再到今天更加复杂和详细的视觉显示，长期的游戏玩家目睹了这一过程的展开。在每个阶段，不断扩大的位元大小允许更好的精度和更多的细节。
快照还是交响乐？
要建立一个嗅觉的数学模型，你所需要的是获得极其强大的计算能力、霍奇金-赫胥黎模型的知识（神经科学中许多方程的支柱）、关于嗅觉的大量研究目录，以及非常、非常聪明。
罗切斯特大学神经科学副教授、一项关于大脑嗅觉系统或嗅觉的新研究的高级作者Krishnan Padmanabhan博士解释说，方程就像一个数学聚光灯，照亮了大脑中可能不清楚的部分。
Padmanabhan说，嗅觉是大脑中那些不太为人所知的部分之一。
他说，在过去的30年里，有多种关于如何处理气味的理论。在一个模型中，对气味的反应就像一个特定时刻的快照。在其他模型中，这些模式随着时间的推移而演变，就像一首交响乐。
Padmanabhan和他的团队试图了解为什么科学文献中存在这么多关于气味的理论，并获得更多关于哪些是真实的见解。
因此，他和他的团队建立了一个计算机模拟，只使用方程，与大脑的气味系统相似。然后他们改变了方程式，以测试大脑在遇到气味时如何工作的理论。
研究结果（目前）
结果表明，大脑处理气味的方式取决于它在当时需要理解什么。
Padmanabhan说，我们的研究结果显示，这些不同的模型实际上可能是同一枚硬币的不同侧面。与其说大脑选择一种特定的方法来处理气味，不如说大脑可能在不同的策略之间翻转来解释环境中的气味。
换句话说，大脑会根据我们周围世界发生的事情调整其反应。这很好，因为大脑的工作是维持身体的平衡，并在所有类型的情况下保持我们的生命，所以灵活性有助于它做出相应的反应。(Padmanabhan说，研究人员没有对特定的气味进行编程，尽管他们将来可能会这样做）。
这项工作对健康也有影响。嗅觉的变化与帕金森氏症和阿尔茨海默氏症等大脑疾病有关。随着时间的推移，对这些变化有更深入的了解可能会导致更好的检测和治疗。
但就目前而言，帕德马纳班斯模型是解码大脑如何工作这一更大难题的一个小而重要的部分。
正如8位图形导致了16位，直至我们今天看到的逼真的显示器一样，Padmanabhans模型可能有助于为今后更大和更先进的发展奠定基础。
帕德马纳班说，这项研究是关于使用数学语言来研究大脑，但它也是在使用我们对大脑的了解来激发更好的方法来编写方程和建立神经科学领域的计算系统。
