嗅觉

人类嗅觉功能对维持日常生活质量非常重要，同时嗅觉皮层也是大量神经变性疾病如阿尔茨海默氏病、帕金森氏病等的重要早期受损区域。关注嗅觉皮层在这些疾病早期过程中的功能性损伤，对这些疾病的早期预测和干预非常重要。目前，在神经科学和医学领域，功能磁共振（fMRI）是一种被广泛认可的，无创检测人类被试大脑神经活动强度和模式的重要研究工具。

南京鼓楼医院张冰教授团队与美国宾州州立大学杨庆宪教授合作，率先建立了稳定可靠的嗅觉功能磁共振技术，他们采用足够强而有效的嗅觉刺激程序，用于激活脑内神经环路，也首次正面定量分析证明了该技术的可靠性，突破了这一领域的技术困难。磁共振成像依赖于磁场的均匀性，而嗅觉皮层因靠近鼻窦等头颅内空气较多的区域，导致局部磁场均匀性被破坏。因此在对嗅觉皮层的神经活动检查上，功能磁共振技术极易受磁敏感伪影的影响，其可靠性和可重复性问题尚未被验证。该团队经过定量对比发现，采用他们的嗅觉激活程序，尽管磁敏感伪影的确对功能磁共振信号存在影响，但嗅觉激活定量检测的灵敏度和可重复性并未受到显著影响，为使用功能磁共振研究人类嗅觉功能提供了理论依据，建立了稳定的关键技术。

在确立了稳定的关键技术的支持下，该团队开始尝试应用嗅觉功能磁共振探究早期轻微认知损伤，采用了一种典型的疾病模型：以不伴有认知障碍的糖尿病患者为研究对象，探究嗅觉功能及嗅觉磁共振激活、嗅觉功能网络与糖尿病致认知损伤的关系。因为，糖尿病是一种典型的痴呆高风险因素，可以使阿尔茨海默氏病等老年性痴呆发病率提高数倍。嗅觉障碍是痴呆患者早期的重要临床表现之一，而嗅觉皮层作为人脑皮层中胰岛素受体最多的区域之一，很可能也是2型糖尿病患者大脑受损的早期敏感区域。所以，嗅觉功能磁共振将是早期诊断痴呆的核心技术。糖尿病致认知障碍患者中存在脑萎缩和脑功能改变已有前期研究证实，然而在不伴有认知障碍的2型糖尿病患者中探究其脑功能损伤的特征或机制，更有助于在极早期预测、干预和治疗，防止或减缓认知损伤和痴呆的发生。

该研究发现，即使是认知功能正常的2型糖尿病患者，也存在嗅觉功能上的损伤，其脑功能磁共振表现为嗅觉刺激下皮层的激活程度，以及嗅觉功能网络内的功能连接（Functional Connectivity）均显著异于对照组。进一步的分析发现，糖尿病患者的这些脑功能网络指标，与其认知能力如记忆、执行功能等相关，同时也与胰腺功能指标如餐后2小时胰岛素、C-肽等存在相关性。这一结果提示2型糖尿病可能是通过从脑底嗅觉相关区域开始影响整个大脑，在患者还没有察觉出认知障碍时，已经开始出现脑的病理改变，如果不加以预防，最终将造成不可逆转的认知障碍乃至痴呆。而脑功能影像学正是可以作为早期预警这种过程的重要指标，为早期诊断和治疗轻微认知损伤的患者带来福音。

本系列研究的两篇论文，已分别在NeuroImage和Diabetes发表。论文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1053811918305159?via%3Dihub

http://diabetes.diabetesjournals.org/content/67/5/994.long

以下为上述两篇论文中的部分图示

图一 （A）人类嗅觉系统的示意图；（B）气味 - 视觉关联示意图

图二 2型糖尿病患者（A）和正常对照（B）的气味引起的脑反应；与对照组相比，2型糖尿病患者的脑激活显著降低（C）；在糖尿病患者中左侧海马体（D）和左侧副海马体（E）的平均激活（β值）降低

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