Cell | 小鼠如何分辨“是敵是友”？哈佛大學莊小威等揭示初級嗅覺系統對社會氣味的感知機制

小鼠是一類高度依賴嗅覺生存的動物，聞到天敵的氣息要立刻逃跑，聞到同伴的氣味能識別社交信號，聞到幼崽的氣味才能精準哺育。但小鼠怎么靠聞氣味，立刻分清同伴、天敵，甚至認出自己的寶寶的？嗅覺細胞是怎么把不同氣味分門別類傳給大腦的？

2026年4月28日，哈佛大學莊小威及Catherine Dulac團隊在國際頂刊《Cell》上發表研究，利用MERFISH技術繪制了小鼠近完整的嗅覺受體表達圖譜。

核心發現：主嗅上皮（MOE）的嗅覺受體沿中心-外周、頂端-基底雙梯度排布，精確映射到嗅球的背-腹、前-后軸。同時，社會氣味和天敵氣味激活的受體在空間中呈特異性分區，且母鼠對幼崽氣味的嗅覺響應更敏感。

鼻子里到底有多少種嗅覺受體？

團隊使用MERFISH（多重容錯熒光原位雜交），在小鼠主嗅上皮（MOE） 中同時成像了近1100個嗅覺受體，覆蓋了幾乎全部嗅覺受體家族。

解讀：MERFISH是莊小威團隊開發的高通量空間轉錄組學技術，可以在單細胞分辨率下同時檢測數千個基因的空間表達位置。本研究用它來繪制嗅覺受體的表達圖譜。

結果顯示，嗅覺細胞在鼻子里的排布不是隨機的，而是沿著中心→外周和頂端→基底兩個方向形成雙梯度；這種排布方式，精準地投射到大腦的嗅球：中心→背側、外周→腹側、頂端→前側、基底→后側；投射精度達200–300微米，左右腦鏡像對稱。

因此，鼻子里的嗅覺受體基因按固定坐標排列，連線到大腦時也按同樣坐標。

不同氣味激活的是同一套嗅覺受體嗎？

團隊用Egr1 smFISH標記被激活的細胞（Egr1是即刻早期基因，可標記最近活躍的神經元），檢測了5類氣味：苯乙酮（對照氣味）；貓氣味（天敵）；雌性小鼠氣味；雄性小鼠氣味；幼崽氣味。結果發現，不同氣味激活的受體在空間上是分離的。

貓的氣味（天敵）：集中激活鼻子外周區的細胞 → 投射到大腦嗅球的腹側區；幼崽的氣味：集中激活鼻子中央背側區的細胞 → 投射到大腦嗅球的背側區；同伴的氣味：雄鼠氣味激活的細胞最多，雌性次之。

因此，不同氣味在鼻子和大腦里各有專屬專區。

母性行為，伴隨著嗅覺硬件的“升級”

研究者發現母鼠比未生育雌鼠多激活了11個幼崽氣味受體。也就是說，當媽媽后，鼻子對寶寶氣味的更靈敏了，這可能是一種母性行為在大腦層面的升級。

因此，嗅覺系統的受體數量不是固定的，它可以根據生理狀態（如母性）發生變化。

全文總結

該研究以MERFISH為核心技術，構建小鼠嗅覺受體分子與空間圖譜，闡明主嗅上皮雙梯度排布與嗅球雙軸投射的精準對應關系，并繪制天敵、社會、親子氣味的功能激活地圖，揭示嗅覺系統以拓撲編碼方式分類處理生存關鍵氣味，且母性行為伴隨嗅覺響應可塑性。

小編寄語：

這套嗅覺受體空間圖譜，可以被其他研究者用來定位自己感興趣的受體在MOE和嗅球中的位置；預測某種社會氣味可能激活哪些受體（基于“氣味-受體”關系數據庫）；研究嗅覺經驗如何改變受體表達譜（可塑性）；構建更精準的“氣味-行為”計算模型。

因此，文章開頭提到的問題：小鼠之所以能聞出天敵來了，是因為氣味信息在進入大腦之前，已經被鼻子坐標系統按功能分類了，直達大腦中負責相應本能行為的核團。

https://doi.org/10.1016/j.cell.2026.03.053

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