生命科學

治療嗅覺缺陷

新裝置參考人工電子耳運作原理,可望幫助腦傷病人恢復嗅覺。

撰文/溫特勞布(Karen Weintraub)
翻譯/陳瑀葳

生命科學

治療嗅覺缺陷

新裝置參考人工電子耳運作原理,可望幫助腦傷病人恢復嗅覺。

撰文/溫特勞布(Karen Weintraub)
翻譯/陳瑀葳


每當摩爾海德(Scott Moorehead)告訴別人,他聞不到氣味,人們通常會開玩笑說他多幸運──髒尿布或別人排出的氣體都不會困擾他。「這些玩笑真的很好笑。」摩爾海德語帶嘲諷。然而,缺乏嗅覺同時也代表他無法察覺瓦斯漏氣或食物燒焦。他特別擔心自己的體味難聞,所以一天要洗好多次澡。摩爾海德也必須放棄一種嗜好:品嚐散發特殊風味的紅酒。


六年前,摩爾海德因為腦震盪失去了嗅覺,從此之後,上述的生活變化便是他無法擺脫的夢魘。他說:「想到再也沒辦法聞到我太太或小孩的氣味,是一件很難受的事。」


雖然掌控嗅覺的神經在受傷後往往能再長回來,而且它們是少數幾種可以快速回復的神經細胞,但摩爾海德的傷勢實在太嚴重,他現在患有嗅覺缺失症(anosmia),即嗅覺完全消失。摩爾海德正參與由美國維吉尼亞聯盟大學醫學院和哈佛醫學院共同主持的研究計畫,研發可幫助腦傷病患解碼並翻譯日常生活中氣味的半植入裝置。


未參與這項研究的嗅覺神經科學家梅因蘭(Joel Mainland)是費城莫耐爾化學感官中心的研究人員,他評論道,嗅覺研究比視覺或聽覺研究落後了數十年,獲得的經費也比其他感官研究更少。此外,嗅覺其實涵蓋多種感官,例如要解譯視覺資訊,僅需了解三種受體所傳遞的訊息,然而味覺和嗅覺分別仰賴40種和400種受體。


令人驚訝的是,有嗅覺問題的人比我們以為的還多。根據一項全美調查,40歲以上的成人23%有嗅覺缺陷,80歲以上高達62.5%。維吉尼亞聯盟大學的教授柯斯坦佐(Richard Costanzo)表示,嗅覺缺陷可能源自受傷、長期鼻竇問題、遺傳或老化。柯斯坦佐是新裝置研究計畫的主持人之一,研究嗅覺將近40年。他表示,人們經常輕忽嗅覺的重要性,但嗅覺與味覺息息相關,缺乏嗅覺的人也是營養不良的高危險群,並且常伴隨社交孤立的問題。


梅因蘭指出,目前的確有治療嗅覺缺陷的方法,例如嗅覺訓練,也就是讓病患重複接觸並練習辨識特定氣味,其他療法則針對病患失去嗅覺的根源,例如長期鼻竇問題。然而對於和摩爾海德一樣因腦傷而失去嗅覺的病患來說,目前沒有恢復嗅覺的方法。


如同所有感官,嗅覺的產生涉及多個步驟:氣味分子進入鼻腔或口腔,穿過一層黏膜後與嗅覺神經元結合,引發一連串電訊號,並傳遞到大腦嗅球(olfactory bulb)的特定部位。麻州眼耳專科醫院鼻科主任、哈佛醫學院副教授赫爾布魯克(Eric Holbrook)說:「一個神經細胞可能對應到布朗尼的氣味,而不是磅蛋糕,它鄰近的細胞可能剛好相反。單一神經細胞也可能對應到數種化學物質,但還是具有一定程度的專一性。」


赫爾布魯克正與維吉尼亞聯盟大學的團隊合作,試圖尋找能刺激大腦嗅球的捷徑,進而引發嗅覺。研究人員最終目的是製作出與人工電子耳相似的裝置:人工電子耳把聲音轉換為大腦可解譯的電訊號,藉此恢復使用者的部份聽覺;維吉尼亞聯盟大學和哈佛大學團隊也希望依循相同方式,把化學訊號轉換為有用的電訊號。赫爾布魯克在今年2月於《國際過敏與鼻科論壇》期刊發表的研究顯示,以電刺激鼻腔和鼻竇可讓健康受試者聞到實際上不存在的氣味。赫爾布魯克表示,要幫助聞不到氣味的人恢復嗅覺仍然是漫漫長路,但這項重要進展讓我們朝目標邁進一步。


人工電子耳配備一個置於耳外的聲音處理器,內含麥克風和微電腦,此裝置把聲音訊號傳至皮膚下的內部元件,刺激耳蝸內的神經;耳蝸是把聲波振動轉換成神經訊號的器官。同樣地,維吉尼亞聯盟大學和哈佛大學團隊希望製造一項放在鼻下或是眼鏡上的裝置,柯斯坦佐表示,此裝置將配備氣味感測器、小型外部微處理器,以及用來刺激嗅球不同部位的內部元件。


維吉尼亞聯盟大學人工電子耳外科醫生庫艾留(Daniel Coelho)也是此計畫的合作夥伴,他表示,研究人員仍需改善感測器,使其辨識更多氣味,以具有實際應用的價值。研究人員準備進一步縮小感測器,並加速感測器處理嗅覺訊號的流程,就像可用於感測炸彈或變質食物的「電子鼻」。此外,研究人員也需要建立植入此裝置的手術程序,才能安全植入到可刺激產生嗅覺的腦區。


庫艾留表示,成功研發出此裝置仍需數年,但並非不可能,「這是頗為直觀的想法。我們並非發明全新的裝置。」相反地,研究團隊是以新穎方式結合既有科技。


摩爾海德是在教六歲兒子溜滑板時受傷的。他對於恢復嗅覺並不樂觀,但不會輕易放棄幫助別人的機會,包括協助這些研究人員。摩爾海德說:「這顯然就是我應該做的事。」