“新天工开物”:科技“嗅”察脑健康

大脑的健康风险,能被“嗅”出来!这个乍一听很离谱的说法,其实揭示了一条退行性疾病“早筛查、早干预”的科学路径。

中国科学院生物物理研究所学术副所长、中国认知科学学会学术委员会主任何生指出:“嗅觉是感知觉的重要部分,嗅觉功能是反映脑认知健康的重要指标,对阿尔茨海默病、帕金森病等重大神经退行性疾病具有重要的预警价值。”然而传统检测方法依赖复杂的专业仪器,无法实现居家监测,难以推广普及。

近日,在国家科技传播中心举行的“新天工开物——科技成就发布会”脑认知科学专场上,中国科学院心理研究所认知科学与心理健康全国重点实验室人类嗅觉研究团队发布的“本土化嗅觉功能评估与训练体系”,这一挑战提供了创新的解决路径。

从“闻不到饭香”到脑疾病预警:被忽视的健康哨兵

生活中,我们常遇到这样的情形:感冒鼻塞,食之无味,即便是一颗水果糖,也只剩甜涩之感,失去果香的气味层次。

中国科学院心理研究所研究员、中国科学院大学心理学系教授周雯生动地比喻:“捏住鼻子吃水果糖时,我们只能尝到甜味和酸味,各种水果口味消失了,就好像五颜六色的糖果变成了黑白照片。”嗅觉的暂时失灵,让我们切身感受到它对于生活品质的影响。

然而,若中老年人在无明显诱因下出现持续性嗅觉减退,便可能不再是寻常的感官问题,而是大脑发出的早期警示。阿尔茨海默病与帕金森病作为典型的神经退行性疾病,具备两个关键特征:一是神经元一旦损伤便不可逆转,二是疾病前驱期可长达数年。正因如此,“早发现、早干预”成为延缓病情、保护认知功能的必由之路。

大量的神经科学研究揭示了嗅觉系统与大脑认知健康的密切关联。研究表明,嗅觉功能障碍正是这两类疾病最早显露的外部症状。

其背后的科学原理在于,嗅觉处理的核心区域在阿尔茨海默病和帕金森病病理过程中首当其冲,而这些区域又直接与大脑的边缘系统及认知中枢(如海马体和前额叶皮层)相联。

例如,在帕金森病演化的过程中,“最早的这个神经纤维的缠结,路易小体的沉积,这些退行性病变发生在嗅球,而嗅球是脑内嗅觉加工的第一站,此后才会累及低位的脑干乃至黑质和其他中脑、前脑的深部核团,造成明显震颤等运动症状。”周雯解释道。

这种解剖学上的紧密联系,使得嗅觉功能减退成为这两类重大神经退行性病的敏感生物标志物,为早期筛查提供了可观测的窗口。值得注意的是,《中国帕金森病的诊断标准》已明确将嗅觉减退或丧失列为诊断支持标准和前驱期标志。

据周雯介绍,本土化嗅觉功能评估“嗅觉测验敏感性很好,可以早于其他指标发现可能存在的风险。”基于这一机制,科学、系统的嗅觉功能评估能够有效提前2至5年预警阿尔茨海默病风险,提前4至8年识别帕金森病的征兆。

2024年,国家卫健委等15部门联合印发《应对老年期痴呆国家行动计划》,明确提出至2030年,80%的老年人应每年接受认知功能初筛。本项目所提供的嗅觉评估工具,将是实现该“普惠筛查”愿景的关键技术支撑。

“我们研发心灵秀本土化嗅觉功能评估和训练体系,为的就是能够及时准确的捕捉嗅觉对大脑健康的反馈,为临床问题提供一个嗅觉维度的全新的解决路径。”周雯说。

绘制中国人自己的“嗅觉地图”

尽管嗅觉识别测验在海外已有应用,但直接引进却面临“水土不服”。例如,美式测验中常见的“根汁汽水”气味,对大多数中国人而言极为陌生,易导致误判。

周雯在接受采访时指出:“从国外引进一是成本很高,二是他们使用的气味并不是中国人熟悉的气味,不适合中国人使用,也没法套用国外的常模数据。”

以气味识别测验为例,为解决这一文化适应性问题,团队从105种日常气味出发,经过全国多地公众参与评选,最终精选出40种国人熟悉且辨识度高的气味,构建起首个真正意义上的中国本土化气味库。实证显示,使用该气味库的受试者辨识正确率较欧美工具提升15%以上,这也意味着测验具备了更高的对嗅觉功能的敏感性。

更为艰巨的是建立全国年龄常模——这把衡量中国人嗅觉功能的“标准尺”。

周雯与团队坚持科学严谨的分层抽样方法,跋涉全国24个省、直辖市和自治区,系统采集从5岁至85岁以上各年龄段人群的数据,全面覆盖地域、年龄与性别变量,构建了有高度代表性的年龄常模。此后,又不断的对常模样本库进行扩充,目前,常模库中已经有了3万多样本,每一个数据点的背后,都是脚踏实地的测试工作。

有了数据,如何运用成为关键。心灵秀嗅觉功能评估体系采用软硬件结合的形式。在系统构建层面,团队借力于智能终端的普及,和游戏开发团队合作开发了交互界面友好、流程标准化、数据流安全、运行稳定的云端交互平台,突破了传统纸笔测验依赖人力的局限,实现了评估自动化、数据云端化与督导远程化。以常用的嗅觉识别测验为例。使用嗅棒或香片提供气味,配合云端交互平台呈现的选项:受检者嗅闻气味,从4个选项中选择所闻气味的名字,系统自动依据作答情况和人口学信息,对比全国大样本常模,计算嗅觉功能评估结果,即刻反馈检查报告。

然而,云端化也伴随安全挑战。在一次突发的网络攻击中,展示账号遭遇数百万条垃圾数据注入,攻击者意图瘫痪系统。多亏研究所定期的安全演练与团队超前的防护部署,攻击被迅速遏制,医疗与筛查工作未受任何影响。这场“看不见的战斗”,有力验证了系统的高可靠性与数据安全性。

以“鼻”为窗,照亮脑健康早期防控之路

目前,“心灵秀”嗅觉功能评估与训练体系已于北京协和医院、上海市第六人民医院、广东省第二人民医院等全国百余家医疗机构投入临床使用,形成“筛查-干预”闭环。受试者仅需5至10分钟,通过嗅棒闻气、云端选答,即可获得基于全国常模的个体化评估报告。

我国是阿尔茨海默病的高发国家,预计到2030年患者规模将突破3000万,相关直接经济损失可能超过17万亿元。本土化嗅觉功能评估与训练体系的推广应用,有望在疾病早期实现广泛、低成本的筛查与干预,从而延缓疾病进展,减轻家庭与社会照护负担。

展望未来,团队期待将嗅觉功能评估纳入常规健康体检体系,使其成为大脑的体温计,推动脑健康管理从“被动治疗”转向“主动预防”。

正如周雯研究员所说:“应用基础理论切实造福于民是科研工作者的使命。”在这条融合科学探索与人文关怀的道路上,一项源于日常嗅觉的科研突破,正为千家万户叩开脑健康之门。

   
编辑:白鸽

郑重声明:此文内容为本网站转载企业宣传资讯,目的在于传播更多信息,与本站立场无关。仅供读者参考,并请自行核实相关内容。

  • 相关推荐