一项突破性的研究揭示了复杂的鼻气道结构，这是家猫非凡嗅觉能力的原因。研究人员创建了一个详细的猫鼻子3D计算机模型，并模拟了携带各种食物气味的空气流动。研究表明，猫鼻腔中的空气分成两种不同的气流。一股水流经过清洁和加湿，而另一股水流则有效地将气味输送到嗅觉区域。
猫鼻子:一个双重用途的感官工具
科学家们认为，猫鼻子的功能是一种高效的双用途气相色谱仪，一种在实验室中用于检测和分离蒸发形式的化学物质的设备。
猫的鼻子结构在这方面是如此精通，它可能会激发现有气相色谱仪的改进。
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与短吻鳄细长的鼻子相反，猫的头部紧凑的尺寸可能推动了一种进化变化，导致了迷宫般的气道结构。这种独特的结构使猫能够更有效地适应不同的环境。
理解流模式
研究人员发现，鼻腔结构为气味提供了一条高速通道，绕过了较慢的呼吸流动，从而优化了气味检测。
模拟还揭示了一个令人惊讶的发现:一旦充满气味的空气到达嗅觉区域，它就会通过平行通道再循环一段时间。
“这实际上是一个惊喜，”该研究的资深作者赵凯补充说，“就像你闻一闻，空气又回到了那里，然后被处理了更长的时间。”
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这种再循环允许更彻底的气味处理。研究人员估计，猫的鼻子在气味检测方面的效率是其他物种的100多倍，这些物种有着类似两栖动物大小的直鼻子。
这项研究提供了哺乳动物和其他物种之间气相色谱效率的第一个定量比较。这项研究揭示了形成不同鼻子结构的进化途径及其功能目的。
虽然对视觉和听觉的了解很多，但这项研究为深入了解鼻子及其在感官知觉中的重要作用打开了大门。
“仔细想想，这是一个很好的设计，”赵说。“对于哺乳动物来说，嗅觉在寻找猎物、识别危险、寻找食物来源和追踪环境方面非常重要。事实上，狗闻一闻就能知道经过的是什么——是不是朋友?”
该研究的作者
该研究的资深作者是俄亥俄州立医学院耳鼻喉科副教授赵凯。赵教授实验室博士后吴振兴是第一作者。
其他贡献者包括来自莫奈尔化学感官中心、沃尔瑟姆宠物护理科学研究所和宾夕法尼亚大学的研究人员。这项研究得到了美国国立卫生研究院和英国玛氏宠物护理公司的部分资助。这项研究发表在2023年6月29日的《公共科学图书馆计算生物学》上。
