俄克拉荷马大学动物学教授，2006 年出版的著作《学习嗅觉：从神经生物学到行为的嗅觉感知》的合著者唐纳德·威尔逊正在寻找答案。
2004 年诺贝尔生理学或医学奖授予琳达·巴克和理查德·阿克塞尔，以表彰他们的研究表明存在一个庞大的基因家族，该家族编码称为嗅觉受体的蛋白质。他们于 1991 年发表的发现为理解嗅觉系统的功能打开了许多扇门。
一个重要的观察结果是，单个嗅觉感觉神经元通常只表达这些基因中的一个。因此，来自给定神经元的信号提供有关激活该细胞表达的特定受体蛋白的气味的信息。然而，单个受体蛋白似乎可以结合（或识别）许多不同的气味。因此，大多数单个细胞（通过其受体）不是对咖啡、香草或波尔多葡萄酒选择性地作出反应，而是对来自这些物体的挥发性化学物质的亚分子特征作出反应。例如，嗅觉感觉受体神经元可能对特定长度的烃链或特定的官能团（如醇或醛）作出反应。
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这意味着任何给定的感觉神经元都会对许多不同的气味作出反应，只要它们具有共同的特征。然后，大脑（特别是嗅球和嗅觉皮层）会查看在任何给定时间激活的感觉神经元的组合，并在先前体验过的模式和其他可用信息的背景下解释该模式。解释后的模式就是您感知到的气味。
嗅觉感觉神经元位于鼻子后部的粘液中，并通过轴突（从细胞体向外传递信息的手指状突起）将数据传递到大脑，它们并非永生。事实上，它们是越来越多已知会在一生中死亡并被替换的神经元类型之一。
幸运的是，它们并非同时死亡。有成千上万个表达特定嗅觉受体的嗅觉感觉神经元。当一小部分死亡时，大脑中嗅觉处理区域接收到的特定气味的活动模式不会发生太大变化。事实上，当表达特定受体基因的嗅觉感觉神经元死亡，而表达相同基因的新神经元成熟时，新神经元的轴突会插入到其前任所插入的同一组嗅球神经元中。尽管持续地进行重新布线，但这导致了多年来显着的模式稳定性。
让我们想象一下，在最近的假期里，您尝试了一种新的葡萄酒。这种葡萄酒的气味（或对于葡萄酒爱好者来说，是酒香）由数十种不同的挥发性化学物质组成，每种化学物质都有几个亚分子特征。因此，葡萄酒通过接合每个嗅觉感觉神经元的嗅觉受体蛋白来激活复杂的嗅觉感觉神经元模式，这些蛋白识别这些不同的特征。这种模式由嗅球和嗅觉皮层中的神经回路处理和记忆。
几周后，当您回到家时，您在当地市场找到了这种葡萄酒。尽管您已经替换了至少一部分最初与该葡萄酒独特气味相互作用的嗅觉感觉神经元，但当您倒一杯酒时，您仍然能够识别出它的香气，因为嗅觉系统内的整体活动模式仍然相对恒定。