长期以来,鼻内化学感官被认为是不重要的感官,甚至有人提出人们通过气味得到的信息是微不足道的,利用气味被认为是失去其他的感官之后不得不用的替代手段。然而事实上,嗅觉对人类的生活起着至关重要的作用。在日常生活中,气味信息 “指导”着我们的行为,影响我们的摄食行为,提示外界环境的危险信息,帮助我们进行定位和导航,促进人们的社会交流。

对于空间定位导航功能来说,人类并不完全依赖于单一感官信息,虽然人们被认为是视觉导航者,但事实上人类可以利用任意感官信息来评估空间中的目标位置。因此尽管在空间导航或者空间定位中人们会优先利用视觉信息,来自其他感官的信息输入也会影响最终的导航或者定位的结果。

腹语术效应(Ventriloquist effect)起初用来描述视觉信息会影响听觉位置感知的效应。在这个研究中,作者利用腹语术效应这个灵敏度较高的范式来考察单侧气味输入是否会影响被试对声音位置的感知偏差。研究招募41名(15名男性26名女性,年龄为22.6 ± 3.2岁)通过了中国嗅觉识别测验的被试,气味刺激采用10%体积分数苯乙醇(仅激活鼻内嗅觉神经通路),1%体积分数的薄荷醇(同时激活鼻内嗅觉通路和鼻内三叉神经通路)和丙二醇(对照组和溶剂)。实验过程中,被试在吸气阶段(单侧气味输入,另一侧为对照组)会听到一段持续1.5s的纯音,声音的位置信息通过头传递函数模拟,声位角分别为双侧20°、-10°、-5°和正中央,距离为1m。被试的任务为判断声音出现在左侧还是右侧并报告作出判断的自信程度(图1)。数据通过Sigmoid函数拟合并计算PSE,结果显示单侧的苯乙醇输入不影响被试对声音方向的判断,但是单侧薄荷醇的输入会使感知到的声音的位置偏向气味的方向。基于这个结果,作者推测当且仅当气味刺激了鼻内三叉神经系统才能使声音位置的感知发生系统性的偏移。本研究将多感官腹语术效应从非化学感官通道拓展到化学感官通道,并指出气味本身的神经特性(纯嗅觉气味或者嗅觉三叉神经混合气味)可能会在气味腹语术效应中起作用。


图1. 声音定位的实验范式。参与者吸入气味的同时听到声音。声音方位被定义为从头部矢状面偏转的角度(’-’表示向左,‘ +’表示向右)。ITI:试次间隔时长; 判断方位:左或者右。自信水平: 从1到7(1表示“只是猜测”,7表示“非常自信”。分数越高越自信)。


图2. 单侧气味流入对声音方向感知的PSE偏移。(a,b)不同气味-气味刺激鼻孔条件(对照,左侧苯乙醇,右侧苯乙醇,左侧薄荷醇,右侧薄荷醇)下声音方向判断的心理物理曲线。水平轴上的负值表示左侧声音刺激,水平轴上的正值表示右侧声音刺激。(c,d)不同气味-气味刺激鼻孔条件下的个体PSE数值。中间的点和两个箭头代表一个被试个体。单侧薄荷醇的输入导致了在感知声音方向上的系统性偏差,向气味方向移动。(e,f)个体数据的 PSE 偏移。误差线指SEM,**p < 0.01。

银河7163官网陈立翰副教授课题组博士生梁坤为本文第一作者,课题组博士后王武、博士后宫文潇,博士生曾桓珂、博士生娄春淼,北京大学前沿交叉科学研究院博士生雷潇参与研究,陈立翰副教授为本文通讯作者。该研究由国家自然科学基金国际(地区)合作与交流项目- 中德跨学科重大合作研究项目和科技创新2030-脑科学与类脑研究重大项目资助完成。

Liang, K., Wang, W., Lei, X., Zeng, H., Gong, W., Lou, C., & Chen, L. (2022). Odor-induced sound localization bias under unilateral intranasal trigeminal stimulation. Chemical Senses, 47,1-8 https://doi.org/10.1093/chemse/bjac029

PI及课题组介绍

陈立翰副教授于1999年获工学学士学位(浙江大学),2005年获教育学硕士学位(浙江大学),2010年获哲学博士学位(慕尼黑大学)。2019年起任银河7163官网脑与认知科学系副系主任。中国心理学会会员,中国心理学会工程心理学专业委员会委员(2016-现在),国际多感觉通道研究论坛科学委员会委员(2016-现在),中国认知科学学会认知建模专业委员会副主任委员(2021-2025),中国人类工效学会复杂系统人因与工效学分会委员(2021-2025),中国电子工业标准化技术协会用户体验标准工作委员会专家委员(2022-现在),中国感官分析标准化技术委员会专家委员(2022-现在)。《Perception》编委(2021-2024),《Frontiers in Virtual Reality》编委 (2019-现在)。研究兴趣为多感觉通道时间知觉;跨感觉通道刺激编码和特征联合;触觉知觉;工程心理学与人因学。

实验室主页:https://multisensorylab.com/


2022-11-07