Запахи выделяются среди сенсорных сигналов своей способностью вызывать яркие эмоциональные воспоминания, которые часто уходят корнями в прошлое на десятилетия. Их привилегированная мнемоническая сила обычно объясняется прямыми анатомическими связями, соединяющими первичную обонятельную (грушевидную) кору с лимбическими структурами, такими как миндалевидное тело и гиппокамп, минуя таламусный канал, который управляет всеми другими сенсорными возможностями организма. Тем не менее, специфические перцептивные и семантические факторы, определяющие, станет ли запах триггером воспоминаний в будущем, остаются малоизученными.
Эпизодическая память, вызванная запахом, разворачивается в два этапа: вначале мозгом производится распознавание того, что запах уже встречался ранее, а уже потом следует извлечение связанного с ним эпизода. Далее в этой статье мы будем называть эти этапы распознаванием и ассоциативным извлечением. Приятность запаха, эмоциональная сила, интенсивность, знакомство и семантические знания будут считаться модуляторами этих этапов, но направление и величина сообщаемых эффектов значительно различаются в разных исследованиях. Несогласованные результаты, вероятно, объясняются смешиванием распознавания и ассоциативного воспроизведения, как единой переменной памяти, игнорируя возможность того, что различные атрибуты могут управлять сразу двумя подпроцессами.
Дополнительную сложность вносит исключительная индивидуальная изменчивость обоняния человека. Генетический полиморфизм в генах, кодирующих обонятельные рецепторы, существенно влияет на воспринимаемую интенсивность и приятность запаха, тем самым модулируя обонятельные ощущения. Помимо этой генетической мозаики, другие факторы, такие как гормоны, пол, возраст и культурный фон, ещё больше усиливают неоднородность восприятия запахов. Следовательно, статистический вес любого атрибута может быть искажён, если компьютерные модели, разработанные для исследований, явно не учитывают индивидуальную изменчивость участников.
Одним из перспективных подходов к решению проблемы изменчивости и сложности обонятельных данных является использование вычислительной мощности множества выделенных серверов дата-центра и искусственного интеллекта, которые превосходно справляются с выявлением закономерностей в многомерных наборах данных. Например, модель нейронной сети была обучена расшифровывать комбинаторный код 6000 молекул одорантов, распределённых по 400 обонятельным рецепторам, достигнув производительности, эквивалентной лабораторным тестам. Модели машинного обучения также успешно предсказывали индивидуальное и популяционное восприятие интенсивности запаха, приятности и семантических дескрипторов на основе химических характеристик молекул одорантов. Недавно была разработана модель на основе нейронной сети для прогнозирования качества запаха ранее не охарактеризованных молекул на основе их химических характеристик. Однако применение этих моделей к меньшим наборам данных, содержащим психофизические и физиологические характеристики, ограничивает производительность. Несмотря на эти трудности, интеграция субъективных аспектов и индивидуальных различий имеет важное значение для всестороннего понимания механизмов того, почему именно некоторые запахи вызывают воспоминания, и для разработки более надёжных и устойчивых к предвзятости подходов в исследованиях обоняния человека.
Ассоциативное извлечение информации основано на знакомстве с запахом и его семантической различимости. А распознавание запахов обусловлен богатством условных когнитивных реакций организма в тот период, когда произошёл эпизод наибольшего эмоционального восприятия (позитивного ил негативного). Ассоциативное извлечение лучше всего инициируется знакомством с запахом и семантической уникальностью его описаний. Другими словами, чтобы запах был распознан, он должен быть эмоциональным и поддаваться вербальному описанию. Чтобы выйти за рамки простого распознавания и вызвать эпизодическое извлечение каких-то эпизодов из памяти, запах должен был быть либо очень знакомым, либо незнакомым, но семантически отличительным.
Эмоциональная сила аромата и, в меньшей степени, его приятность являются ключевыми предикторами распознавания — с сильной эмоциональной составляющей, особенно неприятные, распознаются быстрее и чаще. Надо отметить, что неприятные и интенсивные запахи более связаны с эмоциональным распознаванием, в то время как нейтральные и просто приятные имеют низкую или нулевую прогностическую ценность для мозга. Кроме того, интенсивность запаха и эмоциональная сила могут передавать перекрывающуюся информацию мозгу, такую как вероятное расстояние, направление до источника, а также то, следует ли к нему приближаться или избегать. Запахи, связанные с сильными эмоциями и воспринимаемые как более интенсивные, могут привлекать больше внимания и вызывать более богатые когнитивные ассоциации, облегчая их интеграцию в память и последующее воспроизведение — то есть, интенсивность связана с перцептивной величиной и значимостью стимула, тогда как приятность отражает его аффективную оценку.
Связанные с запахами эмоции избирательно усиливают распознавание, не влияя на ассоциативное извлечение. Другими словами, эмоциональные качества аромата формируют вызванное извлечение главным образом за счёт увеличения вероятности распознавания, уточняя более ранние интерпретации или связи между эмоциями и памятью о других модальностях (например, звуками, изображениями и вкусами). Автобиографические приятные воспоминания воспринимаются как более закреплённые — лимбические (большее вовлечение лимбической системы), старые (извлечённые из более раннего периода жизни), яркие (пережитые с большей ясностью), эмоциональные (более высокая интенсивность восприятия). А вот негативные или шоковые эмоциональные свойства запаха могут искажать последующую оценку воспоминания.
Запахи, связанные с детством, вызывают более интенсивные эмоциональные воспоминания потому, что имеют сильное личное значение. Ведь знакомство с запахом является ключевым фактором, определяющим его ассоциативное воспроизведение в памяти. Когда запах был правильно распознан, оба крайних значения континуума знакомства усиливают воспроизведение: совершенно незнакомые или очень знакомые, повышают вероятность запоминания связанного контекста.
Теория несоответствия спонтанного осознанного восприятия запахов предлагает подходящую основу для понимания того, почему незнакомые запахи усиливают ассоциативную связь. Она предполагает, что мы осознаём запах в первую очередь тогда, когда он не соответствует ожиданиям, и что обонятельная память функционирует не столько для запоминания или идентификации запахов, сколько для обозначения новизны. Как только запах становится знакомым, он обычно исчезает из сознания, и его первая ассоциация, как правило, сохраняется, поскольку последующие встречи не перезаписывают её. Эта устойчивость очевидна в классических исследованиях ассоциаций запах-изображение, где первоначальная пара сохраняется лучше, чем последующие, оставляя особенно сильный след памяти в гиппокампе. Напротив, устойчивое ассоциативное извлечение, наблюдаемое для хорошо знакомых запахов, вероятно, опирается на уже существующие семантические и автобиографические знания — поэтому может вызывать разные воспоминания, в зависимости от текущего контекста или настроения.
Считается, что семантические знания обеспечивают структурированную основу, которая влияет на эпизодическую память, облегчая её организацию, доступность и обогащение. Во время кодирования они позволяют сегментировать и запоминать сложные события на основе уже существующих схем, а во время извлечения помогают структурировать и дополнять воспоминания, в частности, активируя семантические сети, взаимодействующие с эпизодическими. В целом, знакомство с запахом оказывает выраженное нелинейное влияние на эпизодическую память: как новые, так и хорошо знакомые запахи облегчают ассоциативное извлечение посредством различных когнитивных и нейронных процессов. Но учёным пока непонятен другой феномен: автобиографические парадигмы не могут тестировать незнакомые запахи, которые по определению никогда не встречались и, следовательно, не могут вызывать личные воспоминания. Тем не менее, такое очень часто происходит у множества людей в течение жизни. Ответа на этот вопрос пока не нашли, но он очень занимает учёных и разработчиков исследовательских моделей для нейросетей.
