俄亥俄州立大学和其他地方的科学家开发了家猫(Felis catus)鼻子的 3D 计算机模型。并模拟了吸入含有常见猫粮气味的空气如何流过盘绕结构。他们发现空气分成两股气流，一股被净化和加湿，另一股将气味剂快速有效地输送到负责嗅觉的系统——嗅觉区域。研究作者认为，本质上，猫鼻的功能是一种高效、双重用途的气相色谱仪——一种在实验室中检测和分离汽化形式化学物质的工具。事实上，猫鼻在这方面非常有效，其结构可以激发当今使用的气相色谱仪的改进。

家猫是世界上饲养最广泛的宠物之一，拥有高度复杂的鼻腔和发达的嗅觉，在进食和社交互动中发挥着重要作用。

它们的嗅觉敏锐度很高，嗅觉障碍可能会导致猫拒绝食物。

陆生哺乳动物的鼻子通常有三组骨骼结构，称为鼻甲骨：鼻甲骨、上颌骨甲骨和筛骨甲骨。

猫的鼻甲比人类或啮齿类动物复杂得多，与家犬的鼻甲相当。

猫的嗅觉粘膜面积约为 20 cm 2，主要位于鼻子后端的筛骨鼻甲中，约为人类的四到五倍，仅比普通狗小两倍。

猫复杂的鼻甲结构及其嗅觉功能对其生存的重要性为检查结构与功能关系提供了一个极好的模型。

自从其祖先非洲野猫(Felis silvestris lybica)被驯化以来，家猫和野猫随着人类的居住而传播，并在各种气候下繁衍生息。

复杂的鼻结构对于猫适应这些不同的环境可能很重要。

“如果你仔细想想，这是一个很好的设计，”俄亥俄州立大学研究员赵凯说。

“对于哺乳动物来说，嗅觉对于寻找猎物、识别危险、寻找食物来源和跟踪环境非常重要。”

“事实上，狗闻一闻就能知道发生了什么——它是不是朋友?”

“这是一个令人惊叹的嗅觉系统——我认为可能有不同的进化方式来增强它。”

“通过观察这些流动模式并分析这些流动的细节，我们认为它们可能是两个不同的流动区域，服务于两个不同的目的。”

在一项新研究中，赵博士及其同事开发了一种解剖学上精确的家猫鼻子 3D 计算模型。

他们利用了多种技术，包括对真实猫鼻子进行高分辨率微型 CT 扫描和计算流体动力学建模。

对通过虚拟猫鼻子的空气和气味流动的模拟表明，它的功能似乎与平行盘管气相色谱仪类似，其中通过使用从一股高速气流分支出来的多个管子来提高基本技术的效率。

换句话说，如果猫的鼻子只有一根用于气味检测的直管，那么它需要比头部的物理尺寸更长，才能使气味检测像实际看起来的那样有效。

拥有多个复杂通道似乎比拥有单个直管(大多数两栖动物都拥有)效率高 100 倍。

这些发现加深了人们对更复杂通道的进化如何使哺乳动物(尤其是猫)增强嗅觉的理解。

研究人员说：“哺乳动物鼻子中盘旋的嗅鼻甲通道的进化过程与另一种感觉器官非常相似，即哺乳动物所特有的蜗牛状卷曲耳蜗。”

“在鸟类和其他非哺乳动物脊椎动物中，内部听觉器官尽管被称为耳蜗，但却是一个盲端管。”

“虽然我们知道哺乳动物耳蜗的进化增强了我们的听觉灵敏度和频率范围，但我们相信哺乳动物的嗅觉耳蜗可能通过充当平行线圈色谱仪来类似地增强嗅觉。”

“这一发现揭示了支持高嗅觉性能的新机制，进一步加深了我们对哺乳动物物种成功适应不同环境的理解，其中包括猫这种重要的宠物。”

结果发表在《PLoS 计算生物学》杂志上。