嗅上皮の粘膜中に溶け込んだにおい物質は、嗅細胞から伸びた嗅繊毛（きゅうせんもう）にあるたんぱく質でできた受容体と結合し、その組み合わせによりにおいの情報があつめられます。
人間の認識できるにおい物質は、数万種類を超えると考えられています。数万のにおい物質を受容体が認識するしくみについてみていきましょう。
受容体にはさまざまな種類があり、それぞれ異なる形のくぼみを持っています。このくぼみににおい物質がぴったり結合すると、嗅細胞はその情報を脳に送り、数万種のにおい物質を識別できるようになっています。それならば、それぞれのにおい物質に対応する数万種類の受容体が必要になると考えますが、人間の嗅覚受容体は約400種類しかありません。そのたった400種類ほどの受容体で、どのように数万ものにおいを識別しているのでしょうか。
実は、におい物質の多くは、その分子のさまざまな部分で、複数の受容体と結合しています。そして、ひとつのにおい物質についての断片的な情報を脳の「嗅覚野」に伝えているのです。受容体自体は400種類しかなくても、受容体の組み合わせは無数にあるため、人間はにおい物質を識別している受容体の組み合わせによって、数万種類ものにおい物質を識別しているのです。このように、においの嗅ぎ分けは、高性能センサーである受容体からの情報を巧みに処理することによって実現しています。
図の嗅覚受容体の組み合わせの仕組みを表した模式図では、①のにおい分子は、受容体A、B、Dのくぼみに分子がそれぞれの部分がぴったりと結合することで、A、B、Dの受容体が反応します。
一方で、②のにおい分子は受容体A、Dだけが反応する。受容体AやDだけでは、①と②を区別できないが、A、B、Dという組み合わせと、A、Dだけという組み合わせを比較することで、におい分子①と②を区別することができます。
日本成人病予防協会 総務省認証 学術刊行物より