تتحقق حاسة الشم من خلال أنشطة نظام الشم. يبدأ عندما تدخل رائحة محمولة جواً في تجويف الأنف وتصل إلى ظهارة الشم (OE). تكون ظهارة الشم محمية بطبقة رقيقة من المخاط ، والتي تخدم أيضاً غرض إذابة المركبات الأكثر تعقيداً إلى روائح كيميائية أبسط. يختلف حجم ظهارة الشم وكثافة الخلايا العصبية الحسية بين الأنواع البيولوجية ؛ في البشر ، تبلغ ظهارة الشم حوالي ٩-١٠ سنتيمتر مربع فقط.

تندمج المستقبلات الشمية في أهداب الخلايا العصبية الحسية الشمية. تعبر كل خلية عصبية عن نوع واحد فقط من المستقبلات الشمية. ومع ذلك ، فإن كل نوع من المستقبلات الشمية يتم ضبطه على نطاق واسع ويمكن أن يرتبط بعدة روائح مختلفة. على سبيل المثال ، إذا ارتبط المستقبل أ بالرائحة ١ و ٢ ، فقد يرتبط المستقبل ب بالرائحة ٢ و ٣ ، بينما يرتبط المستقبل ج بالرائحة ١ و ٣. وبالتالي ، فإن اكتشاف وتحديد الرائحة يعتمد على مجموعة المستقبلات الشمية التي تتعرف على الرائحة هذا يسمى التنوع الاندماجي.

الخلايا العصبية الحسية الشمية هي خلايا ثنائية القطب ذات محور عصبي طويل واحد يرسل معلومات عن حاسة الشم إلى البصلة الشمية (OB). البصلة الشمية هي جزء من الدماغ يتم فصله عن تجويف الأنف بواسطة الصفيحة المصفوية. بسبب هذا القرب المريح بين الأنف والدماغ ، تتم دراسة تطور تطبيقات أدوية الأنف على نطاق واسع ، خاصة في الحالات التي يُفضل فيها الوصول المباشر إلى الجهاز العصبي المركزي.

داخل البصلة الشمية ، تنتهي المحاور من الخلايا العصبية الحسية في منطقة متخصصة تسمى الكبيبة. ترسل الخلايا العصبية الحسية التي لها نفس نوع المستقبلات الشمية محاورها إلى واحدة أو اثنتين من نفس الكبيبات. نتيجة لذلك ، يمكن أن يكون هناك آلاف المحاور من الخلايا العصبية الحسية المتشابهة تتقارب داخل كُبيبة واحدة. يتم تمرير كل هذه المعلومات الحسية إلى ٢٠-٥٠ خلية تاجية ومعنقدة فقط لكل كبيبة ، لذلك هناك تقارب كبير في المعلومات. الخلايا حول الكبيبة والخلايا الحبيبية هي خلايا عصبية داخلية مثبطة تتوسط في الحديث المتبادل بين الخلايا التاجية/المعنقدة قبل إرسال المعلومات الشمية إلى القشرة.

من البصلة الشمية ، تقوم الخلايا التاجية/المعنقدة بإرسال المعلومات إلى القشرة الشمية. القشرة الشمية عبارة عن مجمع من عدة مناطق قشرية تعالج معلومات حاسة الشم. تؤثر منطقة حاسة الشم ، وهي اللوزة المخية ، على الاستجابات العاطفية للشم. تشارك القشرة الأمامية المدارية في تحديد الروائح وقيمة المكافأة للروائح والأذواق. القشرة الشمية الداخلية ، وهي منطقة قشرية شمية أخرى ، تنطلق إلى الحُصين ، المتورط في الذاكرة الشمية.

تتضمن القدرة على اكتشاف الروائح والتعرف عليها مناطق قشرية عالية المستوى. قد يكون هذا التكامل عالي المستوى مرتبطاً بضعف الأداء الشمي الذي لوحظ في العديد من الاضطرابات العصبية التنكسية ، مثل مرض باركنسون ومرض الزهايمر. القدرة المنخفضة على الشم _ نقص حاسة الشم _ هو أحد الأعراض المبكرة لكلا الاضطرابين.