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武汉物数所在气味偏好形成的神经环路机制研究中取得进展
2017-12-22 | 编辑: | 【  】【打印】【关闭

  近日,生命科学领域综合权威期刊《eLIFE》在线发表了中国科学院武汉物理与数学研究所徐富强研究团队的最新研究成果 “Activation of the dopaminergic pathway from VTA to the medial olfactory tubercle generates odor-preference and reward”。

  众所周知,生活经历可以影响人或动物对环境信息的处理和所产生的感知。例如宠物会对主人的声音情有独钟;恋人们常被他们曾经合唱歌曲的旋律或相识时的场景打动;来自不同地区的四大菜系色香味各具特点,而不同人对这些菜系的偏好不同等等,这些现象都涉及到了“偏好”。气味感知同样地受生活经历的影响。当人们重温儿时美食的特有气味时会十分兴奋和愉悦;生活/文化/地域差异也导致气味偏好的不同,表现出明显的个体差异和群体特征,例如不少欧洲人比较喜欢蓝奶酪的味道,而很多中国人则喜欢臭豆腐。气味给人们提供了关于食物、自身、他人和环境等多方面的信息,因此,气味偏好的形成具有重要的生理和社会意义,但其神经环路机制尚不清楚。

  嗅结节 (olfactory tubercle,OT) 位于脑腹侧纹状体,它直接接受来自嗅球及其它嗅觉皮层的信息输入,也接受来自于腹侧被盖区(ventral tegmental area,VTA)多巴胺能神经元的输入,而后者对调节奖赏及动机具有重要作用。嗅结节与嗅觉系统及奖赏系统的特殊联系使其具有可能涉及气味偏好的结构基础。此研究首先利用狂犬病毒RV逆行追踪技术,观察到内侧OT(mOT)可直接接受嗅球等嗅觉系统神经元和VTA中多巴胺能神经元等奖赏系统的输入;其次利用光纤钙记录技术,观察到内侧OT中的神经元对多种气味刺激均有响应,同时VTA-mOT多巴胺能神经投射纤维可响应多种自然的奖赏刺激;随后利用光遗传激活VTA-mOT多巴胺能投射通路可导致奖赏反应并且可建立气味偏好;最后利用光遗传或化学遗传抑制该通路可阻断自然条件下气味偏好的建立。此研究表明,VTA-mOT多巴胺能神经投射参与了包括进食、社交等一系列自然奖赏过程,并在气味偏好形成中具有重要作用,有望为成瘾、偏食和肥胖等的预防和治疗提供神经环路层面的实验依据。

  武汉物数所脑科学研究中心博士生张志建和助理研究员刘青为该研究论文的共同第一作者,徐富强研究员为通讯作者,部分实验得到了华中科技大学李浩洪教授和中科院深圳先进技术研究院王立平研究员的帮助。该研究得到科技部973计划,国家自然科学基金和中科院战略先导专项等的资助。

  徐富强研究团队在过去几年里,致力于嗜神经病毒工具的开发和利用,建立了一系列嗜神经工具病毒库,并与活体电生理记录、钙离子信号检测、动物行为、磁共振成像等技术方法整合形成系统的神经网络结构与功能研究平台。

  (附:论文链接

  1RV-dG-GFP标记小鼠mOT的直接输入连接,mOT直接接受嗅觉和奖赏系统的输入 

  

2,光激活VTA-mOT多巴胺能神经投射的同时给予气味刺激,可使小鼠对中性气味产生偏好,也可使小鼠不再厌恶天敌的气味。








 
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