日前，中國科學(xué)院動(dòng)物研究所研究員張?jiān)品鍒F(tuán)隊(duì)等，首次在分子、細(xì)胞及神經(jīng)環(huán)路層面，系統(tǒng)揭示了小鼠如何通過敏銳的嗅覺系統(tǒng)判斷獵物的營養(yǎng)狀態(tài)，并做出精準(zhǔn)捕食決策的神經(jīng)編碼機(jī)制。在自然環(huán)境中，動(dòng)物通常需要依賴氣味來評估食物的營養(yǎng)價(jià)值。為深入探索這一行為背后的神經(jīng)基礎(chǔ)，研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了一套模擬自然捕食的行為實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并以棉鈴蟲幼蟲為研究對象展開實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)顯示，無論處于空腹或飽腹?fàn)顟B(tài)，小鼠均顯著傾向于捕食“已進(jìn)食”的幼蟲，而這一行為高度依賴于其主嗅覺系統(tǒng)的完整功能。
研究團(tuán)隊(duì)運(yùn)用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)，從幼蟲體表揮發(fā)物中，精準(zhǔn)鑒定出兩種關(guān)鍵化學(xué)信號(hào)——在正常進(jìn)食幼蟲體表含量較高的亞油酸（LA），和在饑餓幼蟲體表顯著富集的(Z)-9-二十三碳烯[(Z)-9-TE]。行為學(xué)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，LA對小鼠具有吸引作用，而[(Z)-9-TE]會(huì)引發(fā)回避反應(yīng)，且兩種效應(yīng)均呈現(xiàn)濃度依賴性。
進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，起源于腹側(cè)被蓋區(qū)、投射至內(nèi)側(cè)嗅結(jié)節(jié)（mOT）的多巴胺神經(jīng)通路，是調(diào)控氣味偏好的核心樞紐。研究團(tuán)隊(duì)通過化學(xué)遺傳學(xué)技術(shù)精準(zhǔn)調(diào)控該通路活性，實(shí)現(xiàn)對小鼠行為選擇的雙向操控，即抑制通路會(huì)削弱小鼠對LA的偏好，而激活通路能讓小鼠轉(zhuǎn)而偏好原本回避的(Z)-9-TE。在細(xì)胞機(jī)制層面，研究團(tuán)隊(duì)借助光纖記錄技術(shù)發(fā)現(xiàn)，mOT區(qū)的D1型和D2型多棘投射神經(jīng)元，分別對LA和(Z)-9-TE表現(xiàn)出特異性反應(yīng)。藥理學(xué)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，D1受體介導(dǎo)了對LA的趨近行為，而D2受體參與了對(Z)-9-TE的回避反應(yīng)，二者形成了“蹺蹺板”式平衡調(diào)控機(jī)制。同時(shí)，LA和(Z)-9-TE誘發(fā)的表型在布氏田鼠和褐家鼠等野生嚙齒類動(dòng)物中同樣存在，這提示了上述兩種化合物的生物學(xué)效應(yīng)或具有跨物種的保守性。
這一研究首次從分子、細(xì)胞到神經(jīng)環(huán)路層面，解鎖了小鼠依據(jù)氣味判斷獵物價(jià)值的“決策黑箱”，并為動(dòng)物覓食決策行為提供了新見解。
相關(guān)研究成果以A midbrain-to-ventral-striatum dopaminergic pathway orchestrates odor-guided insect predation in mice為題，發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》（PNAS）上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金委員會(huì)、科學(xué)技術(shù)部、中國科學(xué)院等的支持。
論文鏈接
多巴胺信號(hào)通路調(diào)控小鼠覓食行為的“蹺蹺板”模型
本文鏈接：研究闡明小鼠精準(zhǔn)捕食的嗅覺神經(jīng)編碼機(jī)制http://m.sq15.cn/show-12-1900-0.html
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