神經遞質能助果蠅快速進行氣味識別

2020-12-06 科學網

 

來自哈佛醫學院神經生物學系,哈佛大學Rowland研究院的研究人員發現神經遞質釋放的不對稱性能幫助果蠅快速的進行氣味識別 ,並且嗅覺受體神經元ORN激發時間和速率上的細微差異,也會導致嗅覺行為的差異。相關成果公布在12月23日Nature雜誌在線版上。

 

領導這一研究的是哈佛大學醫學院神經生物學家Rachel Wilson,這位女科學家曾於2008年與其他三位女科學家包攬了麥克阿瑟獎(麥克阿瑟獎別名「天才獎」,詳細見4美女科學家包攬「麥克阿瑟」生物類獎),Wilson主要研究方向為大腦識別不同氣味的機制。脊椎動物和無脊椎動物的初級嗅覺神經負責探測氣味的大類,另外一些高級的神經元負責精細的氣味分類。通過檢測果蠅神經元的活性,Wilson希望能找出神經元識彆氣味和周圍環境的機制。

 

嗅覺是一種重要的感官,也是最神秘的一種感官。2004年諾貝爾生理/醫學獎授予了美國科學家理察·阿克塞爾和琳達·巴克,以表彰兩人在氣味受體和嗅覺系統組織方式研究中作出的傑出貢獻,因為他們的研究增加了人們對「人類感官中最難解開的謎團之一」的理解。

  

對於昆蟲而言,嗅覺十分重要,它們可以通過檢測一種氣味,比較來自兩個觸角的信號,從而改變方向。然而果蠅在利用這種策略方面,與昆蟲不同,前者主要通過雙側ORN(bilateral ORN projections),ORN也就是嗅覺受體神經元,其在兩側接收到的信號,能傳遞到大腦的兩側。這種雙側信號比較於單側信號也許更為有利,但是對於其中具體的偏側行為,科學家們還不是很清楚。

 

在這篇文章中,研究人員發現一種不對稱的神經遞質釋放,能幫助果蠅快速的進行氣味識別 ,從而根據嗅覺鑑別細微的差別,進行轉向等活動。

 

研究人員發現從同側軸突分支發出的每個ORN,要比對側分支上發出的ORN,釋放的神經遞質要多出百分之四十,這樣就會導致當某種氣味不對稱刺激觸角的時候,同側的中樞神經元就會在對側神經元發出信號之前幾個毫秒,開始發出信號,並且速率也要快上30%至50%。

 

研究證實,飛行中的果蠅能識別出投射到左邊和右邊觸角葉總ORN中5%的不對稱信號,從而能在更短時間內調整方向,避免繞圈浪費時間。

 

這些結果表明,神經遞質釋放特徵可以獨立於,單一神經軸突對兩個功能和形態上都相同的靶細胞傳遞信息所產生的突觸,也就是說,神經遞質的釋放可以與軸突突觸不相同。而且這項研究也證明ORN激發時間和速率上的細微差異,也會導致嗅覺行為的差異。(來源:生物通)

 

 

 

 

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