《Neuron》新技术解锁难以研究的“嗅觉能力”

【字体: 时间:2022年09月30日 来源:Neuron

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  自100多年前被发现以来,大脑嗅球中的神经元,即簇状细胞,一直难以研究。通过利用新技术,CSHL的神经科学家第一次能够精确地解剖这些簇状细胞的神经活动。他们发现簇状细胞比僧帽细胞更善于识别气味,僧帽细胞是嗅球中邻近的神经元。他们的发现为大脑如何处理感官信息提供了新的解释。

  
   

Tufted and Mitral Cells    

图:左列图像显示小鼠嗅球的僧帽细胞(上)和簇状细胞(下)。右栏的插图显示了每种神经元的电路在嗅球中的组织方式。    


自100多年前被发现以来,大脑嗅球中被称为簇状细胞的神经元一直难以研究。簇状细胞和其他被称为僧帽细胞的神经元之间的距离太近,限制了分析每个神经元活动的能力。通过利用荧光遗传标记和新的光学成像技术,冷泉港实验室(CSHL)的神经科学家能够比较神经元的活性。

CSHL副教授Florin Albeanu和助理教授Arkarup Banerjee发现,簇状细胞比僧帽细胞更善于识别气味。他们发现,簇状细胞对帮助大脑处理不同气味特征的两个并行神经回路中的一个至关重要。这些发现有助于解释大脑如何接收影响行为和情绪的感觉信息。

研究人员将鼠暴露在不同浓度的各种气味中,从新鲜薄荷到甜香蕉。他们同时追踪两种细胞类型的神经活动,发现簇状细胞优于僧帽细胞。它们辨别气味的速度更快,也更好。他们还捕捉到了更广泛的浓度范围。虽然这揭示了簇状细胞的新作用,但它也导致了一个新的悬而未决的问题。“如果簇状细胞真的更擅长识别气味,那么僧帽细胞的功能是什么?”Albeanu说。

Albeanu和Banerjee认为僧帽细胞增强了重要的气味。它们是神经反馈回路的一部分,可以帮助动物区分优先级,例如,食物或捕食者的气味。相比之下,簇状细胞是第二个反馈回路的一部分,帮助处理气味强度和识别。这可以引导动物定位环境中的气味。Banerjee解释道:“如果你不能分辨它是高[强度]还是低[强度],那么你就无法追踪气味。如果你分辨不出其中的区别,就无法知道你是否真的离气味源更近了。”

这两个神经回路为大脑如何处理感觉信息提供了新的解释。展望未来,CSHL团队使用的新的基因和光学成像工具,包括博士后Honggoo Chae和研究生Marie Dussauze,可以发现更多参与感觉处理的被低估的神经元。

Long-range functional loops in the mouse olfactory system and their roles in computing odor identity

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