神經(jīng)細(xì)胞如何區(qū)分氣味
日期:2010-05-10 14:53:17
哈爾丹K•哈特萊恩、喬治沃爾德和拉格納•格蘭尼特在43年前因發(fā)現(xiàn)“側(cè)抑制”的激活原理而獲得諾貝爾獎(jiǎng)?,F(xiàn)在,包括德國海德堡大學(xué)醫(yī)學(xué)院在內(nèi)的一些科學(xué)家首次證明,從分子到行為水平,在嗅覺系統(tǒng)中也存在這樣一個(gè)機(jī)制。該研究發(fā)表在《神經(jīng)元》雜志上。
氣味可依附到鼻粘膜的嗅覺細(xì)胞受體上并引發(fā)神經(jīng)信號(hào),這些信號(hào)在大腦的嗅球進(jìn)行處理。在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中,輸入信號(hào)被轉(zhuǎn)變成一種具體的電信號(hào)傳遞給大腦皮層和其它大腦區(qū)域,并在這些地方對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行識(shí)別。
研究人員在研究中首次證明了神經(jīng)元對(duì)嗅覺刺激處理是如何影響實(shí)驗(yàn)小鼠的行為的?!拔覀儗?duì)小鼠嗅球的信息處理進(jìn)行了特殊控制,并對(duì)這些小鼠的氣味反應(yīng)時(shí)間作了測(cè)量。由于限定了抑制環(huán),這些小鼠對(duì)混雜的相似氣味能很快地區(qū)分開來,而且可信度很高?!毖芯咳藛T說。
經(jīng)過中間神經(jīng)元類似過濾器的抑制作用,使得較強(qiáng)刺激進(jìn)一步放大,而較弱刺激進(jìn)一步減弱,這樣就會(huì)讓基本信息很容易被識(shí)別出來。這些實(shí)驗(yàn)小鼠的識(shí)別時(shí)間縮短了大約50ms,而對(duì)各種氣味的認(rèn)知時(shí)間和記憶能力不受影響。
通過病毒基因載體,研究人員將一種叫cre重組酶的物質(zhì)直接釋放進(jìn)了小鼠嗅球的神經(jīng)細(xì)胞中。借助這些酶對(duì)識(shí)別點(diǎn)的引導(dǎo),去除了小鼠基因組中某個(gè)基因片段,這樣就刪除了中間神經(jīng)元的一種受體。經(jīng)過這樣有針對(duì)的處理,嗅球中的抑制環(huán)就特別活躍。在一個(gè)精密設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)里,小鼠需要對(duì)簡(jiǎn)單的和含有各種香氣的復(fù)雜氣味進(jìn)行識(shí)別。通過電生理測(cè)量、影像處理和解剖技術(shù),研究人員從分子到行為水平發(fā)現(xiàn)了這一關(guān)系的存在。