近日,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,以Activation of the dopaminergic pathway from VTA to the medial olfactory tubercle generates odor-preference and reward为题,在线发表在eLIFE上。
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,这些现象都涉及“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。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。
研究工作得到科技部国家重点基础研究发展计划(973计划)、国家自然科学基金和中科院战略性先导科技专项等的资助。
图1.RV-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
图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。