气味怎样接到情绪:嗅觉输入招募皮层的刹车
急性应激小鼠中,佛手柑精油暴露伴随探索行为改善;嗅觉区域通向 ACC 的输入,通过局部抑制环节降低兴奋性活动。
一种气味怎样让脑内活动发生变化?2024 年发表于 Advanced Science 的研究,把佛手柑精油的行为效应与一条具体神经联系接了起来。在急性束缚应激小鼠中,暴露后开放空间探索增加;前嗅核(AON)的兴奋性输入,能够招募前扣带皮层(ACC)里的抑制细胞。于是,一个看似矛盾的变化出现了:嗅觉区域更活跃,另一端部分兴奋性细胞的活动却下降。
AON 到 ACC 的输入与局部 GABA 抑制环节参与精油暴露后的焦虑样行为改善;兴奋性输入最终可以通过中间神经元降低另一群细胞的活动。
阅读目录 · 7个部分
进入开放空间的机会增加
急性束缚应激后,小鼠在旷场中央和高架十字迷宫开放臂停留减少。精油暴露组在这些区域停留更久,进入次数也增加,总活动距离却没有明显变化。行为差别更集中于在哪里探索,而不是小鼠整体走得更多。
效果还取决于受测条件:较低浓度没有带来同样的行为改善,无气味的对照油也没有。实时位置选择中,应激小鼠偏向有精油的一侧,未经应激的小鼠则没有明显偏好。气味相关的行为选择,与动物当时的状态有关。
来源:Zhu MY et al. · Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany) · CC BY
查看原图与英文图注 ↗
气味来了,AON 活动上升
AON 是嗅觉信息处理网络的一部分。精油暴露后,它的 c-Fos 活动标记增加,带有活动标记的细胞大多为谷氨酸能细胞。钙记录也捕捉到以兴奋性细胞为主的 AON 群体迅速响应,盐水对照没有相同变化。
较低浓度同样可以激活 AON,却没有明显的探索行为改善。局部活动被调动,与完整行为效应不是一回事。进一步抑制这群 AON 细胞,精油暴露后的开放空间探索减少,说明它们参与了这一应激条件下的行为变化。
来源:Zhu MY et al. · Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany) · CC BY
查看原图与英文图注 ↗
同一路输入,接到两类细胞
嗅觉信息从鼻部进入嗅球,再传到 AON 等区域,并继续进入更高层次的处理网络。研究关心的不只是气味有没有被感知,还包括信号怎样从嗅觉区域抵达与应激相关的皮层,改变局部细胞之间的关系。
AON 输出并不只通向 ACC,它还连接多个其他脑区。研究选中参与应激相关反应的 ACC 继续追踪,发现 AON 兴奋性细胞可以直接联系这里的谷氨酸能细胞,也能联系 GABA 抑制性细胞。
这意味着“兴奋性输入”只描述信号进入时的性质,不能直接预测整个区域最终怎样变化。输入若招募了局部抑制细胞,就可能把另一群细胞的活动压低。接下来的突触记录,正是沿着这个分支检验信号怎样传递。
来源:Zhu MY et al. · Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany) · CC BY
查看原图与英文图注 ↗
先兴奋中间神经元,再降低下游活动
脑片记录显示,激活 AON 末梢可以引起 ACC 细胞的兴奋性突触响应,兴奋性细胞还随后收到较晚的抑制响应。直接激活 ACC 的 GABA 细胞,同样能使局部兴奋性细胞产生抑制性电流,支持皮层内部的抑制接力。
活体钙记录给出与之相符的群体方向:激活 AON 时,ACC GABA 细胞活动上升,另一群以兴奋性细胞为主的活动下降。嗅觉输入由此能够通过中间神经元,让 ACC 中受测兴奋性群体的活动下降。
来源:Zhu MY et al. · Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany) · CC BY
查看原图与英文图注 ↗
原本失衡的两端,朝相反方向改变
较低受测浓度下,ACC 的 c-Fos 活动标记没有明显变化,进一步显示上游 AON 响应与下游区域整体状态的改变并不总是同时发生。
在应激小鼠中,ACC 兴奋性群体的钙活动增加,GABA 群体则降低。精油暴露后,前者下降、后者上升。脑片中细胞对电流输入的放电反应也出现相应改变,行为改善伴随着两类细胞不同方向的活动调整。
抑制通向 ACC 的 AON 细胞,会削弱这些活动变化;抑制 ACC GABA 细胞,也会削弱精油相关的探索改善。从上游到局部抑制环节,研究逐步把嗅觉区域的响应与皮层细胞活动、行为选择连接起来。
来源:Zhu MY et al. · Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany) · CC BY
查看原图与英文图注 ↗
直接激活输入,也能改变探索
直接激活 AON 在 ACC 中的末梢,应激小鼠在旷场中央和开放臂停留增加,活动总距离保持相近。这种干预能够重现部分行为方向,支持这条联系具有调节应激后探索的能力。
相反,在精油暴露条件下抑制这批末梢,开放空间探索减少。激活与抑制从两侧检验了这条联系:它既能推动行为变化,也参与了当前模型中精油相关的改善,但 AON 的其他输出同样构成更广泛嗅觉网络的一部分。
来源:Zhu MY et al. · Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany) · CC BY
查看原图与英文图注 ↗
气味效应,也取决于它进入怎样的网络
这些发现来自成年雄性小鼠的急性应激模型,描绘的是气味相关输入与局部抑制怎样参与探索行为。它把嗅觉和情绪相关皮层接到具体细胞关系上,也显示同一种兴奋性输入,可以经过局部环节产生不同的活动结果。