神經細胞如何區分氣味
日期：2010-05-10 14:54:56
依賴大腦中對神經刺激有抑制作用的突觸能否快速地識別出不同的氣味？科學家們發現，嗅覺中樞某種受體缺失的小鼠能比正常小鼠更快地區分出相似的氣味。這一現象與相鄰神經細胞之間的抑制環有直接的關系。
哈爾丹K•哈特萊恩、喬治沃爾德和拉格納•格蘭尼特在43年前因發現“側抑制”的激活原理而獲得諾貝爾獎。現在，包括德國海德堡大學醫學院在內的一些科學家首次證明，從分子到行為水平，在嗅覺系統中也存在這樣一個機制。該研究發表在《神經元》雜志上。
氣味可依附到鼻粘膜的嗅覺細胞受體上并引發神經信號，這些信號在大腦的嗅球進行處理。在神經網絡中，輸入信號被轉變成一種具體的電信號傳遞給大腦皮層和其它大腦區域，并在這些地方對這些信號進行識別。
研究人員在研究中首次證明了神經元對嗅覺刺激處理是如何影響實驗小鼠的行為的。“我們對小鼠嗅球的信息處理進行了特殊控制，并對這些小鼠的氣味反應時間作了測量。由于限定了抑制環，這些小鼠對混雜的相似氣味能很快地區分開來，而且可信度很高。”研究人員說。
經過中間神經元類似過濾器的抑制作用，使得較強刺激進一步放大，而較弱刺激進一步減弱，這樣就會讓基本信息很容易被識別出來。這些實驗小鼠的識別時間縮短了大約50ms，而對各種氣味的認知時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重組酶的物質直接釋放進了小鼠嗅球的神經細胞中。借助這些酶對識別點的引導，去除了小鼠基因組中某個基因片段，這樣就刪除了中間神經元的一種受體。經過這樣有針對的處理，嗅球中的抑制環就特別活躍。在一個精密設計的實驗里，小鼠需要對簡單的和含有各種香氣的復雜氣味進行識別。通過電生理測量、影像處理和解剖技術，研究人員從分子到行為水平發現了這一關系的存在。
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