细胞报道:报道了VIP神经元在调节嗅球气味表征和嗅觉功能中的重要作用

来源：中国生物技术网2022-02-18 12:40

徐州医科大学李安安研究组在《细胞报告》杂志上发表了题为“VIP中间神经元调节嗅球输出并有助于气味分子检测和辨别”的研究论文，阐明了VIP中间神经元在调节嗅球气味表征和嗅觉功能中的重要性。

徐州医科大学李安安研究组在《细胞报告》杂志上发表了题为“VIP中间神经元调节嗅球输出并有助于气味分子检测和辨别”的研究论文，阐明了VIP中间神经元在调节嗅球气味表征和嗅觉功能中的重要作用。

论文第一作者为吴静、刘蓬莱，论文第一作者为徐州医科大学王德娟副教授、研究生，教授为论文通讯作者，复旦大学何淼教授参与本项目的研究指导，本科生、Michele Monique Reis为此研究做出了重要贡献。

本研究阐明了广泛分布于嗅球外网状层和球层，表达血管活性肠肽(VIP)神经元的一类中间神经元3354的基本特征，以及它们与嗅球输出神经元3354二尖瓣和簇状细胞(M/Ts)的突触联系，并研究了它们在嗅觉相关行为中的重要作用。发现激活VIP神经元可以抑制自发和气味诱导的M/Ts反应，抑制气味诱导的和高反应，调节嗅觉信息表征。膜片钳实验表明VIP神经元通过释放GABA递质与嗅球输出神经元形成抑制性突触联系。抑制VIP神经元，僧帽细胞放电频率增加，小鼠气味探测和气味辨别能力下降(图1)。

嗅觉系统是感觉神经系统的重要组成部分，也是动物进化中最早的感觉。气味在动物生存和人类生活中都起着非常重要的作用。嗅觉功能与许多疾病密切相关，如：癫痫发作前，癫痫患者有时会出现嗅觉幻觉；嗅觉敏感的人后来失去了嗅觉，这可能与帕金森病或老年痴呆症有关。

嗅觉感知过程和嗅觉功能的研究不仅可以揭示嗅觉系统本身的工作原理，还可以为一些相关疾病的发病机制和早期提供重要信息。嗅球是嗅觉信息传递的第一中枢，其内部复杂的神经回路能够提取和整合来自嗅觉神经元的嗅觉信息，并进行复杂的信息处理和相应的编码。M/Ts是嗅球的两种投射神经元。嗅球内不同类型的中间神经元在调节M/Ts的输出中起着重要作用，其中外侧网状层内有大量的VIP中间神经元。VIP中间神经元在皮层的感觉信息处理、发育过程中关键回路的形成以及相关行为过程中记忆的保持中发挥着重要作用，但其在嗅球神经回路的调节和嗅觉信息的表征中的作用尚未得到研究。

首先，研究人员阐明了VIP神经元在嗅球中的分布和电生理特征，证明VIP神经元主要分布在外网状层和球状层(图2a)。VIP神经元与外网状层中的其他神经元一样，接收来自僧帽细胞的兴奋性神经输入(图2BC)。光纤记录的结果显示，VIP神经元对气味表现出抑制反应(图2D)。

为了研究VIP神经元在嗅觉信息表征中的作用，研究人员将固定在身体上的清醒头部电生理记录技术与光学技术相结合，研究激活VIP神经元对嗅球输出神经元M/Ts电活动和局部场电位(LFP)的影响。结果显示，光激活的VIP神经元抑制自发M/Ts电活动(图3a)。气味可以诱发M/Ts的兴奋性和抑制性反应，而光激活的VIP神经元抑制气味诱发的兴奋性和抑制性反应(图3B)。电从单细胞水平为嗅觉信息表征和编码提供了重要信息，而LFP可以反映嗅球的局部神经回路以及嗅球与其他脑区的加工整合。嗅球中的LFP振荡，尤其是振荡和高振荡，对气味具有强烈而稳定的响应，在气味检测中起着重要的作用。场电位数据显示激活VIP神经元抑制了气味诱导的和高振荡。这些结果表明，VIP神经元在嗅觉信息的表征中起着重要的作用。

活体电生理研究结果表明，VIP神经元与嗅球输出神经元M/Ts形成抑制性突触联系。为了验证这一实验结论，研究人员利用膜片钳技术在体外进一步探索了VIP神经元对嗅球帽细胞的调节作用。结果表明，与皮层中VIP神经元的去抑制不同，嗅球中的VIP神经元通过释放GABA递质直接抑制monk's cap细胞(图4)。

既然VIP神经元可以抑制嗅球输出神经元的电活动，影响嗅觉信息的表征，那么VIP神经元会影响嗅觉行为吗？研究人员用化学方法灭活嗅球中的VIP神经元，从行为水平检测嗅觉相关行为。结果表明，VIP神经元的失活降低了小鼠的嗅觉检测和辨别能力(图5)，但不影响先天气味偏好和厌恶行为。(100yiyao.com)

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