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科研进展

果蝇嗅觉学习记忆中的去抑制神经环路机制

发布时间:2019年02月25日

  郭爱克、李岩课题组题为“Suppression of GABAergic neurons through D2-like receptor secures efficient conditioning in Drosophila aversive olfactory learning”的研究论文于2019年2月22日在《Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.》在线发表。该研究发现了果蝇学习记忆中去抑制神经环路机制。

  GABA能神经元是中枢神经系统中重要的抑制神经元。在果蝇大脑有一对GABA能神经元投射到蘑菇体,并且与果蝇嗅觉学习记忆中枢蘑菇体神经元形成负反馈调控环路。这个GABA能负反馈调节对于果蝇辨别气味至关重要,然而激活这些GABA能神经元对嗅觉学习记忆起到负向调控作用。因此,如何精确调控这对GABA能神经元是实现有效学习记忆的关键。

  在学习记忆中,多巴胺能(DA)神经元通常代表着奖赏性或惩罚性价值。在果蝇厌恶性学习记忆中,有一簇多巴胺能神经元投射到蘑菇体并且传递电击惩罚信号。本研究发现这簇多巴胺能神经元与上述那对GABA能神经元间存在直接的突触联系,并通过抑制性多巴胺受体DD2R对其进行抑制。通过在体功能性成像与嗅觉学习范式相结合,研究者发现这个抑制作用解除了GABA能神经元对蘑菇体的抑制调节,从而实现了去抑制环路调控。更为重要的是,这个去抑制调节对于学习记忆中发生的突触修饰是必需的,这种修饰引起的神经活性变化可以持续到学习训练之后,代表着一种记忆痕迹的产生。行为学实验显示,这对GABA能神经元中DD2R或其下游分子信号缺失,都会导致学习指数降低。因此,这个研究工作发现了精确控制抑制性GABA能神经元的神经环路机制,并揭示了该调控作用对于记忆形成中突触修饰的关键作用。

  大脑如何实现有效的学习记忆是神经科学领域最为重要的问题之一,而特定神经环路的突触修饰是记忆形成的重要机制。去抑制神经环路在哺乳动物大脑功能中也发挥着重要作用。本研究结果不仅加深了我们对去抑制神经机制的认识,也说明学习记忆在不同物种之间是保守型的。

  这项工作由中国科学院生物物理研究所郭爱克、李岩课题组完成,郭爱克院士和李岩研究员为本文的共同通讯作者。来自北京大学的李毓龙实验室提供了检测多巴胺释放的工具果蝇。

  果蝇嗅觉学习记忆中的去抑制神经环路

  文章链接:https://www.pnas.org/content/early/2019/02/21/1812342116 

    (供稿:李岩课题组)

  

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