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味觉对果蝇多种行为至关重要,但果蝇大脑味觉反应的复杂性阻碍了对味觉处理和编码统一原则的推导。研究人员结合全脑连接组信息与功能性钙成像技术开展研究,发现多数味觉反应细胞编码单一味觉模态,为理解果蝇味觉回路提供新视角。
味觉对于许多先天和后天习得的行为都至关重要。在黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)中,味觉会影响包括进食、产卵、运动、交配和记忆形成等过程。这些多样的作用可能使得果蝇大脑中不同回路的味觉反应呈现分散特性,这种复杂性阻碍了人们推导味觉处理和编码的统一原则。
在此,研究人员将全脑连接组的信息与功能性钙成像技术相结合,来研究味觉在早期处理阶段的神经表征。研究发现,食管下区(SEZ)中大多数对味觉有反应的细胞,包括局部中间神经元(SEZ - LNs)和投射到上原脑的投射神经元(SEZ - PNs),都被预测为编码单一味觉模态。通过对 SEZ 中的胆碱能和 γ- 氨基丁酸能(GABAergic)细胞,以及五个具有代表性的 SEZ - PNs 进行钙成像,证实了这一预测。
尽管连接组显示部分 SEZ - PNs 能直接从感觉神经元接收输入,但许多 SEZ - PNs 主要通过胆碱能 SEZ - LNs 间接接收味觉输入。这些胆碱能 SEZ - LNs 似乎起着节点的作用,将前馈信息传递给一组形态相似的特定 SEZ - PNs。综合来看,这些研究揭示了果蝇味觉回路中此前未被重视的逻辑和结构。