清醒小鼠梨状皮层神经元对嗅觉信息的编码

Olfaction is critical for survival and reproduction of most animals. It is essential for many important behaviors, such as foraging, avoiding predator and courtship. Piriform cortex (PC) is the center for olfactory perception and olfactory learning and memory, which is located in the ventral forebrain, and receives direct input from mitral and tuft cell in main olfactory bulb. Until recently, the response properties of PC neurons still remains largely unclear, and most of the previous results were from fragmented data from anesthetized animal or brain slice. Because of the shortcoming and inefficiencies of the traditional methods, many important questions remain to be resolved, for example, the response properties and kinetics of different types of PC neurons; the physiological properties of interneuron in PC; the dynamics of PC neurons in learning and memory; and the effect of neuromodulatory system on PC. Here , we propose to utilize optetrode and deep brain Ca2+ imaging to investigate the encoding mechanism of different types of PC neurons, which would be improve our understanding of PC physiology and olfactory perception and olfactory learning and memory.

嗅觉对于大多动物的个体生存和物种繁殖至关重要，是觅食、逃避天敌、求偶等重要行为的主要手段。梨状皮质是嗅觉知觉形成和学习与记忆的中枢，它位于前脑腹侧，直接接受主嗅球的僧帽细胞 与丛状细胞的投射。到目前为止，梨状皮层神经元对气味的反应规律还不清楚，现有的结果大多是从麻醉动物或大脑切片获得的关于梨状皮层生理特性的零散数据。由于这些传统技术的短处或低效率，许多重要的问题仍有待解决，例如，梨状皮层不同类型神经元显示的反应规律和动力学特征；梨状皮层抑制性中间神经元的生理特性和功能；梨状皮层神经元在学习和记忆中的动态反应；神经调质系统对梨状皮层神经元的作用。本项目将通过光电极记录的方法和大脑深部钙成像的方法，在清醒小鼠中系统地研究梨状皮层不同类型神经元的编码机制。本项目的成果将增进对梨状皮层生理功能的了解，也将进一步促进对嗅觉知觉的形成和嗅觉学习记忆的神经机制的理解。

在本项目执行期间，项目负责人及其团队对清醒状态下前梨状皮层的生理功能进行了研究，项目也涉及了与之相关的情绪与动机行为的环路机制。在该项目资助下取得了重要的阶段性成果，为今后进一步的工作奠定了良好的基础。到目前为止，嗅觉皮层神经元对气味的反应规律还不清楚，现有的结果大多是从麻醉动物或大脑切片获得的关于嗅觉皮层生理特性的零散数据。但是，由于这些传统技术的低效率，许多重要的问题仍有待解决，例如，嗅觉皮层不同类型神经元显示的反应规律和动力学特征；嗅觉皮层抑制性中间神经元的生理特性和功能；嗅觉皮层神经元在学习和记忆中的动态反应；神经调质系统对嗅觉皮层神经元的作用。我们通过光电极记录的方法（Optetrode recording）和大脑深部钙成像的方法，在清醒小鼠中系统地研究嗅觉皮层不同类型神经元的编码机制。这将极大地增进对嗅觉皮层生理功能的了解，也将进一步促进对嗅觉知觉的形成和嗅觉学习记忆的神经机制的理解。相关工作发表于Cerebral Cortex。我们发现室旁核CRH神经元可以快速响应应激和奖赏信息。相关工作发表于Current Biology。VTA GABA神经元介导了瘙痒相关的厌恶的感觉，而VTA DA神经元编码了抓挠产生的愉悦感。这些发现促进了对痒觉信息处理机制的理解，并为慢性瘙痒治疗提供了新的视角。相关工作发表于Neuron。