腹侧被盖区-嗅结节多巴胺能通路在气味偏好形成中的作用

In our society, odor preferences are usually influenced by life experiences, culture and region differences, and also influence our diet, health and social behaviors. The formation of odor-preference should involve the interaction between olfactory and reward systems. However, the mechanisms, the involved brain regions and neural circuits are still unclear. Based on our previous research experience in the olfactory neurobiology, we hypothesized that the VTA (DAergic)-OT pathway play pivotal roles in the formation of odor-preference. Our preliminary results show that the mOT integrated both the structural and functional inputs of reward and olfactory systems. Moreover, activation of the VTA (DAergic)-mOT pathway affected odor preferences. However, the necessity of this pathway for the formation of odor preference, and the downstream mechanism are still unclear. We propose further exploring this problems and the involving mechanism by combining virus tracing, optogenetic and chemogenetic manipulating and fiber photometry recording. The results should be significant for elucidating the neural circuit mechanism for the formation of odor preference.

在人类社会中，气味偏好受到生活/文化/地域差异等的影响，也是影响饮食、健康及社会行为的重要因素。气味偏好的形成应与嗅觉系统和奖赏系统之间的相互作用有关，而其涉及的神经通路及具体机制有待阐明。基于申请人在嗅觉神经生物学多年的累积，我们提出了腹侧背盖区（the Ventral tegmental area，VTA）和嗅结节（the olfactory tubercle, OT）为形成气味偏好的关键通路的假设。我们的前期结果显示，mOT在结构和功能上均可整合奖赏及嗅觉信息的输入，此外VTA(Daergic)-mOT通路激活可影响气味偏好行为。但该通路对于气味偏好形成的必要性及其下游机制仍不清楚，我们拟结合病毒示踪、光遗传与化学遗传学、光纤钙信号记录等研究手段，进一步探索VTA (DAergic)-mOT通路在气味偏好形成中的作用及其详细机制。此研究对于阐明气味偏好形成的环路机制具有重要科学意义。

气味偏好受到生活/文化/地域差异等的影响，也是影响饮食、健康及社会行为的重要因素。气味偏好的形成应与嗅觉系统和奖赏系统之间的相互作用有关，而其涉及的神经通路及具体机制有待阐明。本项目利用多种品系转基因小鼠，结合嗜神经病毒环路示踪、电生理、钙信号光纤记录、光遗传学与化学遗传学等研究手段，发现内侧嗅结节（medial olfactory tubercle，mOT）直接接受嗅球等嗅觉系统神经元和腹侧被盖区（ventral tegmental area，VTA）中多巴胺能神经元等奖赏系统的直接输入，利用钙信号光纤记录发现VTA (DAergic)-mOT投射对糖水、食物、社交等不同类型自然奖赏刺激响应。进一步研究发现，光激活VTA (DAergic)-mOT投射的同时给予不同气味刺激，不仅可以使小鼠建立起对中性气味的偏好，还能使小鼠不再厌恶天敌的气味；在气味食物联系性学习过程中光抑制双侧VTA (DAergic)-mOT投射，小鼠对与食物相联系的气味不产生明显偏好。以上结果表明，VTA (DAergic)-mOT 通路是气味偏好建立或表达的充分和必要条件。对mOT中主要类型神经元-多巴胺受体D1R+和D2R+神经元的研究发现，激活其中的D1R+神经元亚群具有奖赏作用，而激活其中的D2R+神经元亚群产生厌恶效应，并抑制邻近D1R+神经元的活动。综上所述，VTA (DAergic)-mOT（D1R+）通路在介导奖赏效应中具有重要作用。此研究对于阐明气味偏好形成的环路机制具有重要科学意义，可为成瘾和肥胖等的预防和治疗等提供神经环路层面的新视角。