中國科學家發現果蠅嗅覺學習記憶中的去抑制神經環路機制

中國科學院生物物理研究所郭愛克、李岩課題組題為Suppression of GABAergic neurons through D2-like receptor secures efficient conditioning in Drosophila aversive olfactory learning 的研究論文於2月22日在《美國國家科學院院刊》（PNAS）在線發表。該研究發現了果蠅學習記憶中去抑制神經環路機制。

GABA能神經元是中樞神經系統中重要的抑制神經元。在果蠅大腦有一對GABA能神經元投射到蘑菇體，並且與果蠅嗅覺學習記憶中樞蘑菇體神經元形成負反饋調控環路。這個GABA能負反饋調節對於果蠅辨彆氣味至關重要，然而激活這些GABA能神經元對嗅覺學習記憶起到負向調控作用。因此，如何精確調控這對GABA能神經元是實現有效學習記憶的關鍵。

在學習記憶中，多巴胺能(DA)神經元通常代表著獎賞或懲罰的價值。在果蠅厭惡性學習記憶中，有一簇多巴胺能神經元投射到蘑菇體並且傳遞電擊懲罰信號。該研究發現這簇多巴胺能神經元與上述那對GABA能神經元間存在直接的突觸聯繫，並通過抑制性多巴胺受體DD2R對其進行抑制。通過在體功能性成像與嗅覺學習範式相結合，研究者發現這個抑制作用解除了GABA能神經元對蘑菇體的抑制調節，從而實現了去抑制環路調控。更為重要的是，這個去抑制調節對於學習記憶中發生的突觸修飾是必需的，這種修飾引起的神經活性變化可以持續到學習訓練之後，代表著一種記憶痕迹的產生。行為學實驗顯示，這對GABA能神經元中DD2R或其下游分子信號缺失，都會導致學習指數降低。因此，這個研究工作發現了精確控制抑制性GABA能神經元的神經環路機制，並揭示了該調控作用對於記憶形成中突觸修飾的關鍵作用。

大腦如何實現有效的學習記憶是神經科學領域最為重要的問題之一，而特定神經環路的突觸修飾是記憶形成的重要機制。去抑制神經環路在哺乳動物大腦功能中也發揮著重要作用。該研究結果不僅加深了人們對去抑制神經機制的認識，也說明學習記憶在不同物種之間是保守型的。

這項工作由郭愛克、李岩課題組完成，郭愛克和李岩為論文的共同通訊作者。北京大學李毓龍實驗室提供了檢測多巴胺釋放的工具果蠅。

果蠅嗅覺學習記憶中的去抑制神經環路

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