氣味導致的嗅覺受體神經抑制效應能驅動果蠅對氣味的感知

這是一篇由北京大學進行的關於果蠅嗅覺受體細胞（Olfactory receptor neuron, ORN）接受氣味刺激後導致神經反應下降的研究。大部份的感官受體細胞（sensory receptor cells）都有自發性反應（spontaneous activities），使他們的反應能夠隨著各種環境刺激，諸如聲響、溫度、化學物質等等降低。首先他們針對了一個特定的受體細胞（Or85a-OSNs）逕行測試，發現抑制型氣味之所以能導致神經反應下降是由於離子通道關閉降低細胞膜電導，而興奮型氣味則是倒置了離子通道開啟使得膜電導升高。這和其他物種，如龍蝦和蟾蜍的受體細胞反應下降是由於鉀離子通道開啟是不一樣的機制。

研究團隊接著發現不論是被氣味抑制的還是激發的嗅覺受體細胞，都有直接導致氣味偏好的例子。這個階段的實驗是藉由基因操弄，把全部的嗅覺受體細胞都關掉，然後只把特定的一種開啟來進行的。由於只讓一種嗅覺受體細胞起作用，橫跨嗅小球之間的交互作用可視為不會發生，所以代表單一嗅覺受體細胞，不論是對氣味起興奮型或者抑制型反應，就可以導致果蠅對氣味的選擇。

研究團隊接著測試單一氣味受體細胞是否能辨別混合物氣味。這裏使用的混合氣味，是用一個討厭的和一個喜歡的氣味組成（從前一階段實驗得知果蠅偏好）。藉由讓果蠅對不同混合比例的氣味做行為實驗可以發現，單一嗅覺受體細胞就足以對不同混合比例的氣味做出辨別（如圖）。

作者指出，過去的嗅覺研究大多針對興奮型神經反應。而他們的研究發現，抑制型氣味反應同樣有辨別氣味的功能，和興奮型反應一樣。並且當抑制和興奮反應並存時，單一嗅覺受體神經就可以導致果蠅對氣味趨向或逃離的反應。研究團隊也發現，在全面關閉嗅覺受體神經後開啟單一受體神經的情況下，果蠅對氣味的喜好可能和野生種不一樣。作者還認為抑制型反應可以減少神經對氣味反應的飽和，以及增加氣味反應之間的差異性。作者指出，嗅覺受體細胞對氣味的抑制型反應和興奮型反應應該是同樣重要的。

撰文：

高國維

原始論文：

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29116083

Cao, Li-Hui, et al. "Odor-evoked inhibition of olfactory sensory neurons drives olfactory perception in Drosophila." Nature Communications 8.1 (2017): 1357.