不同的多巴胺受體通路與果蠅的聯想學習時間敏感度的關係
聯想學習(*)是學習的一種形式，聯想學習理論認為，兩個事件之間可以通過其特征建立聯結，而當之後一個事件進入意識狀態時，便會引起另一個事件的記憶。在聯想學習的理論中，兩件事之間的聯結強度會很大程度上影響到回憶另一件事的可能性。這在果蠅的嗅覺記憶上同樣適用，日前，Handler等人在《細胞》上發表的一篇研究性文章，便詳細探討了不同的多巴胺受體通路與其的緊密聯繫。
剛才我們提到，兩件事的聯結強度會很大程度影響聯想學習的效果，而改變聯結強度則可以通過正增強(*)或負增強(*)等方式實現。前人的研究已經表明，在果蠅大腦當中，前腦橋後側(*)的多巴胺神經細胞(*)與厭惡的信號有關，而前腦橋內側(*)的多巴胺神經細胞則與獎賞的信號相關。在此之上，Handler等人使用光遺傳學(*)的方法，根據果蠅聞到吸引的氣味時會逆風飛行的生物特性，通過在特定的時間激活果蠅大腦當中的前腦橋內側或後側，設計了向前配對(*)和向後配對(*)的實驗過程，然後在配對之後的下一次出現氣味時計算果蠅逆風飛行的長度。結果進一步證明，向前配對時，前腦橋後側的激活會顯著降低果蠅逆風飛行的距離，而內側則會顯著增加逆風飛行的距離。而此結果也在Dylla前日發表在《細胞》上的綜述性文章中有提及。
緊接著，作者進一步使用電生理的工具，證明了果蠅受到氣味吸引的不同表現與果蠅蘑菇體內的雙向神經可塑性有關，且有著很強的對時間的敏感度（如下圖），且此敏感性的原因來源可能與前腦橋區域下游肯揚細胞(*)的訊號傳遞有關。由此，研究者探尋了肯揚細胞的訊號傳遞中，多巴胺受體的作用，從而證明了在果蠅蘑菇體當中，兩個多巴胺受體DopR1和DopR2通過第二信使(*)的作用，抑制或增強突觸活性，從而促進了這種時間的敏感性。此研究進一步揭開了多巴胺受體信號是如何通過改變突觸活性從而改變生物在環境中的聯想學習能力。
中英文對照及其釋義(*)：
聯想學習：associative learning；
正增強（positive reinforcement）：即做了特定行為後，給予獎勵；
負增強（negative reinforcement）：即為了躲避厭惡而做出特定行為；
前腦橋後側：protocerebral posterior lateral, PPL；
多巴胺神經細胞：dopaminergic neurons, DANs；
前腦橋內側：protocerebral anterior medial, PAM；
光遺傳學：optogenetic；
向前配對（forward pair）：即在氣味出現時激活特定腦區；
向後配對（backward pair）：即先激活腦區後氣味出現；
肯揚細胞：Kenyon cell；
第二信使：second messengers。
撰稿人：韓睿
原始論文：
Handler, A., Graham, T. G., Cohn, R., Morantte, I., Siliciano, A. F., Zeng, J., ... & Ruta, V. (2019). Distinct Dopamine Receptor Pathways Underlie the Temporal Sensitivity of Associative Learning. Cell.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0092867419306117
Dylla, K. V., & Hong, E. J. (2019). Mapping Odor to Action: (Dopaminergic) Timing Is Everything. Cell, 178(1), 5-7.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0092867419306385
剛才我們提到，兩件事的聯結強度會很大程度影響聯想學習的效果，而改變聯結強度則可以通過正增強(*)或負增強(*)等方式實現。前人的研究已經表明，在果蠅大腦當中，前腦橋後側(*)的多巴胺神經細胞(*)與厭惡的信號有關，而前腦橋內側(*)的多巴胺神經細胞則與獎賞的信號相關。在此之上，Handler等人使用光遺傳學(*)的方法，根據果蠅聞到吸引的氣味時會逆風飛行的生物特性，通過在特定的時間激活果蠅大腦當中的前腦橋內側或後側，設計了向前配對(*)和向後配對(*)的實驗過程，然後在配對之後的下一次出現氣味時計算果蠅逆風飛行的長度。結果進一步證明，向前配對時，前腦橋後側的激活會顯著降低果蠅逆風飛行的距離，而內側則會顯著增加逆風飛行的距離。而此結果也在Dylla前日發表在《細胞》上的綜述性文章中有提及。
緊接著，作者進一步使用電生理的工具，證明了果蠅受到氣味吸引的不同表現與果蠅蘑菇體內的雙向神經可塑性有關，且有著很強的對時間的敏感度（如下圖），且此敏感性的原因來源可能與前腦橋區域下游肯揚細胞(*)的訊號傳遞有關。由此，研究者探尋了肯揚細胞的訊號傳遞中，多巴胺受體的作用，從而證明了在果蠅蘑菇體當中，兩個多巴胺受體DopR1和DopR2通過第二信使(*)的作用，抑制或增強突觸活性，從而促進了這種時間的敏感性。此研究進一步揭開了多巴胺受體信號是如何通過改變突觸活性從而改變生物在環境中的聯想學習能力。
中英文對照及其釋義(*)：
聯想學習：associative learning；
正增強（positive reinforcement）：即做了特定行為後，給予獎勵；
負增強（negative reinforcement）：即為了躲避厭惡而做出特定行為；
前腦橋後側：protocerebral posterior lateral, PPL；
多巴胺神經細胞：dopaminergic neurons, DANs；
前腦橋內側：protocerebral anterior medial, PAM；
光遺傳學：optogenetic；
向前配對（forward pair）：即在氣味出現時激活特定腦區；
向後配對（backward pair）：即先激活腦區後氣味出現；
肯揚細胞：Kenyon cell；
第二信使：second messengers。
撰稿人：韓睿
原始論文：
Handler, A., Graham, T. G., Cohn, R., Morantte, I., Siliciano, A. F., Zeng, J., ... & Ruta, V. (2019). Distinct Dopamine Receptor Pathways Underlie the Temporal Sensitivity of Associative Learning. Cell.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0092867419306117
Dylla, K. V., & Hong, E. J. (2019). Mapping Odor to Action: (Dopaminergic) Timing Is Everything. Cell, 178(1), 5-7.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0092867419306385
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