果蠅於厭惡學習時的兩條路徑

果蠅在aversive olfactory conditioning中，果蠅會暴露在氣味跟厭惡性的刺激下並將其連結，雖然過去的研究表明了氣味訊息會藉由起源於觸角葉的膽鹼能投射神經元傳導到形成聯想記憶的關鍵大腦區域，蘑菇體(mushroom bodies, MBs)的樹突，但對於厭惡訊息的傳導路徑還不明瞭，這篇文章便是探討厭惡訊息的確切傳導路徑。

文中提到了兩條從ensheathing glia (EG)傳遞的厭惡訊息路徑，其一是將glutamate (Glu)釋放至MB上的N-methyl-D-aspartate receptors (NMDARs)。在這條路徑中，作者發現厭惡性刺激會使EG中的鈣離子濃度快速上升，進而造成囊泡胞吐作用發生，釋放出Glu，且阻止EG的胞吐作用會使果蠅對厭惡性刺激的學習效果變差，說明Glu作為厭惡訊息傳導物的作用。但只有Glu並不能使NMDARs開啟，因NMDARs具有Mg2+阻斷機制，在氣味訊息同時存在的狀況下，NMDARs才會開啟讓鈣離子流入，活化MBs，形成氣味和厭惡訊息的聯想記憶(圖1)。

圖1. 厭惡刺激誘導EG的囊泡胞吐作用，並將Glu釋放到多巴胺能神經元(DAN) 上的KARs和MB神經元上的NMDARs上。（左）當厭惡刺激未配對時，Mg2+ 阻斷劑可防止鈣離子流入。（右）當與氣味配對時，氣味訊息引導的去極化消除了Mg2+阻滯，使鈣離子流入適當的MB神經元。

另一條路徑是先由EG傳導Glu到多巴胺能神經元(DANs)，這條路徑與第一條不同，DANs上的kainate receptors (KARs)並不需要氣味訊息的刺激就會在Glu的結合下開啟，讓鈣離子流入，使DANs釋放多巴胺到MBs上(圖1)。這條路徑對於正常的氣味厭惡性學習是不必要的，但作者發現這條路徑能夠預防異常的聯想記憶產生，KARs的抑制會導致在逆向制約(指非制約刺激先於制約刺激) (backward conditioning) (圖2)中也會形成顯著的3分鐘記憶，而後向條件反射在一般狀況下並不會形成記憶。

圖2.

兩條路徑都是EG將厭惡訊息傳導出去的方式，並且兩者的共同作用可以使氣味厭惡性記憶的正常形成，避免在制約刺激不能預測非制約刺激的情況下錯誤形成聯想記憶。

撰文：陳意融

Reference:

Miyashita, T., Murakami, K., Kikuchi, E., Ofusa, K., Mikami, K., Endo, K., ... & Saitoe, M. (2023). Glia transmit negative valence information during aversive learning in Drosophila. Science, 382(6677), eadf7429.