果蠅表達 IR76b 的神經元對於胺基酸混合物的獎勵學習是必要的嗎?

在這項研究中，他們深入探討了動物如何在營養和毒素的世界中導航的迷人領域。他們專注於果蠅幼蟲，這些微小的生物在理解基本生物學過程中發揮著重要作用。他們的目標是揭示它們的味覺感覺神經元中隱藏的秘密，特別是它們對氨基酸（生命的構建基礎）的學習能力。

他們進行了實驗，精心挑選並在受控條件下保持他們的標本。他們準備了必要的化學品，包括精細的氨基酸混合物，並設計了精確的程序來探究幼蟲的關聯學習能力。

他們發現，雖然IR76b受體似乎對於氨基酸獎勵學習是可有可無的，但IR76b+神經元的活性至關重要。這一發現挑戰了先前的假設，表明這些神經元中存在更為複雜的感覺處理網絡。

fig(a)在氣味-胺基酸混合物學習實驗之後，相對於兩個基因對照，具有沉默 IR76b+ 神經元的動物的獎勵記憶顯著降低。

此外，他們觀察到IR76b+神經元在傳遞氨基酸的獎勵效應方面起著作用，但對於它們的懲罰對應物則不起作用。這種二分法暗示著不同神經通路之間的複雜相互作用，每個通路都精細調節以檢測環境中的特定信號。

fig(b) 相對於兩個遺傳對照組，實驗組的懲罰記憶是完整的。

在意想不到的轉變中，他們發現人工激活IR76b+神經元可以誘導出獎勵和懲罰效應。這一觀察結果開闢了新的探究途徑，指向了對感覺神經元如何編碼和解釋環境刺激的更深入理解。

fig(c) 為了迅速 IR76b+ 神經元，在黑暗或綠光下進行光遺傳學實驗。 僅在 IR76b+ 神經元表達 GtACR1 的動物中，綠光下獎勵記憶顯著降低。

他們的研究揭示了味覺系統的許多方面仍然不太了解，比預期的複雜得多，並且揭示了幼蟲味覺外周與賦予情感價值的腦內神經元之間的意外複雜性。在果蠅這個少數神經元且具有出色基因工具的模式生物中，這是一個優秀的研究案例，可用來研究未來研究中此類勞動分工的細節。

撰文：李庚翰

參考資料：

Toshima N, Schleyer M. IR76b-expressing neurons in Drosophila melanogaster are necessary for associative reward learning of an amino acid mixture. Biol Lett. 2024 Feb;20(2):20230519. doi: 10.1098/rsbl.2023.0519. Epub 2024 Feb 14. PMID: 38351746; PMCID: PMC10865000.