神經元太多訊息輸入，反而影響氣味辨識和嗅覺學習？
我們的大腦每分每秒都在辨識千萬種不同的氣味。走進便利超商，空氣中瀰漫是茶葉蛋香、夾雜著些許淡淡咖啡香，而為什麼茶葉蛋和咖啡的氣味我們能輕易分辨呢？生物的嗅覺系統中，不同的氣味分子會同時活化不同組合的感覺神經元群，最後投射到大腦嗅覺區，進而把嗅覺的訊號「展開」，使得我們得以辨識。但關鍵問題是，原本這些感覺神經元群組合中重複的編碼訊號，是如何在下游的腦區被「展開」？又有哪些因素是影響「展開」的程度？ 改變輸入密度可改變擴張式編碼層的神經活動 2023 年發表於 Current Biology 的研究中，就是以果蠅的嗅覺學習迴路為模型，探討神經元數量與輸入密度如何影響氣味辨識。果蠅的大腦的嗅覺學習系統十分精巧，氣味分子首先由嗅覺受氣神經元olfactory receptor cell (ORNs)偵測，接著由 projection neurons(PNs) 將資訊投射到蕈狀體(mushroom body) 中的 Kenyon cells(KCs) 中。果蠅大腦大約有150 個PNs 對應至2,000 個KCs，但並非每個 KC 並不是都接收所有 PN 的訊號，而是通常只透過dendritic claws，接收來自不同約 5–6 個 PN 的輸入。這種將較少的輸入通道投射到大量神經元上的架構，被稱為擴張式編碼 (expansion coding)。（如圖1-(A)） 這篇研究利用基因操作的方式，實際改變果蠅嗅覺學習系統中的迴路。他們首先增加 KC 層的神經元數目，測試 expansion layer 的大小是否會影響氣味編碼。令人意外的是，即使expansion layer 變大，KC對不同氣味的活化比例不會因數量增加而改變，即維持一定的稀疏度。因此作者推測， KC 具有一定程度的發育調整能力，使每個 KC 大致維持適當的輸入密度。（如圖1-(B)） 因此，作者進一步改變 KC 接收上游訊號的dendritic claws 數目，使得每個 KC 能接收更多 PN 輸入。結果顯示，增加dendritic claws對單一氣味產生反應的 KC 比例顯著增加，而且單一 KC 也更容易同時對多種不同氣味產生反應，即對氣味較難以辨識。因此，作者得到一個結論：KC 的稀疏度和dendritic claws...
