研究人员识别出“学习”嗅出威胁的神经元

无论意识到与否，当我们进入一个新的空间时，我们会用嗅觉来评估它是安全的还是有威胁的。事实上，对于大多数动物王国来说，这种能力是生存和繁殖所必需的。罗切斯特大学德尔蒙特神经科学研究所的研究人员正在寻找嗅觉系统如何帮助评估威胁的新线索，并发现神经元可以“学习”气味是否构成威胁。

化学感觉和社会学习实验室的首席研究员朱利安·米克斯博士说:“我们正试图了解动物是如何与气味相互作用的，以及在危险的社会和非社会环境中，气味是如何影响它们的行为的。”“我们最近的研究为我们未来的工作提供了有价值的工具，并将我们大脑中特定的神经元组连接起来嗅觉系统让我想起可怕的气味。”

学会嗅到威胁

大脑对社会威胁的反应可能是由气味引导的。在老鼠在美国，研究人员已经在附属嗅觉系统中发现了一组特定的神经元，它们可以学习到另一只可能构成潜在威胁的老鼠的气味。这些发现在最近发表于神经科学杂志．

这项研究的第一作者凯尔西·祖克博士说:“我们知道，当一只常驻雄性老鼠被反复介绍给同一只雄性老鼠时，它的领土攻击性会增强。”“之前的研究表明，这种行为是由社会气味引导的，我们的研究将我们所知道的更进一步。它能识别出这发生在嗅觉系统的哪个部位。我们现在知道神经元之间发生了可塑性，雄性小鼠之间的攻击性可能是由嗅觉形成的记忆驱动的。”

研究人员发现，“抑制”神经元(神经细胞大脑中负责解释社会气味的区域变得高度活跃，当雄性反复相遇并增加领土侵略时，它们的功能就会改变。通过破坏副嗅球中与神经可塑性(学习)相关的神经元，研究人员发现，领地侵犯减少了，这将大脑信息素感应回路中的细胞功能变化与对社会威胁的行为反应变化联系起来。

祖克说:“它废除了通常表现出来的咄咄逼人的行为。”“这表明，这种早期感觉抑制神经元群在调节对社会气味的行为反应方面起着关键作用。”

米克斯是这篇论文的资深作者。其他作者包括罗彻斯特大学医学中心王金鑫博士和佛罗里达大学医学院希拉里·坎斯勒博士。这项研究得到了美国国立卫生研究院的支持。

一种威胁的新奇气味

当动物嗅到未知的气味时，威胁评估也会出现——例如，它从未遇到过的捕食者的气味。化学感觉和社会学习实验室的研究人员发现了一种新的捕食者气味，即气味一条蛇对一只老鼠的影响，导致动物进行威胁评估行为——既不表现出“恐惧”，也不表现出“安全”。

“这为捕食者释放的化学气味如何刺激大脑进行威胁评估提供了线索，”发表在《科学》杂志上的一篇论文的第一作者王金鑫博士说eNeuro．“识别动物行为模式的变化有助于我们更好地理解威胁性气味是如何在大脑中处理的。”

研究人员使用视频跟踪来观察老鼠探索熟悉的具有不同气味的环境的运动和姿势，就像其他老鼠和蛇一样。Wang和他的同事开发了一种混合机器学习方法，帮助他们发现老鼠对新的捕食者气味的反应方式与老鼠对非捕食者气味的反应方式是独特的和不同的。这些行为既不可怕也不安全，而是一种评估状态。

这项研究的资深作者米克斯说:“这些发现为气味如何影响社会行为以及它对生存可能意味着什么提供了新的线索，但这项研究也提供了新的工具，将推动这门科学向前发展。”“我们结合了已知局限性的方法，以提高收集数据的准确性、信息深度和人类可解释性。我们认为这种方法对未来研究混合化学气味如何释放有价值捕食者刺激大脑中的威胁评估。”

其他作者包括德克萨斯大学西南医学中心的Paniz Karbasi博士和Liqiang Wang博士。