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        蟑螂建立嗅覺刺激的空間圖以跟蹤潛在的配偶
        
			
        
				2019-04-28 10:38:26
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        據(jù)北海道大學(xué)和康斯坦茨大學(xué)的研究人員稱，雄性蟑螂可以感知到雌性信息素的空間分布，從而找到一個配偶。蟑螂是夜行性的，嚴(yán)重依賴嗅覺來尋找食物和黑暗中的交配伙伴。然而，從氣味源發(fā)出的羽狀物不是光滑的或連續(xù)的，并且沒有明顯的濃度梯度。它們由各種尺寸(> mm)的細(xì)絲(氣味分子簇)組成，散布著清潔空氣區(qū)域。
        

        蟑螂建立嗅覺刺激的空間圖以跟蹤潛在的配偶
        

        來自北海道大學(xué)及其同事的研究人員發(fā)現(xiàn)雄性蟑螂能夠感知到氣味羽狀物的精細(xì)結(jié)構(gòu)，這要?dú)w功于天線和神經(jīng)回路上精細(xì)調(diào)節(jié)的氣味傳感器，這些氣味傳感器將空間信息傳遞給大腦。利用微電極，研究人員記錄了美國雄性蟑螂中信息素敏感的中間神經(jīng)元的電活動，這些蟑螂將觸角葉中產(chǎn)雌性信息素的信號傳遞到高階中心。
        

        該小組確定了12個用于感知信息素的關(guān)鍵中間神經(jīng)元，每個信息素都被調(diào)諧為僅接收來自蟑螂天線某一部分的信號。一個神經(jīng)元的大小很大，并且響應(yīng)沿著鞭毛的整個長度的刺激。三個具有中等大小的感受野，并從三分之一的鞭毛接收信號。剩下的八個神經(jīng)元被更精細(xì)地調(diào)整，僅響應(yīng)于天線的有限部分上的刺激。重要的是，相鄰神經(jīng)元的感受野中存在大量重疊，這確保了整個鞭毛的完全覆蓋。
        

        研究人員還研究了信息素信號如何通過大腦中的嗅覺回路傳播。與哺乳動物嗅覺系統(tǒng)一樣，對相同種類氣味敏感的感覺神經(jīng)元會聚在稱為腎小球的球形結(jié)構(gòu)中。蟑螂中的巨球體(MG)接收來自信息素響應(yīng)神經(jīng)元的會聚軸突輸入，根據(jù)它們在天線中的空間起源被細(xì)分為多個層。12個關(guān)鍵神經(jīng)元精確地利用這個分層圖 - 它們的樹突(輸入部位)根據(jù)它們在天線中的接收場占據(jù)巨大單體內(nèi)的不同但部分重疊的層。由這些神經(jīng)元處理的信號被攜帶到蘑菇體中的不同區(qū)域(涉及空間記憶形成)，表明該信號關(guān)于信息素的空間信息從天線表面到蘑菇體保持不變。
        

        該團(tuán)隊?wèi)岩赡⒐襟w中小神經(jīng)元的組合活動的讀出允許蟑螂評估氣味細(xì)絲的大小和形狀。由于燈絲的尺寸和密度根據(jù)與光源的距離而不同，因此這些信息可能提供關(guān)于光源位于何處的線索。此外，當(dāng)蟑螂的天線自動移動時，蟑螂可能能夠通過氣味信號的時間采樣產(chǎn)生蘑菇體內(nèi)氣味羽流的刻板圖像。
        

        “平鋪在天線空間調(diào)整的感受野都讓人想起那些在視覺系統(tǒng)。因此，映射空間分布的氣味會成功駕馭使用氣味的重要策略，因?yàn)樽咴谪S富障礙物的環(huán)境蟑螂有較少的場合是與氣味細(xì)絲接觸，“研究小組的助理教授西野弘說。
        
			

			
          
        
			
        
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