果蝇蘑菇体多巴胺能神经元回路及功能研究进展

　　

摘要： 蘑菇体具有与哺乳动物的小脑类似的结构，它作为昆虫神经系统中的学习中心，在感觉信息与行为的联想学习中发挥着重要作用。在蘑菇体中，多巴胺能神经元释放的神经调质可以显著地影响突触的可塑性，调节学习的过程。本综述旨在总结近20年来果蝇Drosophila蘑菇体中相关神经元的研究进展，并特别关注多巴胺能神经元相关研究，汇总整理了相关神经元的主要回路结构特点与功能解读。蘑菇体中具有典型的稀疏编码以及多隔室分工学习的特点，这些特点在嗅觉学习任务中被相对充分地研究。多巴胺能神经元承载奖励信号，其活动可以影响从凯尼恩细胞到蘑菇体输出神经元的突触强度，进而调节昆虫的行为。在早先的研究中，多巴胺能神经元的输入来源被简单地认为是非条件刺激信号，近年的研究揭示了多巴胺能神经元与凯尼恩细胞和蘑菇体输出神经元形成了复杂的循环连接，互相影响，调控多巴胺的释放，增强了强化信号调节能力与学习适应性。对多巴胺能神经元不同簇的进一步研究揭示了不同簇间通过独立和协同回路实现奖惩记忆的高效编码。近年来，新兴技术(如电子显微镜、高精度三维重建)的发展推动了果蝇连接组构建，为多巴胺能神经元相关的奖励机制解析研究提供新契机。昆虫蘑菇体多巴胺能神经元的研究成果不仅对昆虫奖励机制的解析起着关键作用，还可为其他动物的研究乃至人类奖励学习研究提供重要的参考和新思路。未来借助人工智能技术，有望揭示不同发育阶段果蝇脑功能差异，并进一步理解蘑菇体的学习调节机制。