研究阐明小鼠精准捕食的嗅觉神经编码机制

日前，中国科学院动物研究所研究员张云峰团队等，首次在分子、细胞及神经环路层面，系统揭示了小鼠如何通过敏锐的嗅觉系统判断猎物的营养状态，并做出精准捕食决策的神经编码机制。在自然环境中，动物通常需要依赖气味来评估食物的营养价值。为深入探索这一行为背后的神经基础，研究团队构建了一套模拟自然捕食的行为实验系统，并以棉铃虫幼虫为研究对象展开实验。实验显示，无论处于空腹或饱腹状态，小鼠均显著倾向于捕食“已进食”的幼虫，而这一行为高度依赖于其主嗅觉系统的完整功能。

研究团队运用气相色谱-质谱联用技术，从幼虫体表挥发物中，精准鉴定出两种关键化学信号——在正常进食幼虫体表含量较高的亚油酸（LA），和在饥饿幼虫体表显著富集的(Z)-9-二十三碳烯[(Z)-9-TE]。行为学实验证实，LA对小鼠具有吸引作用，而[(Z)-9-TE]会引发回避反应，且两种效应均呈现浓度依赖性。

进一步研究发现，起源于腹侧被盖区、投射至内侧嗅结节（mOT）的多巴胺神经通路，是调控气味偏好的核心枢纽。研究团队通过化学遗传学技术精准调控该通路活性，实现对小鼠行为选择的双向操控，即抑制通路会削弱小鼠对LA的偏好，而激活通路能让小鼠转而偏好原本回避的(Z)-9-TE。在细胞机制层面，研究团队借助光纤记录技术发现，mOT区的D1型和D2型多棘投射神经元，分别对LA和(Z)-9-TE表现出特异性反应。药理学实验证实，D1受体介导了对LA的趋近行为，而D2受体参与了对(Z)-9-TE的回避反应，二者形成了“跷跷板”式平衡调控机制。同时，LA和(Z)-9-TE诱发的表型在布氏田鼠和褐家鼠等野生啮齿类动物中同样存在，这提示了上述两种化合物的生物学效应或具有跨物种的保守性。

这一研究首次从分子、细胞到神经环路层面，解锁了小鼠依据气味判断猎物价值的“决策黑箱”，并为动物觅食决策行为提供了新见解。

相关研究成果以A midbrain-to-ventral-striatum dopaminergic pathway orchestrates odor-guided insect predation in mice为题，发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。研究工作得到国家自然科学基金委员会、科学技术部、中国科学院等的支持。

多巴胺信号通路调控小鼠觅食行为的“跷跷板”模型