高通量测序揭示了结构化的嗅觉神经元投射

我们的嗅觉对我们的行为和情绪有很大的影响。香气可以唤起人们对过去的生动回忆，或者警告我们正在燃烧的火焰。然而，对于神经科学家来说，嗅觉仍然是我们五种感官中最神秘的。

一旦鼻子检测到某些东西，大脑如何确定它的含义?科学家们不确定。为了帮助他们弄清楚这一点，冷泉港实验室(CSHL)的调查人员FlorinAlbeanu、AlexeiKoulakov和AnthonyZador绘制了一张广泛的新大脑嗅觉回路图。

在这一点上，这是一个悬而未决的问题，我们究竟如何处理气味。大脑正在提取和使用气味空间中的哪些特征来创建嗅觉对象的感知?大脑中的机制究竟是什么?”

由于以前对嗅觉皮层的研究未能发现那里的神经元之间的任何逻辑组织，许多神经科学家怀疑有关气味的信息是通过大脑随机传递的。但这些研究只检查了几十个神经元的连接模式。

使用Zador实验室开发的新的基于DNA的大脑映射技术，称为MAPseq和BARseq，CSHL团队可以追踪比以往任何时候都更多的个体嗅觉处理神经元的路径——一只老鼠大脑中的数千个。由于他们的工作，科学家们或许能够理解嗅觉回路及其潜在逻辑。

新地图绘制了感觉信息在大脑嗅觉处理部分之间传递的方式。其中包括从鼻子接收感官信息的嗅球、称为梨状皮层的主要气味处理中心，以及从嗅球接收输入的其他几个大脑区域。

在梨状皮质内，研究小组发现大脑前部的神经元与后部的神经元具有不同的连接模式。“当你沿着这个轴移动时，你会看到神经元的投射模式在将信息传播到其他大脑区域的方式方面逐渐发生变化，”库拉科夫说。“这与嗅球投射到这些大脑区域以及梨状皮质内相同位置的方式同步，”他解释道。这些平行的“电路图案”中的每一个都可以处理气味信息的不同方面。

这让人想起神经科学家在大脑其他部分发现的情况，其中神经元的连接和位置对应于视觉和声音等感官输入的特定特征。在听觉系统中，神经元沿轴的位置与我们听到的声音频率有关。类似地，在视觉系统中，神经元的位置传达了有关所见对象位置的信息以及其他特征，并且不同的神经回路被调整到对象的位置和身份(“哪里”与“什么”路径)。

研究人员表示，嗅觉地图可以为“感觉神经科学的最后一个前沿”开辟道路。他们认为它指向不同的神经回路的存在，这些神经回路专门用于评估气味的特性、气味的宜人程度、气味的来源以及如何对其采取行动。“它让我们和这个领域在某种程度上处于一种非常不同的心态，”Albeanu说。“这是了解嗅觉加工本质的一步。”