基于杏仁核梨状皮层移行区的主动嗅闻行为脑网络的多重解析

Olfactory is the basic sensory of behavior animals. Sniff, as well as olfactory sampling, controlling odorant access to receptors in nasal airflow is necessary for olfactory percept. Sniffing is modulated in an odorant-dependent fashion by a dedicated olfactomotor system that consisted of motivation, olfaction, respiration et al. However, the speculation that the olfactory sniff shares sub neural circuits with these systems only bases on functional hypothesis, lacking of direct evidence in structural and functional connection. Furthermore, surprisingly little is known about the neural mechanisms devoted to the control of nasal respiration in the context of olfaction. Based on the previous experiments, it has been proved that amygdalopiriform transition area(AmPir) plays a key role in sniffing brain circuits. Therefore, we propose to use multiple methods(monosynaptic trans-synaptic tracing, functional MRI, optogenetic tools) to analyze the sniffing brain network based on Ampir from both structural and functional level in this project. We aim to provide direct evidences for Why to sniff? When to sniff? and how to sniff? in an aspect of brain network. Moreover, this work will further helps with the understanding of motivation-sensory-motor system, and then, contributes to the complete analysis of sniffing brain network.

嗅觉是生物体的基础感觉。嗅闻作为嗅觉采样的基本方式，通过改变鼻腔气流，控制气味分子与受体的结合，影响嗅觉感知。该行为具有重要的生理学意义。嗅闻行为受控于由主动意识、嗅觉感觉、呼吸系统等组成部分多维交差所构成的嗅动系统，具有复杂的脑网络模式。目前，嗅动系统的研究仅基于功能假设，缺乏结构连接、功能响应等各方面的直接证据。基于前期实验已证实的杏仁核梨状皮层移形区在嗅闻行为控制中具有的关键节点作用。本项目拟通过逆向跨单突触示踪、静息态功能成像及光遗传学三种方法从结构及功能角度协同精细解析基于杏仁核梨状皮层移形区的嗅闻脑网络。项目结果将从脑结构与功能网络层次，为嗅闻脑网络的组成、功能行使提供多项直接证据。同时，该研究也将进一步加深人们对意识-感觉-运动体系的理解，为嗅闻脑网络的完整解析贡献先导性作用。

嗅觉作为生物体的基本感觉具有重要的生理学意义。嗅闻作为嗅觉采样的基本单位，嗅闻通过改变鼻腔气流，控制气味分子与受体的结合，影响嗅觉感知。嗅闻行为受控于由主动意识、嗅觉感觉、呼吸系统等组成部分多维交差所构成的复杂的嗅动系统。目前，嗅动系统的研究仅基于功能假设，缺乏结构连接、功能响应等各方面的直接证据。前期实验已证实杏仁核梨状皮层移形区（AmPir）是嗅闻行为控制中的关键节点。本项目通过逆向跨单突触示踪、电生理局部场电位、磁共振功能成像及光遗传学等多种方法从结构及功能角度协同精细解析了基于杏仁核梨状皮层移形区的嗅闻脑网络。项目结果从脑结构与功能网络层次，首先确定了以OB-PIR-AmPir-CEA-PB为信息流的多级嗅闻网络，同时验证了该网络中的神经元类型并证实了调控该网络在促进/抑制嗅闻、提升/减弱嗅觉能力中的作用。其次，通过VTA/mPFC对AmPir的调控通路的干预，证实了两个通路分别在奖赏嗅和探索嗅行为中的重要作用。此外，项目还探索了嗅闻-好奇心与抑郁症的相关性。实验结果为嗅闻脑网络的组成、功能行使、嗅闻与疾病等方面提供多项直接证据。同时，研究结果也进一步加深人了们对意识-感觉-运动体系的理解，为嗅闻脑网络的完整解析贡献导向作用。