Kenyon 細胞(Kenyon cell, KC)
是什麼
e-mushroom-body(蘑菇體)的主體神經元,負責在蘑菇體裡代表氣味。KC 的樹突在萼部(calyx)接收嗅覺輸入,軸突沿著「葉」往外延伸,經由突觸(神經元之間傳訊號的接點)把訊號交給蘑菇體輸出神經元(e-mbon)。多巴胺神經元(e-dopaminergic-neuron)的末梢就伸在這些突觸旁邊,本庫各篇都認為學習改變的是「KC → MBON」這個突觸(見 c-kc-mbon-plasticity)。
數量:約 2,000 顆(Aso 2016 引言「~2000」,引 Laurent & Naraghi 1994、Perez-Orive et al. 2002;Cohn 2015 引言「~2,000」)。兩篇都是在引言中轉述,沒有自己計數。
三類(依 s-tomchik-2009-camp-dynamics):α/β、α′/β′、γ。前兩類的軸突分岔成垂直葉與水平葉,γ 類只有水平的 γ 葉。所以「量 α 葉」就是量 α/β KC 的軸突。
稀疏編碼(sparse coding):每種氣味只活化一小群 KC,不同氣味用到的 KC 大多不重疊(Hige 2015)。好處是改動一種氣味的突觸,較不會波及另一種;但只要有重疊,就會有一部分波及。Hige 2015 的資料:每隻果蠅圈出約 82 顆 KC 細胞體,對某一氣味有反應的約佔 12–13%(本庫推算);對 3-辛醇(OCT)有反應的 KC 中約 30%、對 4-甲基環己醇(MCH)有反應的 KC 中約 33% 對兩者都反應(數字見 numbers)。
庫內誰用了它
| 來源 | 標記 KC 的驅動品系 | 量 KC 的哪個部位、量什麼 | 怎麼刺激 KC |
|---|---|---|---|
| s-tomchik-2009-camp-dynamics | GAL4:238Y(三類都標)、c739(α/β)、c305a(α′/β′)、1471(γ) | 軸突(α、α′、γ 葉)與樹突(萼部);cAMP(e-epac-camp-sensor)與鈣(e-gcamp) | 乙醯膽鹼 30 mM 噴萼部,模擬氣味 |
| s-hige-2015-heterosynaptic-plasticity | LexA(另一套表現系統,見表下說明;該篇的 GAL4 已用來讓 DAN 帶上光敏感通道):R13F02-LexA(全部 KC)表現 GCaMP6f;R14H06-LexA 標 γ KC | 細胞體的鈣反應,確認「配對」(讓氣味與 DAN 活化同時出現,即實驗中的學習操作)前後 KC 對氣味的反應沒有改變;γ KC 是否變得較難放電(興奮性),以電極直接記錄的測試在補充圖 S7:?待查 | 真的氣味(OCT、MCH) |
| s-handler-2019-dopamine-receptor-timing | GAL4:OK107(論文標為「KCs」,涵蓋哪幾類沒有寫:?待查) | 軸突在 γ4/γ5 區室的 cAMP、內質網鈣(細胞內儲鈣小倉庫放出的鈣)與收到的多巴胺;KC 軸突上的兩種多巴胺受體 DopR1、DopR2 | 乙醯膽鹼 10 mM 以離子導入(用電流把藥從玻璃細針推出)送到萼部,脈衝 500 ms |
| s-cohn-2015-coordinated-neuromodulation | 讓全部 γ KC 表現 sytGCaMP(啟動子名稱 ?待查);另以稀疏標記只標少數幾顆 | 突觸前末梢的鈣,逐格比較同一條軸突;KC 本身的膜電位與放電(膜片鉗,補充圖 S6B:?待查) | 活體用真的氣味;離體以乙醯膽鹼離子導入萼部 |
| s-ichinose-2015-reward-recurrent-circuit | α/β KC:c739(e-c739-gal4)、MB008B;KC:MB247 | 沒有量 KC 活動;以 shibire^ts 阻斷 α/β KC 輸出、以 RNAi 在 α/β KC 降低 DopR1(e-dopamine-receptor) | 真的氣味與糖(行為) |
「驅動品系」是決定外加基因只在哪些細胞表現的果蠅品系;GAL4 與 LexA 是兩套互不干擾的系統,所以同一隻果蠅可以用一套標 DAN、另一套標 KC 或 MBON。split-GAL4 見 e-split-gal4。
已知的問題
- 沒有一篇直接量到 KC 末梢「送出多少訊號」。 Tomchik 量的是軸突內部的 cAMP 與鈣;Hige 量的是細胞體(離突觸很遠),排除的是「KC 整體變了」,排除不了「末梢局部少送了」;Handler 量的是軸突內的第二傳訊者(受體被活化後在細胞內傳遞訊號的小分子,如 cAMP);Cohn 2015 量到了突觸前末梢的鈣,而且看到它隨多巴胺逐格改變,但鈣仍不是釋放量,配對後的末梢鈣也沒有量(見 c-presynaptic-calcium)。突觸的改變在 KC 這一側(突觸前)還是 MBON 那一側(突觸後),本庫各篇都沒有定案(見 t-dopamine-to-plasticity)。
- 同一條軸突在不同區室的末梢可以不一樣。 Cohn 2015:活體中同一條 γ KC 軸突在 γ2/γ3 的末梢反應強、γ4/γ5 弱;所以「KC 對某氣味的反應」要說清楚量的是哪一格。
- 細胞體與軸突的結果不能互相代替。 Hige 2015 討論中引 Boto et al. 2014:同一個 γ1 區,氣味與 DAN 活化配對之後,Boto 在 KC 軸突末梢看不到鈣變化;Hige 卻量到 MBON 對該氣味收到的突觸電流總量比配對前少約九成。
- 各篇用的驅動品系涵蓋的 KC 類別不同(238Y 三類、R13F02 全部、OK107 未說明、c739 與 MB008B 只有 α/β),跨篇比較 KC 反應的絕對大小沒有意義。
- 刺激方式不同:Tomchik、Handler 用乙醯膽鹼滴萼部模擬氣味,Hige 用真的氣味。滴藥的時間長度與濃度不等於真實氣味。
相關
- 結構:e-mushroom-body;下游:e-mbon;調控:e-dopaminergic-neuron
- 感測器:e-gcamp、e-epac-camp-sensor;工具:e-split-gal4
- 概念:c-kc-mbon-plasticity、c-coincidence-detection、c-camp-signaling、c-mb-compartment、c-presynaptic-calcium
- 品系與受體:e-c739-gal4、e-dopamine-receptor
- 主題:t-dopamine-to-plasticity、t-timing-rules
- 來源:s-tomchik-2009-camp-dynamics、s-hige-2015-heterosynaptic-plasticity、s-handler-2019-dopamine-receptor-timing、s-cohn-2015-coordinated-neuromodulation、s-ichinose-2015-reward-recurrent-circuit、s-aso-2016-dan-cell-type-rules
cAMP 訊號(cAMP signaling) 巧合偵測(coincidence detection) 離體全腦製備(ex vivo brain explant) KC→MBON 突觸可塑性(KC-MBON synaptic plasticity) 蘑菇體區室(MB compartment) 記憶鞏固與再鞏固(memory consolidation and reconsolidation) 氣味類化(odor generalization) 突觸前末梢的鈣(presynaptic calcium) 全細胞膜片鉗記錄(whole-cell patch clamp) c739-GAL4 驅動品系(c739-GAL4) KC 上的多巴胺受體(dopamine receptors DopR1/DopR2) 多巴胺神經元(dopaminergic neuron, DAN) Epac 系 cAMP 感測器(Epac-based cAMP sensor) GCaMP 系鈣感測器(GCaMP calcium indicators) 蘑菇體輸出神經元(mushroom body output neuron, MBON) 蘑菇體(mushroom body) split-GAL4 驅動品系(split-GAL4 driver lines) TH-GAL4 與 TH+DDC 驅動(TH-GAL4 and TH/DDC drivers) 索引 Aso 2016 · dan cell type rules Cohn 2015 · coordinated neuromodulation Felsenberg 2017 · re evaluation Felsenberg 2018 · memory extinction Handler 2019 · dopamine receptor timing Hige 2015 · heterosynaptic plasticity Ichinose 2015 · reward recurrent circuit Tomchik 2009 · camp dynamics 從多巴胺到突觸改變:KC 軸突怎麼讀出增強訊號 輸出神經元回頭指揮多巴胺神經元:MBON→DAN 回饋迴路 記憶怎麼被改寫:消退、再鞏固與新舊記憶並存 先後與間隔:氣味和多巴胺的時序如何決定學到什麼