蘑菇體輸出神經元(mushroom body output neuron, MBON)
是什麼
讀取 e-kenyon-cell(KC)訊號、再把結果送出 e-mushroom-body 去影響行為的神經元。每型 MBON 的樹突佔據葉上的一個區室(c-mb-compartment),在那裡收 KC 軸突送來的訊號;同一區室裡另有一型 e-dopaminergic-neuron(DAN)調整這個「KC → MBON」突觸的強弱。MBON 以所在區室命名,例如 MBON-γ1pedc 的樹突在 γ1pedc 區室。
價值(valence):直接活化不同的 MBON,會讓果蠅靠近或走開。Hige 2015 與 Handler 2019 都引 Aso et al. 2014b 說明這件事;Hige 2015 另引該文說,一般而言 MBON 推動的行為方向,與同區室 DAN 傳遞的價值相反(例如懲罰 DAN 配推動靠近的 MBON)。因此學到「這個氣味不好」,就是把推動靠近的 MBON 對該氣味的反應壓低。
庫內誰用了它
| 來源 | 記錄的 MBON | 推動靠近或走開(依來源所引) | 怎麼量 | 看到什麼 |
|---|---|---|---|---|
| s-tomchik-2009-camp-dynamics | 未量 MBON | — | — | 只量 KC 內部;KC→MBON 突觸是否改變,本篇無從回答 |
| s-hige-2015-heterosynaptic-plasticity | γ1pedc(舊名 MB-MVP2,R12G04-LexA 讓它帶綠色螢光蛋白 GFP,方便電極對準);α2sc(R34B02-LexA);γ2α′1(R25D01-LexA) | γ1pedc:靠近(引 Aso 2014b)。α2sc、γ2α′1:該篇未說明,?待查 | 活體全細胞膜片鉗(把玻璃電極接上細胞、直接量細胞內的電訊號):記錄放電次數(尖峰數)與從突觸流進來的電流(興奮性突觸後電流,EPSC;其累積總量稱電荷,單位 pC) | γ1pedc:氣味配 DAN 一次,突觸長期變弱(長期抑制,LTD);α2sc:要 1 分鐘的配對才變弱;在 γ1 區配對、讓 γ1 突觸變弱時,鄰區的 γ2α′1 不變 |
| s-handler-2019-dopamine-receptor-timing | γ4(主力;離體 VT026001-Gal4,在體 R53C03-LexA);γ2(25D01-Gal4/25D01-LexA)、γ5(66C08-Gal4),兩者在補充圖 S3:?待查 | γ2:靠近;γ4、γ5:走開(皆引 Aso 2014b) | GCaMP6s(e-gcamp)量區室內樹突的鈣反應 | γ4:多巴胺在後→變弱,多巴胺在前→變強(雙向);論文說 γ2、γ5 也有類似的雙向改變 |
| s-cohn-2015-coordinated-neuromodulation | γ2、γ3、γ4、γ5(品系名主文未寫) | 該篇未自行檢驗 | γ4 膜片鉗(EPSC);成對 MBON 的 GCaMP6s;以 P2X2 單獨活化某一顆 MBON | 活體中 γ2/γ3 MBON 對氣味反應遠大於 γ4/γ5,離體時無差別;單獨活化本格 DAN 讓 MBON 增強;活化任一 γ MBON 都改變各格 DAN |
| s-ichinose-2015-reward-recurrent-circuit | α1(MB310C、MB323B;兩顆麩胺酸性細胞) | 未量,靠阻斷看記憶 | shibire^ts 阻斷、dTrpA1 活化、RNAi | 訓練與訓練後 1 小時需要它才有 24 小時記憶;活化它可代替糖;末梢緊貼 PAM-α1 樹突 |
| s-felsenberg-2017-re-evaluation | V2 群(MB052B,五型)、γ2α′1(MB077C、R25D01-LexA)、MVP2(MB112C) | 依延伸圖 1b:PPL1 支配格的 MBON 推動靠近 | 阻斷、離體光遺傳活化、活體 GCaMP | 消退需要 V2、再鞏固需要 γ2α′1;訓練後 γ2α′1 對 CS− 反應變大;阻斷 MVP2 兩者都不受影響 |
| s-felsenberg-2018-memory-extinction | MVP2(γ1pedc>α/β,GABA)、M4β′(β′2mp)、M6(γ5β′2a)(後兩者麩胺酸) | MVP2 靠近;M4β′、M6 走開(依該篇) | 活體 GCaMP 量樹突與軸突;電顯數突觸 | 消退後 MVP2 的嫌惡痕跡仍在,M6 樹突出現新痕跡;MVP2 → M6 為 16–17 個突觸、→ M4β′ 47 個 |
數字(降幅、n、協定)見 numbers 與 c-kc-mbon-plasticity。
※ 推論:Handler 2019 的「γ2 MBON」與 Hige 2015 的 MBON-γ2α′1 可能是同一型細胞。依據是兩篇標記它用的都是 25D01 這段調控序列(Hige:R25D01-LexA;Handler:25D01-Gal4 與 25D01-LexA),而 Felsenberg 2017 延伸圖 6p 明說 R25D01-LexA 標 MBON-γ2α′1。不確定之處:同一段序列做成 GAL4 與 LexA 品系,標到的細胞不一定完全相同,GAL4 版本沒有人比對:?待查(見 e-mbon-gamma2alpha1)。同理,Handler 的「γ5 MBON」(66C08-Gal4)與 Felsenberg 2018 的 M6(R66C08-GAL4)用同一段序列,※ 推論為同一型(e-mbon-gamma5beta2a)。
MBON 不只把結果送出去,也回頭影響 DAN。 Ichinose 2015(α1)、Cohn 2015(γ 葉)、Felsenberg 2017(V2、γ2α′1)、Felsenberg 2018(M4β′/M6 → γ5 PAM)都有這類證據,見 t-mbon-dan-feedback。
已知的問題
- 逆向配對的結果兩篇不同。 Hige 2015 的 γ1pedc:先用光活化 DAN、再給氣味(即多巴胺在前),突觸不變;Handler 2019 的 γ4:多巴胺在前,突觸變強。兩篇的區室、DAN、製備、時間間隔都不同,本頁不裁決,見 syn-contradictions 1.1。
- 讀出方式不同,數值不能並排。 Hige 用電極量尖峰數與電荷(pC),Handler 用鈣影像的 ΔF/F(螢光相對基線的變化比例)。「降九成」與「ΔF/F 從 1.22 降到 0.42」不是同一種量。
- 「推動靠近或走開」都是引用 Aso 2014b,兩篇都沒有自己檢驗所記錄 MBON 的行為效果。
- 樹突沒變不等於輸出沒變。 Felsenberg 2018 的 M6:只訓練時樹突的 CS+/CS− 沒差別,軸突卻有;作者以 MVP2 的抑制性輸入落在 M6 樹突根部附近解釋。MBON 之間也互相連結(前饋抑制),一顆 MBON 的輸出可被別格改寫。
- 「推動靠近或走開」各篇的依據不同:Hige、Handler 引 Aso 2014b;Felsenberg 2017 依自己延伸圖 1b 的通則;都不是該篇自己的行為檢驗。
- 行為由多個區室合成。 Hige 只量 γ1pedc 一個區室就對照整隻果蠅的類化行為(學會躲一種氣味後,也躲相似的氣味);Handler 也承認行為不只來自 γ4。
相關
- 細胞:e-kenyon-cell、e-dopaminergic-neuron;結構:e-mushroom-body
- 各型 MBON:e-mbon-gamma1pedc、e-mbon-gamma2alpha1、e-mbon-gamma4、e-mbon-gamma5beta2a
- 工具:e-gcamp、e-split-gal4、e-cschrimson
- 概念:c-kc-mbon-plasticity、c-mb-compartment、c-cs-us-timing
- 主題:t-dopamine-to-plasticity、t-timing-rules、t-mbon-dan-feedback、t-memory-updating;矛盾:syn-contradictions
- 來源:s-hige-2015-heterosynaptic-plasticity、s-handler-2019-dopamine-receptor-timing、s-tomchik-2009-camp-dynamics、s-cohn-2015-coordinated-neuromodulation、s-ichinose-2015-reward-recurrent-circuit、s-felsenberg-2017-re-evaluation、s-felsenberg-2018-memory-extinction
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) 記憶消退(memory extinction) 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) 多巴胺神經元(dopaminergic neuron, DAN) GCaMP 系鈣感測器(GCaMP calcium indicators) Kenyon 細胞(Kenyon cell, KC) MBON-γ1pedc(MVP2) MBON-γ2α′1(γ2α′1 輸出神經元) γ4 輸出神經元(γ4 MBON) MBON-γ5β′2a(M6;γ5 MBON) 蘑菇體(mushroom body) PAM-α1 多巴胺神經元(PAM-α1) split-GAL4 驅動品系(split-GAL4 driver lines) 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 更新履歷 矛盾、未解問題與本庫自身的不確定性 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