蘑菇體(mushroom body)
是什麼
果蠅腦中負責把「聞到什麼」和「好事或壞事」連起來的構造,簡稱 MB。本庫各篇來源都把它當成嗅覺學習發生的地方。它由三種神經元的纖維交織而成:
- Kenyon 細胞(e-kenyon-cell,KC):蘑菇體的主體神經元,負責代表氣味。
- 多巴胺神經元(e-dopaminergic-neuron,DAN):送來懲罰或獎賞訊號。
- 蘑菇體輸出神經元(e-mbon,MBON):讀取 KC 的訊號,影響行為。
結構(依 s-tomchik-2009-camp-dynamics 的讀前說明與 s-hige-2015-heterosynaptic-plasticity):
| 部位 | 是什麼 |
|---|---|
| 萼部(calyx) | KC 的樹突(接收訊號的分枝)所在處,嗅覺投射神經元(projection neuron, PN;把嗅覺訊號從觸角葉送進來的神經元)在這裡把氣味交給 KC |
| 葉(lobe) | KC 的軸突(送出訊號的長纖維)成束形成的分枝。α/β 型與 α′/β′ 型 KC 的軸突分岔成往上的垂直葉(α、α′)與往內的水平葉(β、β′);γ 型 KC 只有水平的 γ 葉 |
| 區室(compartment) | 葉沿長度切成的段落。依 Hige 2015 所引 Aso et al. 2014a,共 15 個互不重疊的區室(見 numbers),每一格各配一型 DAN 與一型 MBON;Handler 2019 的描述是「一小群 DAN 的軸突加一到兩個 MBON 的樹突」共同定義一格(兩篇計數的單位不同:前者講「型」,後者講「個」,原文沒有進一步對照)。γ 葉上的 γ1–γ5 就是區室編號 |
一條 KC 軸突會依序穿過好幾個區室,沿途與各區室的 MBON 接觸(Hige 2015)。區室為什麼重要、能不能獨立改變,見 c-mb-compartment,本頁只講結構。
MBON 與 DAN 都以所在區室命名,例如 MBON-γ1pedc(γ1pedc 區的輸出神經元)、PPL1-γ1pedc(PPL1 這群 DAN 中支配 γ1pedc 區的那一型)。有些名稱串了兩段,例如 γ2α′1、α′2α2;※ 推論:表示該細胞跨 γ2 與 α′1 兩個區室,但本庫各篇都沒有說明命名規則。字尾 pedc 與 MBON-α2sc 的 sc 是什麼意思,本庫各篇原文都沒有解釋:?待查(Aso 2016 圖 3F 圖說把 γ1pedc 拆成 γ1 與 pedc 兩個區室)。
版本與規模
- 區室:葉上共 15 個(Hige 2015、Aso 2016、Felsenberg 2017 都引 Aso et al. 2014a,見 numbers)。
- KC 總數:約 2,000 顆(Aso 2016 第 57 行「~2000 Kenyon cells」,引 Laurent & Naraghi 1994、Perez-Orive et al. 2002;Cohn 2015 第 132 行「~2,000 KCs」)。兩篇都是引言中的轉述,不是自己計數;被引用的兩篇是否量的是果蠅,本庫沒有查證:?待查。
- 其他:一型 MBON 在一到兩個區室中接收約 90 到約 2000 顆 KC 的輸入,一顆 KC 沿軸突與 5–6 型 MBON 形成途經式突觸(Aso 2016 引 Aso et al. 2009、2014a)。各型 KC 的數量:?待查。
庫內誰用了它
| 來源 | 量了蘑菇體的哪一部分 | 空間解析度 |
|---|---|---|
| s-tomchik-2009-camp-dynamics | α 葉末端、α′ 葉、γ 葉(KC 軸突)與萼部(KC 樹突);另量萼部的 PN 軸突、α 葉上 DPM 神經元(一對支配整個蘑菇體葉部的大型神經元)的神經突。在萼部噴乙醯膽鹼(嗅覺訊號傳給 KC 時用的物質,用來模擬氣味),在垂直葉噴多巴胺(模擬懲罰) | 到「葉」為止,沒有分區室 |
| s-hige-2015-heterosynaptic-plasticity | 三個區室的 MBON:γ1pedc、γ2α′1、α2(MBON-α2sc);另以鈣影像量 KC 細胞體層 | 區室 |
| s-handler-2019-dopamine-receptor-timing | γ 葉的 γ2、γ4、γ5 區室的 MBON;KC 軸突在 γ4/γ5 區室的 cAMP(多巴胺受體被活化後在細胞內升高的訊號分子)與內質網鈣(細胞內儲鈣小倉庫放出的鈣);γ2/γ3 的比較在補充圖 S6D–F:?待查。乙醯膽鹼以離子導入(用電流把藥從玻璃細針推出)送到萼部模擬氣味 | 區室 |
| s-cohn-2015-coordinated-neuromodulation | γ 葉的 γ2–γ5:KC 末梢、DAN 末梢、MBON(γ1 沒有常規成像) | 區室;KC 末梢到單一突觸小結 |
| s-aso-2016-dan-cell-type-rules | 六組品系的 DAN 支配的區室(正文說 15 格中的 11 格,圖上數得 12 格);只有行為 | 區室(由品系的解剖推回) |
| s-ichinose-2015-reward-recurrent-circuit | α1 區室,以及 MB 外的 SMP、SIP、SLP(PAM-α1 樹突與 MBON-α1 末梢相遇處) | 區室;光學超解析解剖 |
| s-felsenberg-2017-re-evaluation | α/α′ 葉的 V2 群 MBON、γ2α′1、γ5 的 PAM 末梢;PPL1 的細胞體 | 區室 |
| s-felsenberg-2018-memory-extinction | γ1pedc(MVP2)、β′2(M4β′)、γ5(M6);γ4、γ5、β′2p、β′2m 的 PAM 末梢;全腦電顯影像 FAFB 上的突觸 | 區室;電顯到單一突觸 |
已知的問題
- 各篇量的部位幾乎不重疊。 Tomchik 量 α、α′ 葉與萼部;Hige 量 γ1pedc 與 α2;Handler 量 γ4/γ5;Cohn 量 γ2–γ5;Ichinose 操作 α1;Felsenberg 兩篇操作 α/α′ 葉的 V2、γ2α′1、γ1pedc、β′2、γ5。把各篇的結論接在一起時,等於假設不同葉、不同區室遵守同樣的規則,而 Hige 2015 自己就發現 γ1 與 α2 的誘發門檻(要多少「氣味+多巴胺」的配對才會讓突觸變弱)不同。
- Tomchik 2009 的空間解析度只到葉。 它看到 cAMP 的協同(乙醯膽鹼與多巴胺一起給時,cAMP 上升比兩者分開給的總和還大)出現在葉部,但無法回答協同是否只出現在收到多巴胺的那一個區室(該來源頁「未來」一節)。
- ⚠️ Handler 2019 方法中區室的近端/遠端標示自相矛盾:同一段先說「近端的 γ2/γ3」,三行後又說「遠端(γ2/γ3)與近端(γ4/γ5)」(單篇不一致,見該來源頁 3.5 節)。近、遠是相對於什麼,原文也沒說;哪一組在近端,本頁不補。
相關
- 細胞:e-kenyon-cell、e-dopaminergic-neuron、e-mbon
- 概念:c-mb-compartment、c-kc-mbon-plasticity、c-ex-vivo-explant
- 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-aso-2016-dan-cell-type-rules、s-ichinose-2015-reward-recurrent-circuit、s-felsenberg-2017-re-evaluation、s-felsenberg-2018-memory-extinction
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離體全腦製備(ex vivo brain explant) 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) 間隔與集中訓練(spaced and massed training) 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) Kenyon 細胞(Kenyon cell, KC) MB099C 驅動品系(MB099C split-GAL4) MB504B 驅動品系(MB504B split-GAL4) 蘑菇體輸出神經元(mushroom body output neuron, MBON) 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) 四象限光遺傳嗅覺競技場(optogenetic olfactory arena) ATP 門控通道 P2X2(化學活化,chemogenetic activation) PAM-α1 多巴胺神經元(PAM-α1) PPL1-γ1pedc 多巴胺神經元(PPL1-γ1pedc, MB-MP1) PPL1-γ2α′1 多巴胺神經元(PPL1-γ2α′1, MB-MV1) R58E02 驅動品系(R58E02 driver lines) 溫度敏感型阻斷工具(shibire^ts1) T 迷宮(T-maze) 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 更新履歷 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
離體全腦製備(ex vivo brain explant) 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) 間隔與集中訓練(spaced and massed training) 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) Kenyon 細胞(Kenyon cell, KC) MB099C 驅動品系(MB099C split-GAL4) MB504B 驅動品系(MB504B split-GAL4) 蘑菇體輸出神經元(mushroom body output neuron, MBON) 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) 四象限光遺傳嗅覺競技場(optogenetic olfactory arena) ATP 門控通道 P2X2(化學活化,chemogenetic activation) PAM-α1 多巴胺神經元(PAM-α1) PPL1-γ1pedc 多巴胺神經元(PPL1-γ1pedc, MB-MP1) PPL1-γ2α′1 多巴胺神經元(PPL1-γ2α′1, MB-MV1) R58E02 驅動品系(R58E02 driver lines) 溫度敏感型阻斷工具(shibire^ts1) T 迷宮(T-maze) 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 更新履歷 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