小鼠依赖气味识别并觅食昆虫幼虫的嗅觉神经编码机制
2025年10月10日，中国科学院动物研究所张云峰团队在PNAS在线发表A midbrain-to- ventral-striatum dopaminergic pathway orchestrates odor-guided insect predation in mice 的研究论文，该研究揭示了一条从中脑腹侧被盖区（VTA）到内侧嗅结节（mOT）的多巴胺能通路，阐明了此多巴胺能通路精确调控小鼠依赖气味识别并觅食昆虫幼虫的嗅觉神经编码机制。
该团队以棉铃虫幼虫为作为小鼠的“猎物”，在实验室条件下模拟自然环境下的“天敌-猎物”捕食系统，发现小鼠明显偏好觅食饱食的幼虫，而非饥饿的个体。通过气相色谱-质谱分析，研究团队识别出两种关键气味分子：亚油酸（LA）与(Z)-9-二十三烯[(Z)-9-TE]。LA是一种多不饱和脂肪酸，在饱食幼虫体内含量更高，而(Z)-9-TE则在饥饿幼虫体内含量更高。行为学实验发现LA能吸引小鼠靠近，而(Z)-9-TE则会使小鼠产生回避行为，提示这两种气味分子成为小鼠判断“猎物营养价值”的嗅觉线索。进一步研究发现，LA与(Z)-9-TE在布氏田鼠与褐家鼠中能够诱发类似的行为学效应，提示两种气味分子的作用具有跨物种的保守性。
小鼠嗅觉系统非常灵敏，因此研究团队考虑小鼠的嗅觉系统是否在觅食过程中起到关键作用。结果显示，视觉因素并不影响小鼠准确识别并靠近饱食幼虫，然而，小鼠的嗅上皮被破坏后，其对饱食幼虫的偏好消失，表明小鼠的嗅觉系统，而非视觉等其他因素，在调控觅食的过程中发挥关键作用。
觅食行为的调控通常涉及众多脑区，研究团队聚焦于VTA-mOT多巴胺能通路。实验发现：抑制该通路，小鼠不再偏好LA，也不回避(Z)-9-TE；而激活该通路，小鼠甚至反过来偏好原本有趋避效应的(Z)-9-TE。这表明，VTA-mOT通路不仅参与调控气味偏好，更能“再编码”小鼠对食物气味的价值判断。
小鼠嗅结节中，主要包括两种表达多巴胺受体的神经元：D1型棘状投射神经元（D1 SPNs）与D2型棘状投射神经元（D2 SPNs）。作者通过药理学实验发现，拮抗mOT中D1受体小鼠对LA的偏好消失，对(Z)-9-TE的厌恶没有改变；拮抗mOT中D2受体，小鼠对LA的偏好没有改变，而对(Z)-9-TE产生了偏好。这提示，mOT中D1神经元调节小鼠对LA的偏好，D2神经元调节小鼠对(Z)-9-TE的厌恶。
综上，VTA-mOT神经环路分别通过调控D1和D2神经元进而调节小鼠对“猎物气味“的喜好与厌恶。
这项研究揭示了小鼠如何通过气味判断猎物的营养状态，阐明了VTA-mOT多巴胺能通路是调控觅食行为的关键核心神经环路，其中D1与D2神经元分别编码“吸引”与“趋避”行为，形成类似“跷跷板”平衡的工作模式。
此外，本项研究提示，LA与(Z)-9-TE作为跨物种保守的化学信号，可能在生态系统中广泛调控捕食者与猎物的关系。