GABA能神经元是中枢神经系统中重要的抑制神经元。在果蝇大脑有一对GABA能神经元投射到蘑菇体，并且与果蝇嗅觉学习记忆中枢蘑菇体神经元形成负反馈调控环路。这个GABA能负反馈调节对于果蝇辨别气味至关重要，然而激活这些GABA能神经元对嗅觉学习记忆起到负向调控作用。因此，如何精确调控这对GABA能神经元是实现有效学习记忆的关键。
在学习记忆中，多巴胺能(DA)神经元通常代表着奖赏性或惩罚性价值。在果蝇厌恶性学习记忆中，有一簇多巴胺能神经元投射到蘑菇体并且传递电击惩罚信号。本研究发现这簇多巴胺能神经元与上述那对GABA能神经元间存在直接的突触联系，并通过抑制性多巴胺受体DD2R对其进行抑制。通过在体功能性成像与嗅觉学习范式相结合，研究者发现这个抑制作用解除了GABA能神经元对蘑菇体的抑制调节，从而实现了去抑制环路调控。更为重要的是，这个去抑制调节对于学习记忆中发生的突触修饰是必需的，这种修饰引起的神经活性变化可以持续到学习训练之后，代表着一种记忆痕迹的产生。行为学实验显示，这对GABA能神经元中DD2R或其下游分子信号缺失，都会导致学习指数降低。因此，这个研究工作发现了精确控制抑制性GABA能神经元的神经环路机制，并揭示了该调控作用对于记忆形成中突触修饰的关键作用。
大脑如何实现有效的学习记忆是神经科学领域最为重要的问题之一，而特定神经环路的突触修饰是记忆形成的重要机制。去抑制神经环路在哺乳动物大脑功能中也发挥着重要作用。本研究结果不仅加深了我们对去抑制神经机制的认识，也说明学习记忆在不同物种之间是保守型的。
这项工作由中国科学院生物物理研究所郭爱克、李岩课题组完成，郭爱克院士和李岩研究员为本文的共同通讯作者。来自北京大学的李毓龙实验室提供了检测多巴胺释放的工具果蝇。
果蝇嗅觉学习记忆中的去抑制神经环路
文章链接：https://www.pnas.org/content/early/2019/02/21/1812342116
（供稿：李岩研究组）
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