攝食行為是動物最基本也最重要的行為方式，齧齒類動物通過嗅覺系統，完成食物的搜尋，嗅覺系統對齧齒類動物的生存至關重要，下面是小編蒐集整理的一篇探究飢餓嗅覺探索行為神經機制的論文範文，歡迎閱讀檢視。
飢餓可以定義為驅動個體尋找和消化食物的感覺或動力[1].攝食及覓食行為是動物的最基本行為，以嗅覺系統為導向是齧齒類動物覓食的重要特點，嗅覺系統的基本構成包括位於嗅粘膜上的感覺神經元，大腦前端的嗅球，以及嗅皮層，嗅皮層中最關鍵部分為梨狀皮層[2].感覺神經元及嗅球最主要的功能是對不同的氣味分子進行識別，並形成精確的空間定位[3].嗅皮層主要完成對嗅覺訊號的整合，形成嗅覺記憶，並把特定嗅覺訊號和其他諸如顏色、味道、形狀、空間位置等感覺資訊進行整合[4].
動機的形成有先天遺傳，也有後天的經驗和學習，但均依賴於腦內特定的神經環路及遞質系統[5].動物的覓食動機和其飢餓狀態密切相關，飢餓狀態下動物的覓食動機增強，反應在嗅覺系統對食物發出的氣味分子更加敏感，探索行為更加強烈[6].但對於飢餓狀態下，動物覓食行為的反應和梨狀皮層的關係尚不清楚。本實驗以大鼠為研究物件，利用食物埋藏，觀察大鼠飢餓狀態下依賴嗅覺的探索行為的變化，在此基礎上，利用熒光金標記技術觀察嗅球到梨狀皮層的投射變化，利用c-fos標記技術研究梨狀皮層神經元活化水平。
一、材料和方法
1材料
雄性SD大鼠16只，體重250~300g,由蘭州大學基礎醫學院實驗動物中心提供。實驗過程中對動物的處置符合2006年科技部《關於善待實驗動物的指導性意見》的規定。腦立體定位儀(成都泰盟公司，DW-2000腦立體定位儀)、冰凍切片機(Ther-mo,CryotomeE)、抗c-fos一抗(Sigma,A40215,1∶500)、熒光顯微鏡(Olympus,DP22)、偶聯cy3二抗(Bioss,bs-0296a-cy3).
2方法
2.1動物和分組雄性SD大鼠16只，安靜環境飼養，12小時光照週期，溫度22~25℃，溼度65~75%之間，自由攝食飲水。16只大鼠隨機分成2組：禁食組(fastinggroup),正常組(controlgroup),每組8只，禁食組大鼠禁食48h,正常對照組給予正常飲食。
2.2嗅球置管大鼠用7%的水合氯醛(40mg/kg)腹腔麻醉，俯臥位，固定在立體定位儀上，頭部正中切口，剝離骨膜，使前後囟位於同一水平面。參照大鼠腦圖譜，將長4.1cm、內徑0.3mm、外徑0.4mm的不鏽鋼帶內芯套管植入大鼠左側嗅球(anteri-ortobregmaat7.7mm;laterialfrommidlineat1.6mm;deepfromskuat5mm),牙科水泥結合螺釘固定套管，旋緊套管帽，術後1周，創傷完全恢復，開始實驗。
2.3清醒狀態下的熒光金注射禁食組連續禁食48h後，大鼠頭部固定，利用微量注射泵經套管注射10%的熒光黃2μl,注射結束，旋緊套管帽。立即置於大鼠食物埋藏箱，並記錄大鼠找到全部食物的總時間。
2.4埋藏食粒法評價大鼠的嗅覺探索行為食物埋藏箱用正方形透明塑料盒製成(45cm×20cm×20cm),底部鋪5cm厚度的顆粒墊料，墊料經消毒處理，和前期所用墊料相同。食物顆粒埋藏在大約1cm深處，位置如Fig.1A所示：共放置4枚食物，記錄找到4枚食粒的總時間。嗅覺探索行為結束後6h,立即處死動物。
2.5全腦固定與切片嗅覺探索結束後6h,全部大鼠用7%的水合氯醛(40mg/kg)腹腔麻醉，開啟胸腔，用250ml生理鹽水經左心室快速灌注沖洗，再用4%多聚甲醛(PB配製，pH7.4)250ml灌注固定，立即開顱取腦，置人固定液4℃下過夜，再轉入20%蔗糖溶液(PB配製，pH7.4)4℃下放置，待沉底後，再移入30%蔗糖溶液(PB配，pH7.4)4℃下放置，待沉底後，連續冠狀冰凍切片，片厚30μm,放置於冷凍保護液內，-20℃儲存備用。
2.6c-fos免疫熒光組織化學技術分析梨狀皮層神經元活化水平根據大鼠腦圖譜，界定梨狀皮層位置，如Fig.1B所示。選取6張梨狀皮層平面，分別位於Bregma1.92mm,1.56mm,1.2mm,0.84mm,0.48mm,和0.12mm,相鄰切片之間距離為360μm.利用漂片法進行c-fos的免疫熒光染色，根據常規免疫熒光方法，抗c-fos一抗(Sigma,1∶500),4℃,孵育24h,漂洗，偶聯cy3的二抗，室溫下避光孵育1h,漂洗，貼片，甘油封片，熒光顯微鏡觀察。
2.7熒光顯微鏡觀察FG及C-fos陽性神經元在梨狀皮層的分佈完成c-fos免疫熒光染色的腦片置於熒光顯微鏡下，首先用530nm的激發光顯示cy3,在左側梨狀皮層拍照，位置不變，轉換到紫外光，顯示FG,並拍照。每張腦切片在左側梨狀皮層，20倍物鏡下拍兩個視野。
2.8細胞計數方法採用盲法計數，分別計數每個視野下c-fos陽性細胞，FG陽性細胞，以及c-fos和FG雙陽性細胞。每隻動物計數6張腦片，12個視野，最後用每個視野的均值代表陽性細胞的數量。統計學處理：全部資料用均數±標準差(x珋±s)表示，組內比較採用t檢驗，組間比較採用單因素方差分析。資料處理用SPSS17.0version的統計軟體進行，P<0.05表示差異具有顯著性。
二、結果
1飢餓對嗅探索行為的促進作用
利用食物埋藏箱檢測飢餓對大鼠嗅覺探索行為的影響，結果發現，飢餓組大鼠找到全部8個食粒的時間明顯短於非飢餓組，結果見Fig.2.這說明飢餓促進了覓食動機，同時也有嗅覺敏化作用，能夠很快對食物的嗅覺訊號產生記憶。
2梨狀皮層FG標記的神經細胞數量變化
為觀察飢餓誘導的嗅覺探索行為敏化對嗅球到梨狀皮層投射的逆向軸漿運輸有何影響，我們採用嗅球注射FG,觀察嗅覺探索行為是否能夠促進從嗅球到梨狀皮層的軸漿運輸效能，FG注射後6h,處死動物，觀察在此期間FG在梨狀皮層神經細胞的聚集情況，間接反應梨狀皮層神經細胞的活動狀態。結果可見，飢餓組梨狀皮層FG陽性細胞數量明顯增加，和非飢餓組比較差異有顯著性。
3梨狀皮層C-fos標記的神經細胞數量變化
c-fos可以標記刺啟用動依賴性神經元。飢餓對大鼠嗅覺探索具有促進作用，這一促進作用，僅僅是嗅球層面，還是涉及到高一級神經元，我們利用c-fos免疫熒光技術，結合半定量，觀察梨狀皮層在嗅覺探索行為誘導的神經細胞活化方面有無差異，結果發現，飢餓組梨狀皮層c-fos陽性神經細胞的數量也增加了。
4梨狀皮層FG+/C-fos+雙標記神經細胞數量的變化
為了進一步觀察嗅刺激誘導的活化神經元，是否也存在逆向軸漿運輸的增加，我們利用FG和c-fos雙標記技術，結合半定量觀察梨狀皮層FG/c-fos雙陽性細胞的數量，結果發現，飢餓組雙陽性細胞的數量也明顯多於非飢餓組，兩組之間比較有差異性，結果見Fig.5.
三、討論
1梨狀皮層對嗅覺訊號的整合
攝食行為是動物最基本也最重要的行為方式，齧齒類動物通過嗅覺系統，完成食物的搜尋，對特定食物通過食物的特定氣味形成記憶，區別有毒和無毒，因此嗅覺系統對齧齒類動物的生存至關重要，齧齒類動物因此也進化出了發達的嗅覺系統，大鼠的嗅粘膜佔鼻黏膜的比例，以及嗅腦佔全腦的比例都遠遠高於人類，嗅粘膜感受氣味訊號之後，特定的氣味分子通過啟用一種或是幾種G蛋白偶聯受體，引起神經細胞內cAMP依賴性的鈉離子通道開放，完成從化學訊號向電訊號的轉換，並進而向上經感覺神經元的軸突，將此資訊傳導至特定的.嗅小球，完成氣味訊號的空間定位[7].而更為複雜的氣味訊號分析和整合，則依賴於更高位的中樞結構，如梨狀皮層，梨狀皮層對嗅覺訊號的分析可能和特定嗅覺記憶有關，也可能參與了嗅覺的敏化和鈍化過程[8].
我們的研究表明，飢餓導致的嗅覺敏化和對特定食物的嗅覺記憶和梨狀皮層關係密切，在飢餓大鼠攝食行為過程，伴隨有從嗅球腦到梨狀皮層的投射增強，軸漿運輸增加，FG陽性細胞在梨狀皮層數量明顯增加。
2嗅覺敏化對梨狀皮層的啟用
在飢餓狀態下，動物對食物的敏感度增加，包括對食物的嗅覺探索，這種嗅覺敏化，一方面可能涉及飢餓狀態下和食物氣味相關的受體分佈會增加[9],另一方面從嗅球到高位皮層的神經啟用也會增加，我們的研究發現梨狀皮層神經元表達c-fos的細胞數量增加，這表明飢餓狀態下以嗅覺為導向的覓食行為和梨狀皮層神經元活化有密切的聯絡。
3梨狀皮層可能參與嗅覺探索行為的動機
形成行為的產生除行為執行的器官之外，動機是確保行為發放的關鍵，腦內有和動機相關的腦區，通過特定的神經環路，決定行為是否發放，何時發放，其中前額皮層(PFC)在動機形成中起關鍵作用，而梨狀皮層和PFC之間有往返投射，因此梨狀皮層可能參與了嗅覺主導的動機形成[10,11].
在過去十餘年時間內，對氣味分子的識別機制，嗅粘膜到嗅球的投射規律，嗅小球對特定嗅覺訊號的空間定位都有了比較深入的瞭解，但高位皮層對嗅覺訊號的整合、調製，如何完成嗅覺記憶及嗅覺的敏化和鈍化，依然有很多不清楚的地方。我們的實驗發現在飢餓狀態下，嗅覺探索行為的敏化和效能提高有大量梨狀皮層神經元的參與。