发育中蚂蚁嗅觉系统的自发神经活动

自发神经活动是哺乳动物神经发育的支柱。在哺乳动物中，发育中的嗅觉感觉神经元（OSNs）表现出依赖于其所表达嗅觉受体（OR）的自发活动模式。这种活动对于OSN轴突正确分选进入嗅球肾小球是必要的。这与果蝇 Drosophila melanogaster 更为简单的嗅觉系统形成对比，在果蝇中触角叶肾小球无需功能性OR即可形成。与果蝇相比，蚂蚁的嗅觉系统大幅扩展，且与果蝇不同，蚂蚁需要功能性OR才能正常发育。这提出了蚂蚁可能像哺乳动物一样依赖自发神经活动的可能性。为检验发育中的蚂蚁OSN是否具有自发活动，我们在克隆掠夺蚁 Ooceraea biroi 的半透明蛹中进行了活体钙成像，使用在OSN中表达遗传编码钙指示剂GCaMP6s的转基因品系。发育中的 O. biroi OSN从肾小球形成的最早阶段就表现出自发钙瞬变，且这种活动的特征在变态过程中发生变化。在早期阶段，活动较快，细胞间差异很大，且在OSN群体中不相关。到变态中期，活动已减慢，钙事件更长，每个细胞的峰值更少。随着蛹接近羽化，出现一种新模式，即节律性的锯齿状钙事件，同步激活两侧触角中的OSN。这种阶段依赖性的自发活动表明，扩展的蚂蚁嗅觉系统可能采用更接近哺乳动物而非果蝇的发育逻辑。

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