秀丽隐杆线虫嗅觉行为的全脑表征

嗅觉导航源于感觉输入、脑活动状态与动物自身运动之间的动态相互作用。在秀丽隐杆线虫（C. elegans）中，紧凑的神经系统使得能够在处于受控嗅觉环境中的行为动物身上进行全脑成像，其波动式运动将导航简化为前进运动、倒退和转向之间的转换。在此，我们使用追踪显微镜记录并比较了在空间气味梯度或各向同性环境中导航的爬行线虫，以及响应时间性气味脉冲的固定线虫的全脑神经活动。跨条件分析中，我们识别出跨越嗅觉感觉神经元、中间神经元和前运动中间神经元的强相关全脑活动模式。气味梯度导航与各向同性环境探索之间的比较揭示了一个连接嗅觉感觉神经元、中间神经元和前运动神经元的紧凑功能环路。不同气味之间的比较区分了与气味身份相关的感官活动关系，以及用于导航运动的共享感觉运动环路。爬行与固定动物之间的比较揭示了运动状态转换和全脑相关结构的深刻差异，进一步证明了感觉表征和运动决策对行为情境的依赖性。我们的发现揭示了一种将嗅觉感觉活动与导航运动联系起来的功能组织，并展示了这种组织如何依赖于行为状态和环境情境。

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