气味表征由功能不同的嗅感觉神经元亚群的异质调谐与浓度依赖性所塑造

嗅觉刺激（气味物质）由嗅觉感觉神经元（OSN）激活的组合模式所表征，这些模式在向中枢神经系统输入时被转化为空间组织化的肾小球图谱。肾小球图谱如何与气味特征——包括化学结构和浓度——相关联，仍是理解气味编码神经机制的一个关键问题。在此，我们利用麻醉小鼠嗅球（OB）中 OSN 轴突末梢的 GCaMP6 成像，比较了相同 59 种气味物质在三种浓度条件下的肾小球反应图谱。在最低浓度条件下（其中浓度的选择旨在区分每种气味物质最敏感的肾小球），肾小球的调谐异常狭窄，且各肾小球之间的反应极为稀疏。随后我们比较了两种较高浓度条件——“低”和“高”——二者彼此相差 25 倍，且比“最敏感”条件高 2–5 个对数单位。浓度升高拓宽了 OSN 输入的调谐；这种拓宽在化学空间上具有异质性，并且可以通过将肾小球划分为若干具有不同共识调谐谱的亚群来很好地描述。每个亚群选择性地调谐于一个或少数几个气味化学类别，并以与受体定义的 OSN 类别投射模式相一致的方式在空间上聚集。即使在最高浓度下，肾小球亚群仍保持其独特的调谐和空间定位。因此，OSN 亚群在较大的浓度范围内非均匀地采样化学空间。这些结果提示，气味信息的表征具有较低维的结构，该结构在很大程度上反映了 OSN 亚群，而后者又映射到嗅觉受体亚家族。这种组织方式可能使不同的 OSN 类别以及具有不同行为学相关性的化学特征空间部分能够采用不同的气味编码策略。

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