insight - Neuroscience - # Olfactory Networks

嗅覺皮層輸出調控並塑造獨特的全腦時空網絡

Q: 除了 AON 和 Pir 之外，還有哪些腦區參與了嗅覺信息的處理和調控？它們如何與 AON 和 Pir 相互作用？

除了 AON 和 Pir，還有許多其他腦區參與了嗅覺信息的處理和調控，它們共同構成了複雜的嗅覺網絡。這些腦區包括： 嗅球（Olfactory Bulb, OB）： 嗅覺信息處理的第一站，接收來自嗅覺感受神經元的信號，並將其傳遞給 AON 和 Pir。 嗅結節（Olfactory Tubercle, Tu）： 參與嗅覺信息的獎賞和動機效價評估，與 AON 和 Pir 有雙向連接。 杏仁核（Amygdala, Amg）： 處理嗅覺信息的 эмоциона 效價，與 AON 和 Pir 有雙向連接，特別是與 Pir 的連接更為緊密。 海馬體（Hippocampus, HP）： 參與嗅覺信息的記憶和空間導航，接收來自 AON 和 Ent 的輸入，並投射回 AON。 內嗅皮質（Entorhinal Cortex, Ent）： 介於海馬體和嗅覺皮質之間的橋樑，接收來自 AON 和 Pir 的輸入，並投射到海馬體。 眶額皮質（Orbitofrontal Cortex, OFC）： 參與嗅覺信息的決策和價值評估，接收來自 Pir 的輸入。 島葉皮質（Insular Cortex, Ins）： 處理嗅覺信息的內感受和自我意識，接收來自 Pir 的輸入。 紋狀體（Striatum）： 參與嗅覺信息的運動控制和習慣形成，接收來自 AON 和 Pir 的輸入。 這些腦區與 AON 和 Pir 相互作用，形成複雜的環路，實現對嗅覺信息的全面處理。例如： OB 將嗅覺信息傳遞給 AON 和 Pir，AON 和 Pir 再將信息傳遞給其他腦區，例如 Amg、HP、OFC 等。 AON 通過抑制性投射調節 OB 的輸出，並通過興奮性投射調節 Pir 的活動。 Pir 接收來自 AON 和 OB 的輸入，並將信息傳遞給 Amg、OFC、Ins 等腦區。 HP 接收來自 AON 和 Ent 的輸入，並將信息投射回 AON，參與嗅覺記憶的形成。 總之，嗅覺信息的處理和調控是一個涉及多個腦區的複雜過程，AON 和 Pir 作為嗅覺皮質的核心區域，與其他腦區相互作用，實現對嗅覺信息的感知、識別、記憶和行為調控。

Q: AON 和 Pir 的功能是否會受到其他感覺信息的影響？例如，視覺或聽覺信息是否會調節 AON 和 Pir 的活動？

是的，AON 和 Pir 的功能會受到其他感覺信息的影響，例如視覺或聽覺信息。 解剖學證據： 研究表明，AON 和 Pir 接收來自其他感覺皮質（例如視覺皮質、聽覺皮質）的直接或間接投射。例如，AON 接收來自視覺皮質的直接投射，而 Pir 接收來自聽覺皮質的間接投射（通過杏仁核）。 電生理學證據： 電生理學研究表明，AON 和 Pir 神經元的活動可以被其他感覺刺激所調節。例如，在呈現視覺刺激時，一些 AON 神經元的放電頻率會發生改變。同樣，在呈現聽覺刺激時，一些 Pir 神經元的放電模式也會發生變化。 行為學證據： 行為學研究表明，其他感覺信息可以影響動物的嗅覺感知和行為。例如，在同時呈現視覺和嗅覺信息時，動物更容易學會將特定的氣味與特定的圖像聯繫起來。 這些證據表明，AON 和 Pir 並非孤立地處理嗅覺信息，而是與其他感覺系統相互作用，整合多種感覺信息，形成對外界環境的全面感知。這種跨模態的相互作用有助於提高動物對環境的適應能力。

Q: 如果將 AON 和 Pir 的活動模式進行人工干預，例如通過電刺激或藥物調節，是否可以改變動物的嗅覺感知或行為？

是的，通過電刺激或藥物調節 AON 和 Pir 的活動模式，可以改變動物的嗅覺感知或行為。 電刺激： 研究表明，電刺激 AON 或 Pir 可以改變動物對氣味的辨別能力、偏好和記憶。例如，電刺激 AON 可以增強動物對特定氣味的記憶，而電刺激 Pir 可以改變動物對特定氣味的偏好。 藥物調節： 藥物調節 AON 或 Pir 的神經遞質系統，也可以改變動物的嗅覺感知或行為。例如，抑制 AON 的 GABAergic 神經元可以增強動物對氣味的辨別能力，而激活 Pir 的 dopaminergic 神經元可以增強動物對特定氣味的獎賞效應。 這些研究表明，AON 和 Pir 在嗅覺感知和行為中扮演著重要的角色，通過人工干預它們的活動模式，可以精確地調控動物的嗅覺功能。這為開發治療嗅覺障礙的新方法提供了重要的理論依據。 總之，AON 和 Pir 是嗅覺系統中兩個重要的腦區，它們的功能受到其他感覺信息的調節，並且可以通过人工干预改变动物的嗅觉感知或行为。

Core Concepts

本研究揭示了初級嗅覺皮層（AON 和 Pir）如何調控全腦嗅覺網絡的時空動態，以及它們在健康和老化大腦中對神經活動傳播的影響。

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本研究旨在探討初級嗅覺皮層（anterior olfactory nucleus, AON 和 piriform cortex, Pir）如何調控全腦嗅覺網絡的時空動態。
研究人員希望了解 AON 和 Pir 在健康和老化大腦中對神經活動傳播的影響。

Key Insights Distilled From

Olfactory cortical outputs recruit and shape distinct brain-wide spatiotemporal networks

by Ma,T., Wang,... at www.biorxiv.org 07-23-2024

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.07.19.604242v2

Deeper Inquiries

除了 AON 和 Pir 之外，還有哪些腦區參與了嗅覺信息的處理和調控？它們如何與 AON 和 Pir 相互作用？

除了 AON 和 Pir，還有許多其他腦區參與了嗅覺信息的處理和調控，它們共同構成了複雜的嗅覺網絡。這些腦區包括：

嗅球（Olfactory Bulb, OB）： 嗅覺信息處理的第一站，接收來自嗅覺感受神經元的信號，並將其傳遞給 AON 和 Pir。
嗅結節（Olfactory Tubercle, Tu）： 參與嗅覺信息的獎賞和動機效價評估，與 AON 和 Pir 有雙向連接。
杏仁核（Amygdala, Amg）： 處理嗅覺信息的 эмоциона 效價，與 AON 和 Pir 有雙向連接，特別是與 Pir 的連接更為緊密。
海馬體（Hippocampus, HP）： 參與嗅覺信息的記憶和空間導航，接收來自 AON 和 Ent 的輸入，並投射回 AON。
內嗅皮質（Entorhinal Cortex, Ent）： 介於海馬體和嗅覺皮質之間的橋樑，接收來自 AON 和 Pir 的輸入，並投射到海馬體。
眶額皮質（Orbitofrontal Cortex, OFC）： 參與嗅覺信息的決策和價值評估，接收來自 Pir 的輸入。
島葉皮質（Insular Cortex, Ins）： 處理嗅覺信息的內感受和自我意識，接收來自 Pir 的輸入。
紋狀體（Striatum）： 參與嗅覺信息的運動控制和習慣形成，接收來自 AON 和 Pir 的輸入。
這些腦區與 AON 和 Pir 相互作用，形成複雜的環路，實現對嗅覺信息的全面處理。例如：

OB 將嗅覺信息傳遞給 AON 和 Pir，AON 和 Pir 再將信息傳遞給其他腦區，例如 Amg、HP、OFC 等。
AON 通過抑制性投射調節 OB 的輸出，並通過興奮性投射調節 Pir 的活動。
Pir 接收來自 AON 和 OB 的輸入，並將信息傳遞給 Amg、OFC、Ins 等腦區。
HP 接收來自 AON 和 Ent 的輸入，並將信息投射回 AON，參與嗅覺記憶的形成。
總之，嗅覺信息的處理和調控是一個涉及多個腦區的複雜過程，AON 和 Pir 作為嗅覺皮質的核心區域，與其他腦區相互作用，實現對嗅覺信息的感知、識別、記憶和行為調控。

AON 和 Pir 的功能是否會受到其他感覺信息的影響？例如，視覺或聽覺信息是否會調節 AON 和 Pir 的活動？

是的，AON 和 Pir 的功能會受到其他感覺信息的影響，例如視覺或聽覺信息。

解剖學證據： 研究表明，AON 和 Pir 接收來自其他感覺皮質（例如視覺皮質、聽覺皮質）的直接或間接投射。例如，AON 接收來自視覺皮質的直接投射，而 Pir 接收來自聽覺皮質的間接投射（通過杏仁核）。
電生理學證據：  電生理學研究表明，AON 和 Pir 神經元的活動可以被其他感覺刺激所調節。例如，在呈現視覺刺激時，一些 AON 神經元的放電頻率會發生改變。同樣，在呈現聽覺刺激時，一些 Pir 神經元的放電模式也會發生變化。
行為學證據：  行為學研究表明，其他感覺信息可以影響動物的嗅覺感知和行為。例如，在同時呈現視覺和嗅覺信息時，動物更容易學會將特定的氣味與特定的圖像聯繫起來。
這些證據表明，AON 和 Pir 並非孤立地處理嗅覺信息，而是與其他感覺系統相互作用，整合多種感覺信息，形成對外界環境的全面感知。這種跨模態的相互作用有助於提高動物對環境的適應能力。

如果將 AON 和 Pir 的活動模式進行人工干預，例如通過電刺激或藥物調節，是否可以改變動物的嗅覺感知或行為？

是的，通過電刺激或藥物調節 AON 和 Pir 的活動模式，可以改變動物的嗅覺感知或行為。

電刺激：  研究表明，電刺激 AON 或 Pir 可以改變動物對氣味的辨別能力、偏好和記憶。例如，電刺激 AON 可以增強動物對特定氣味的記憶，而電刺激 Pir 可以改變動物對特定氣味的偏好。
藥物調節：  藥物調節 AON 或 Pir 的神經遞質系統，也可以改變動物的嗅覺感知或行為。例如，抑制 AON 的 GABAergic 神經元可以增強動物對氣味的辨別能力，而激活 Pir 的 dopaminergic 神經元可以增強動物對特定氣味的獎賞效應。
這些研究表明，AON 和 Pir 在嗅覺感知和行為中扮演著重要的角色，通過人工干預它們的活動模式，可以精確地調控動物的嗅覺功能。這為開發治療嗅覺障礙的新方法提供了重要的理論依據。
總之，AON 和 Pir 是嗅覺系統中兩個重要的腦區，它們的功能受到其他感覺信息的調節，並且可以通过人工干预改变动物的嗅觉感知或行为。