基于交叉抚育的雄性根田鼠对异性同胞尿气味的识别

通过交叉抚育建立室内繁殖种群,在断奶后（80日龄）分别取这些供体的新鲜尿气味作刺激物,在行为观察箱中观察和记录雄性根田鼠对雌鼠气味的行为反应,以研究根田鼠同胞识别的化学通讯机制。结果表明：①在不同的发育时期（2～70日龄）,雄性同巢同胞与异巢同胞的体重没有显著差异。②雄性根田鼠对雌性同巢非同胞气味的接近潜伏期显著长于对异巢非同胞的接近潜伏期（P〈0．05）,其对异巢非同胞气味的访问时间和嗅舔时间都显著高于同巢非同胞气味（P〈0．05）。③雄性根田鼠对雌性异巢同胞和异巢非同胞气味的不存在明显偏好。其对两者的接近潜伏期、访问频次、访问时间、嗅舔频次和嗅舔时间等行为响应均无显著差异（P〈0．05）。这些结果表明,80日龄时,雄性根田鼠能够识别熟悉和陌生的无亲属关系雌性尿气味,但不能区分陌生的亲属和非亲属,因此,其异性同胞识别的机制为共生熟悉模式。     

雌性根田鼠的亲属识别与配偶选择

在Y字型选择箱中进行3种不同熟悉处理的配偶选择实验以检验动情雌性根田鼠配偶选择时的亲属识别和近交回避。（1）动情雌鼠在熟悉雄性同胞和陌生非同胞之间嗅添频次和时间、及自我修饰时间的差异非常显著（P＜0.01),所作的脊柱前凸反应时间也有显著差异（P＜0.05),这些行为均多针对于陌生非同胞雄性。结果提示动情雌性根田鼠在熟知雄性同胞身份的条件下对陌生非亲属雄性的气味更感兴趣,在择偶中与非亲属雄性交配来实现近交回避。（2）动情雌鼠对陌生雄性非同胞的嗅添频次和时间及所作的脊柱前凸反应时间显著大于陌生同胞雄性（P＜0.05),而针对陌生雄性非同胞自我修饰时间非常显著地大于针对陌生雄性同胞（P＜0.01)。这说明动情雌性根田鼠在择偶时可以识别断奶后分离不熟悉的雄性亲属,而在交配行为上偏向于非亲属雄性。（3）动情雌鼠在熟悉雄性同胞和非同胞之间跃添时间差异明显（P＜0.05),嗅添频次的差异更甚（P＜0.01);所作的脊柱前凸反应时间和社交后自我修饰时间差异也非常显著（P＜0.01),这些行为也均都偏向于非同胞雄性;结果提示断奶后继续熟悉可维持动情雌鼠对雄性亲属的嗅觉识别记忆力,在交配行为上主动回避亲属雄性。故认为：断奶后嗅觉识别持久力是发情雌性根田鼠亲属识别的机制,亲属识别是最初发情的雌性根田鼠配偶选择中近交回避的首要途径和机制,熟悉性是维持雌性根田鼠配偶选择实现近交回避的机制和特征。     

雄性根田鼠的同胞竞争及其对同性个体的气味识别

采用两两互作实验并以尿标记来确定共居至成年的2雄性根田鼠同胞在行为竞争上的差异,之后在行为选择箱中分别观察它们对来自熟悉和陌生同性个体的新鲜尿气味的行为反应,以确定气味识别差异。结果表明：①雄性根田鼠两两互作时,尿标记的多少可以作为判断其社会等级的标准;②从属鼠对熟悉气味存在明显偏好,其对熟悉气味的访问时间、接近频次和自我修饰频次都显著高于陌生气味;③优势鼠则优先访问陌生气味,其对陌生气味的访问时间、嗅舔频次、嗅舔时间、自我修饰及反标记均显著高于熟悉气味;④对于陌生气味,优势鼠和从属鼠之间存在明显不同的行为反应模式。本实验结果提示,雄性根田鼠对同性尿气味识别的差异以及对陌生气味的行为反应,可能暗含着其领域防卫的信息。     

熟悉性对棕色田鼠和根田鼠择偶行为的影响

以两性配对共居至交配或生仔作不同熟悉处理,在Y字型选择箱中分别观察棕色田鼠,根田鼠的择偶行为和配偶识别。结果如下：（1）棕色田鼠雌雄两性均表现出对熟悉异性或配偶的喜好倾向;（2）在根 中,只有雌性表现出对熟悉雄鼠或配偶的选择倾向,雄鼠无明显的选择取向;（3）每种雌性田鼠对2种熟悉性不同的同种雄性的嗅舔时间均有显著差异性,而每种雄性田鼠对2种熟悉性不同的同种雌性的嗅舔时间均无显著差异性。这些结果表明：（1）熟悉性对棕色田鼠择偶行为的影响大于对根田鼠的影响;（2）嗅舔时间差别可反映不同田鼠的配偶识别能力,熟悉性对棕色田鼠配偶识别能力的影响大于对根田鼠的影响;（3）2种田鼠配偶识别的性别差异的一致性,提示这2种田鼠的雌性配偶识别能力均强于雄性田鼠,而雌鼠的配偶识别能力可能取决于雌鼠受酱或分娩刺激的生理状态;（4）棕色田鼠室内所表现的择偶行为的两性熟悉性特征与其单配制有关,根田鼠所表现的择偶行为的雌性熟悉性特征与其一雄多雌制有关。     

根田鼠气味识别的性二型

以新鲜尿和粪作气味源,在行为选择箱中观察根田鼠的行为识别模式,结果表明：雌鼠对陌生同性尿、粪气味源行为识别的差异不显,雄鼠对陌生同性尿、粪气味源的行为识别在多个指标上存在显差异;根田鼠对陌生异性尿、粪的行为响应模式无明显差异;除嗅舔时间外,雌、雄鼠对粪气味的行为识别在其他指标上不存在明显差异;比较雌、雄鼠对尿刺激的行为识别发现,雄鼠对尿刺激的访问频次和反标记显大于雌鼠,雌性嗅舔时间显大于雄性,其他方面二之间并无显差异。因此,雌、雄性根田鼠对粪气味的行为识别模式不存在性别差异;对尿气味的行为识别模式存在性别差异。     

根田鼠对不同亲属关系异性尿气味的识别

根为检验根田鼠对不同亲属关系异性成体尿气味的识别能力,通过一雄两雌配对实验建立实验种群,从而产生同胞、父系半同胞和陌生个体。在行为选择箱中记录了雌、雄根田鼠对亲属系数分别为0、0.25 和0.5 异性尿气味的行为响应模式。结果如下:雌性根田鼠对3 种不同亲属关系雄鼠气味的接近潜伏期的差异达到极显著水平(P < 0.01),嗅闻时间的差异也达到显著水平(P <0.05),而嗅闻频次和反标记的差异均未达到显著水平(P >0.05)。雄性根田鼠对3 种不同亲属关系雌鼠气味的接近潜伏期和嗅闻时间的差异都未达到显著水平(P >0.05)。对不同亲属关系的气味嗅闻频次和反标记的比较分析表明,三者间的差异也未达到显著水平(P >0.05)。因此,雌性根田鼠能够识别不同亲属关系异性气味并对不同气味表现出不同的行为响应模式;而雄鼠不能识别3 种气味并对其表现出类似的行为模式。     

不同社会等级雄性根田鼠对自身和同性陌生气味的辨别

采用两两遭遇法确定雄性根田鼠的社会等级,然后以新鲜尿作气味源,在行为选择箱中观察不同社会等级雄性根田鼠对自身气味和非自身气味的行为响应模式,结果表明:种群中从属个体对自身尿液存在明显偏好,其对自身尿液的接近潜伏期显著短于非自身尿液,而访问时间、自我修饰频次都显著高于非自身尿液;种群中优势个体则优先访问非自身尿液,其对非自身尿液的访问时间、嗅舔时间、自我修饰及反标记均显著高于自身尿液;对非自身尿液,不同社会等级雄性个体之间存在明显不同的行为反应模式。这说明,不同社会等级雄性根田鼠具有自我识别的能力且模式不同,同时其对非自身尿气味响应模式的差异也与自身的社会等级有关。     

雄性布氏田鼠对不同熟悉程度和动情状态下雌鼠气味的辨别

通过雄性布氏田鼠（Microtus brandti)对配偶和陌生雌鼠气味的辨别实验发现：（1）雌鼠动情状况对雄鼠气味行为反应的影响,当配偶雌鼠处于动情期时,被试雄鼠对动情陌生雌鼠巢垫物的溴闻和舔舐的持续时间都明显多于对非动情陌生雌鼠巢垫物的嗅闻和舔舐时间,而其他行为没有明显判别当配偶雌鼠处于非动情期时,雄鼠对动情的和非动情的陌生雌鼠的气味行为反应都没有明显判别当陌生雌鼠处于动情期时,被试雄鼠对动情配偶气味的嗅闻时间明显多于对非动情配偶的嗅闻时间,而其他行为反应没有明显差异;当陌生雌鼠处于非动情期时,被试雄鼠对动情配偶雌鼠巢垫物的嗅闻时间,挖掘频次,舔舐频次和时间都明显多于对非动情配偶气味的嗅闻,而且雄鼠在动情配偶气味周围搔扒体侧行为的发生频次和持续时间也多于在非动情配偶气味周围的搔扒行为;（2）熟悉性对雄鼠气味行为反应的影响,当配偶雌鼠和陌生雌鼠都处于动情期或都处于非动情期时,被试雄鼠对陌生雌鼠气味的探究行为（嗅问、挖掘和舔噬）和搔扒体侧行为明显多于对配偶雌鼠气味的探究;雄鼠访问陌生雌鼠气味源箱的频次和在其中的停留时间也都多于访问配偶雌鼠气味源箱的频次和停留时间;当配偶雌鼠处于动情期而陌生雌鼠处于非动情期时,被试雄鼠对配偶气味的嗅闻,挖掘和自身修饰行为明显多于对陌生雌鼠气味的行为反应,进入配偶气味源箱中的访问频次也多于进入陌生雌鼠气味源箱的访问频次。结果说明：雌鼠与被试雄鼠的熟悉程度和雌鼠的动情状况直接影响雄性布氏田鼠的社会探究和气味选择行为,即雄鼠偏好并选择动情雌鼠和陌生雌鼠,雄性布氏田鼠对雌鼠气味的行为反应也表现出田鼠属动物典型的多配制种类特征。     

熟悉性对棕色田鼠和根田鼠择偶行为的影响

以两性配对共居至交配或生仔作不同熟悉处理,在Y字型选择箱中分别观察棕色田鼠、根田鼠的择偶行为和配偶识别.结果如下:(1)棕色田鼠雌雄两性均表现出对熟悉异性或配偶的喜好倾向;(2)在根田鼠中,只有雌性表现出对熟悉雄鼠或配偶的选择倾向,雄鼠无明确的选择取向;(3)每种雌性田鼠对2种熟悉性不同的同种雄性的嗅舔时间均有显著差异性,而每种雄性田鼠对2种熟悉性不同的同种雌性的嗅舔时间均无显著差异性.这些结果表明:(1)熟悉性对棕色田鼠择偶行为的影响大于对根田鼠的影响;(2)嗅舔时间差异可反映不同田鼠的配偶识别能力,熟悉性对棕色田鼠配偶识别能力的影响大于对根田鼠的影响;(3)2种田鼠配偶识别的性别差异的一致性,提示这2种田鼠的雌性配偶识别能力均强于雄性田鼠,而雌鼠的配偶识别能力可能取决于雌鼠受交配或分娩刺激的生理状态; (4)棕色田鼠室内所表现的择偶行为的两性熟悉性特征与其单配制有关,根田鼠所表现的择偶行为的雌性熟悉性特征与其一雄多雌制有关.     

雌性根田鼠断奶后对亲本尿气味的记忆

为研究亲子分开后雌性根田鼠对亲本气味的记忆持续时间，分别在未分开（20日龄）、分开10 d（30日龄）、20 d（40日龄）、30 d（50日龄）、40 d（60日龄）时，以新鲜尿作气味源，在行为观察箱中记录雌性根田鼠对不同气味源的行为响应模式，结果表明：(1) 未分开时，雌鼠遭遇父本气味时自我修饰的频次极显著高于陌生雄鼠气味，在分开10 d时，雌鼠接近父本气味的频次显著多于接近陌生雄鼠气味的频次，其对前者反标记显著少于后者；(2)分开20 d后，雌鼠对父本和陌生雄鼠气味的行为响应无明显差异；(3) 未分窝时，雌性根田鼠幼仔对母本和陌生雌鼠气味的行为响应无差异；（4）分开10—40 d时，雌性根田鼠对母本和陌生雌鼠气味表现出不同的行为响应模式。以上结果表明，在亲子分开10 d时，雌鼠仍能识别父本和陌生雄鼠的气味；分开20 d后，雌鼠不再能够识别父本和陌生雄鼠的气味；在亲子分开40 d时，雌鼠仍能识别母本和陌生雌鼠的气味。因此，雌鼠对父本气味的嗅觉记忆时间可以持续到亲子分开10—20 d之间；而对母本气味的嗅觉记忆时间则可以持续到亲子分开40 d以上。     

雌性布氏田鼠对不同共居时间雄性气味的识别与记忆

啮齿动物的社会识别包括对化学信号的辨别、学习和记忆。田鼠属动物雌雄成年个体共居一定时间后,可以利用气味信号来识别配偶。本研究将成年雌雄布氏田鼠配对饲养12 h、18 h、24 h,确认发生交配行为形成配对关系后,分开单独饲养6 h,取配偶雄鼠和陌生雄鼠巢垫物作为个体气味,在气味选择箱中观察雌鼠对配偶雄鼠和陌生雄鼠气味信号的探究和选择行为,从而探讨不同共居时间雌性布氏田鼠对配偶气味信号的识别与记忆的影响。研究结果表明:共居时间影响雌性布氏田鼠对配偶气味的识别与记忆;共居时间越长,雌鼠在气味探究和选择时间上对配偶气味偏好越明显;共居24 h 后,雌性布氏田鼠能够识别出配偶雄鼠的气味信号并形成记忆,这样的记忆维持时间至少是6 h。     

Odor representations in olfactory cortex: distributed rate coding and decorrelated population activity

How information encoded in neuronal spike trains is used to guide sensory decisions is a fundamental question. In olfaction, a single sniff is sufficient for fine odor discrimination but the neural representations on which olfactory decisions are based are unclear. Here, we recorded neural ensemble activity in the anterior piriform cortex (aPC) of rats performing an odor mixture categorization task. We show that odors evoke transient bursts locked to sniff onset and that odor identity can be better decoded using burst spike counts than by spike latencies or temporal patterns. Surprisingly, aPC ensembles also exhibited near-zero noise correlations during odor stimulation. Consequently, fewer than 100 aPC neurons provided sufficient information to account for behavioral speed and accuracy, suggesting that behavioral performance limits arise downstream of aPC. These findings demonstrate profound transformations in the dynamics of odor representations from the olfactory bulb to cortex and reveal likely substrates for odor-guided decisions. VIDEO ABSTRACT:     

光周期对雄性布氏田鼠种内个体气味辨别的影响

本文研究了成年雄性布氏田鼠对不同光照周期下(长光照: LD; 短光照: SD) 的陌生雌鼠和陌生雄鼠气味的行为表现。实验发现: 所有被试雄鼠对LD 雄鼠、雌鼠气味比SD 雄鼠、雌鼠气味有更多的社会探究行为。LD 雄鼠比SD 雄鼠对同性或异性陌生个体气味的嗅闻和挖掘行为要多, 而且差异显著。在探究LD 动情雌鼠气味源时, LD 雄鼠比SD 雄鼠表现出更多的嗅闻和挖掘行为; 在探究SD 动情雌鼠气味源时, LD 和SD 雄鼠的行为反应没有明显差别。所有被试雄鼠在LD 雄鼠气味源箱中的停留时间都显著多于在SD 雄鼠气味源箱中的停留时间。LD 雄鼠在LD 雌鼠气味源箱中的停留时间显著多于在SD 雌鼠气味源箱中的停留时间; 而SD 雄鼠在LD 和SD 雌鼠气味源箱中的进入频次和停留时间没有明显差别。同时, LD 雄鼠对LD 动情雌鼠的气味在嗅闻频次和嗅闻时间上多于非动情LD 雌鼠, 而对SD 动情和非动情雌鼠的气味没有表现出明显的偏好; SD 雄鼠对LD 和SD 动情雌鼠的嗅闻行为仅在频次上显著多于对非动情雌鼠的嗅闻, 而在时间上没有显著差别。结果表明: 布氏田鼠嗅觉通讯中的个体气味及其对气味进行辨别过程中的行为反应都随着光照周期的不同而发生变化。动物的个体气味带有季节性信息, 来源于长光照下的气味比短光照下的气味更具有性吸引; 短光照在一定程度上可能抑制了雌鼠的动情和雄鼠的性行为反应。其嗅觉通讯行为的适应意义可能在于: 减少秋季短日照环境下的繁殖活动, 提高雄性个体之间的社会容忍性以利于集群越冬。     

成年布氏田鼠对个体气味信号的识别与记忆

将配对饲养的成年雌雄布氏田鼠分离, 通过分开单独饲养12 h , 1 d、2 d、3 d、5 d 和7 d 后雌、雄鼠对原配偶异性和陌生异性气味信号的选择实验, 探讨布氏田鼠对气味信号的识别和记忆。实验表明: 在分离12 h 和1 d 后, 雄鼠对陌生雌性气味的选择和探究行为显著多于对熟悉雌鼠气味, 而雌鼠对两种气味并未表现显著的探究差异; 布氏田鼠对气味信号的记忆维持的强度和时间随个体不同而产生差异, 雄鼠在分离后12 h、1d、2 d 中对陌生雌鼠气味均表现出差异明显的探究行为, 而后, 各项探究行为的差异均不明显。雌鼠探究行为变化比较缓慢。据此推测雄鼠对气味的记忆维持在2 d 左右。     

The sniff as a unit of olfactory processing

Sniffing is a rhythmic motor process essential for the acquisition of olfactory information. Recent behavioral experiments show that using a single sniff rats can accurately discriminate between very similar odors and fail to improve their accuracy by taking multiple sniffs. This implies that each sniff has the potential to provide a complete snapshot of the local olfactory environment. The discrete and intermittent nature of sniffing has implications beyond the physical process of odor capture as it strongly shapes the flow of information into the olfactory system. We review electrophysiological studies-primarily from anesthetized rodents-demonstrating that olfactory neural responses are coupled to respiration. Hence, the "sniff cycle" might play a role in odor coding, by allowing the timing of spikes with respect to the phase of the respiration cycle to encode information about odor identity or concentration. We also discuss behavioral and physiological results indicating that sniffing can be dynamically coordinated with other rhythmic behaviors, such as whisking, as well as with rhythmic neural activity, such as hippocampal theta oscillations. Thus, the sniff cycle might also facilitate the coordination of the olfactory system with other brain areas. These converging lines of empirical data support the notion that each sniff is a unit of olfactory processing relevant for both neural coding and inter-areal coordination. Further electrophysiological recordings in behaving animals will be necessary to assess these proposals.