多斑岭鳅嗅觉器官表面超微结构及其形态适应

多斑岭鳅(Oreonectes polystigmus)是营洞穴生活的鱼类,嗅觉器官在其生活中发挥了重要作用。本文对保藏于中国科学院动物研究所鱼类标本馆的4尾多斑岭鳅标本进行解剖,利用扫描电镜观察多斑岭鳅嗅囊上皮超微结构,以期了解嗅觉器官适应洞穴黑暗环境而产生的形态适应。多斑岭鳅的嗅囊呈椭圆型,嗅囊长径平均为2.27 mm,嗅囊长径与眼径比平均为1.36,揭示其为"嗅觉"鱼类。其嗅轴为直线型,嗅囊腔内对称紧密排列2排嗅板,嗅板数为22~24个。单个嗅板呈卜状亚型,舌状突起较发达。观察发现,非感觉纤毛连续广布在嗅板各个部位,但在嗅板近嗅轴处较少,此处裸露的表皮多褶皱,其上分布很多细微小孔。感觉纤毛主要分布于非感觉纤毛分布较稀疏的地方。上皮表面微绒毛多,一般在非感觉纤毛下,前后两端嗅板上的微绒毛数量相对较少。多斑岭鳅嗅囊水动力机制应属嗅上皮纤毛运动机制。嗅孔分布不均,中间嗅板上的嗅孔较嗅轴前、后分布的嗅板为多,同一嗅板上近嗅轴处的嗅孔最多。由于纤毛分布不均,嗅上皮可分为裸露区和非裸露区,一般裸露区和非裸露区边界清晰,嗅轴上非感觉纤毛和微绒毛主要分布在非裸露区的凹槽里。嗅轴和嗅板近嗅轴处裸露区面积较大,嗅轴裸露区上皮被一系列的连续的微脊切割成多边形,多边形内具有许多隆起与小孔。嗅轴处正是嗅囊中水流回流的区域,为感受水中气味的重要位置,推测与洞穴生活的习性有密切关系。多斑岭鳅嗅囊形态属于G型,这类鱼类其嗅觉功能在鱼类生命活动中发挥了重要作用。同近缘的地表种相比,多斑岭鳅具有较多的嗅板数目、较多数量感觉纤毛和微绒毛,且其嗅囊长径与眼球径比值大于1,这些都揭示了其为"嗅觉"鱼类,表现出了对洞穴黑暗环境的适应。     

“嗅觉机制”研究的新进展

人类可能会辨出近50万种不同的气味,但对于鼻腔深处发生的嗅觉的机制,仍在探索之中。以色列魏茨曼科学研究所的恩伯特·佩斯,伊曼纽尔·汉斯基等科学家对脊椎动物嗅觉机制的探索初见端倪。他们发现在做实验用的青蛙嗅纤毛中,腺苷酸环化酶的浓度非常高,当嗅纤毛受到4种不同气味的混合气体刺激时,该酶的活性增加了。科学家们认为,嗅觉敏感细胞对气味分子的反应似乎和细胞对激素的反应是相似的。他们在嗅纤毛中还发现一种和G-蛋白质大小和性质相同的蛋白质。所以,他们认为嗅觉的产生可能是以如下程序发生的:当有气味的气体分子和嗅纤毛膜上的受体分子结合后,     

甘丙肽对嗅成鞘细胞三种神经营养因子mRNA表达的影响

实验从新生大鼠嗅球中分离出嗅成鞘细胞,进行体外培养。运用半定量RT—PCR方法检测甘丙肽对体外培养的嗅成鞘细胞中三种神经营养因子（LIF、CNTF和GDNF）mRNA表达的影响。实验以甘油醛-3-磷酸脱氢酶（G3PDH）作为内参照。结果显示：体外培养的嗅成鞘细胞表达此三种神经营养因子的mRNA;当甘丙肽作用于细胞3d后,嗅成鞘细胞中LIF和GDNF表达量明显降低,而CNTF的表达量则没有发生明显变化。     

中华蜜蜂嗅叶胚后发育过程中的神经胶质

本研究通过形态解剖、免疫组织化学等技术,对中华蜜蜂Apis cerana cerana Fabricius工蜂嗅叶胚后发育中神经胶质的模式进行了比较研究。结果表明:神经胶质在蜜蜂嗅叶的发育过程中起着重要的作用,它们在嗅叶发育早期就划定了神经纤维网的边界;在嗅觉神经轴突进入嗅叶之前,对神经轴突进行"分选",并引导它们进入嗅叶特定的区域,形成神经纤维球;它们不仅规定了神经纤维网的边界和区域,还为神经纤维网提供内部的分隔。中华蜜蜂神经胶质增殖的高峰期集中在幼虫发育末期和预蛹期。     

植物芳香飘古今

<正>芳香植物泛指具有香气和用于提取芳香精油的植物,它们既有园林植物的美色,还有神奇的芳香气味和独特的芳香功效。"遥知不是雪,为有暗香来""疏影横斜水清浅,暗香浮动月黄昏"等诗句无不描绘出芳香植物的灵动之美,而这曼妙的香味也使芳香植物仿佛拥有了灵魂、     

棕色田鼠脑和行为不同发育阶段副嗅球和主嗅球的细胞活动

本文运用免疫组化显示Fos蛋白的方法首次研究了棕色田鼠脑和行为不同发育阶段副嗅球和主嗅球的细胞活动。当不同年龄阶段的幼鼠同时暴露于自己家庭的熟悉底物和另一家庭的陌生底物时 ,嗅闻和呆在自己熟悉底物上的时间较多 ,直到产后 15d、 2 0d和 2 5d时 ,幼鼠探究不同底物的行为显示出显著性差异。脑的大小随着日龄增加而增加 ,但从产后 1到 15d ,脑重、脑宽和嗅球大小随着日龄增加特别显著。当不同日龄幼鼠暴露于陌生底物或者暴露于自己的熟悉底物时 ,从产后 5到 15日龄 ,主嗅球僧帽细胞层、颗粒细胞层、副嗅球僧帽细胞层和颗粒细胞层Fos免疫阳性细胞随着日龄明显增加 ,但直到 15和 30日龄时 ,和对照组相比 ,陌生底物可引起幼鼠主嗅球Fos免疫阳性细胞明显增加 ,从 2 0日龄起 ,陌生底物可引起副嗅球Fos免疫阳性细胞明显增加。主嗅球颗粒细胞层Fos免疫阳性细胞随着日龄的增加从边缘到中心逐渐出现 ,而副嗅球Fos免疫阳性细胞随着日龄的增加从顶部到底部逐渐出现。以上结果说明产后第 1d到 15d左右可能是棕色田鼠脑结构发育的重要阶段 ,而从此以后棕色田鼠主嗅球和副嗅球就具有区别熟悉气味和陌生气味的能力 ,表明棕色田鼠行为、脑发育和细胞活动间有紧密关系     

基于小分子筛选的嗅上皮类器官培养体系的建立

嗅上皮接收和传导气味信号是嗅觉系统的重要组成部分。嗅上皮的损伤在通常情况下可自发恢复,但特定疾病或衰老造成的嗅上皮损伤会引起嗅觉功能减退和嗅觉障碍。嗅上皮主要由基底细胞、支持细胞以及嗅感觉神经元组成。为了在体外建立包含多种细胞类型的嗅上皮类器官,本研究采用3D细胞培养技术,通过筛选小分子药物,构建了包含多种细胞类型的嗅上皮类器官模型,包含水平基底样细胞、球形基底样细胞、支持样细胞和嗅感觉神经元样细胞多种细胞类型。类器官培养体系中多种生长因子和小分子化合物在细胞增殖速度、细胞组成以及不同细胞类型标志基因的表达水平等方面对类器官产生影响。Wnt信号通路激活剂CHIR-99021能够提高嗅上皮类器官的成克隆率和增殖速度且有利于提高嗅上皮类器官中嗅感觉神经元样细胞标志基因的表达水平;培养体系的任一因子均能提高类器官中cKit阳性的球形基底样细胞克隆比例;表皮生长因子(epidermal growth factor,EGF)和维生素C均有利于类器官中水平基底样细胞标志基因的表达。本研究建立的嗅上皮类器官系统模拟了嗅上皮干细胞分化产生多种嗅上皮细胞类型的过程,为研究嗅上皮组织损伤再生、嗅觉障碍病理...     

中华须鳗嗅觉器官形态学观察

利用光学显微镜和扫描电镜观察了10尾不同体长中华须鳗嗅觉器官的结构.结果表明:中华须鳗嗅囊呈楔型;嗅囊膜和嗅囊腹面的透明膜共同围成嗅囊腔;嗅囊长径与眼径的平均比值为2.2倍;每侧嗅囊嗅板数变化范围在30～44之间;嗅板远轴端有一纤毛和嗅孔密集的舌状游离突;嗅板上皮纤毛密集,纤毛细胞表现为3种类型:纤毛感觉细胞、纤毛非感觉细胞和微绒毛感觉细胞;纤毛非感觉细胞和微绒毛细胞也出现在嗅囊壁.嗅板上大量的纤毛表明,中华须鳗嗅囊的水动力机制应属嗅板纤毛搅动型(isosmates).除观察到嗅囊壁表面有两种类型的微嵴外,还首次在嗅板上观察到一种呈荸荠状的杆状细胞.     

封面故事

哺乳动物的嗅觉系统由嗅上皮、嗅球和更高级的嗅觉中枢组成。直接探测气味分子的细胞——嗅感觉神经元位于鼻腔内的嗅上皮上。嗅感觉神经元的纤毛上表达很多气味受体蛋白,这些蛋白可以检测进入鼻腔的气味分子。每个嗅感觉神经元只表达一种特定的气味受体。表达一种气味受体的嗅感觉神经元投射到嗅球中的一到两个嗅小球中,一     

闻香识英雄

某天清晨闻到的丁香花的独特花香,数年之后仍能记忆犹新,这究竟是为什么?人体能够分辨和记忆大约1万种不同的气味,人为何具有如此的"品"味能力?在人类诸种感觉中,嗅觉产生机理一直是最难解开的谜团之一。20世纪80年代,美国的两位科学家琳达·巴克、理查德·阿克塞尔决心用他们的精诚合作,叩开嗅觉科学的大门。阿克塞尔和巴克发现,人的鼻腔细胞膜上分布着不同气味受体。人体基因总数中的3%,即大约1000个基因,用于对气味受体进行编码,以分辨不同的气味。尽管气味受体只有大约1000种,但它们可以产生大量的组合,形成大量气味模式,这也就是人们能够辨别和记忆大约1万种不同气味的基础。有气味的物质首先会与气味受体结合,这些气味受体位于鼻内上皮的气味受体细胞中。气味受体被气味分子激活后,气味受体细胞就会产生电信号,这些信号随后被传输到大脑的嗅球的微小区域中,并进而传至大脑其他区域,结合成特定模式。由此,人就能有意识地感受到比如茉莉花的香味,并在另一个时候想起这种气味。不仅如此,人的嗅觉系统具有高度"专业化"的特征。比如,每个气味受体细胞仅表达出一种气味受体基因,气味受体细胞的种类与气味受体完全相同。气味受体细胞会将神经信号传递至大脑嗅球中被称为"嗅小球"的微小结构。人的大脑中约有2000个"嗅小球",数量是气味受体细胞种类的2倍。"嗅小球"也非常的"专业化",携带相同受体的气味受体细胞会将神经信号传递到相应的"嗅小球"中,也就是说,来自具有相同受体的细胞的信息会在相同的"嗅小球"中集中。"嗅小球"随后又会激活被称为僧帽细胞的神经细胞,每个"嗅小球"只激活一个僧帽细胞,使人的嗅觉系统中信息传输的"专业性"继续得到保持。僧帽细胞然后将信息传输到大脑其他部分。结果,来自不同类型气味受体的信息,组合成与特定气味相对应的模式,大脑最终有意识地感知到特定的气味。除了在理论上揭开人类嗅觉机能的秘密,两位科学家还发现,鱼的嗅觉器官中大约有100个气味受体,而老鼠却有大约1000个。如今,他们的一些基础研究理论已被运用到实际生活中。比如说,老鼠被训练搜寻地震后被埋在废墟下的人们。老鼠嗅觉灵敏,经过数月训练记住人类的气味后,科学家在它脑内植入电极,并与电子发报机相连。当它们被派往废墟现场,嗅到"目标"的气味之后,脑电波波动图形显示"啊哈,找到了"。此时,技术人员可通过设备确定小老鼠的位置,同时也就能知道被困人员的下落。比如说,日本科学家正在研发的一种"空气炮"。当人们在购物中心物色商品时,它会"开炮"——喷射一种特殊气味,譬如说新鲜面包味或是香水味,经过气味对大脑的刺激,消费者的购物欲望在不知不觉中被大大激发,皮夹中的钱则大把大把流向经营者腰包。虽然上世纪90年代初,两人的这一科学成就曾经在生命科学界引起了不小的轰动,但是他们并没有奢望某一天自己会捧得沉甸甸的诺贝尔奖。当2004年10月4日阿克塞尔得到这一突然而至的喜讯时,他几乎幸福地"晕过去"。瑞典一家广播电台为录制节目,深夜打电话到阿克塞尔位于美国加利福尼亚州的家中。电台记者告知他获奖并向其提问,阿克塞尔非常吃惊,说为获奖而感到荣幸,但强调自己从未想过会得到诺贝尔奖。"那真是不可思议,"他说,"我从未想过这些,我只是在想着我的科学。"记者又问,得知获奖消息后,他要做的第一件事是什么, 他回答说:"我要喝一杯咖啡。"巴克在家中接受美联社记者采访时同样对自己获奖一无所知。她说:"人们都这样说,‘你理应获得诺贝尔奖’,当然,我为此感到非常荣幸。"评委会把这一奖项颁给这两位科学家并非出于任何商业利益或医疗目的,而是为了"鼓励对人类一大重要感官的探索研究"。诺贝尔医学奖并没有设立任何具体的标准。阿尔弗雷德·诺贝尔当年在设立这项奖项时只是表示,该奖项的得主"必须是在医药或生理学领域做出最重要的贡献"。虽然这项成果目前在临床上的意义还很难预测,但这项开拓性的基础研究成果还是摘得了大奖。但评委之一的瑞典卡罗林斯卡医学院教授翁格斯泰特风趣地说:"至少我们终于知道人和人之间有多么不同。弄清楚了为什么有的人那么爱吃的某种食物,在另一些人那里却一点引不起食欲。"或许,翁格斯泰特教授对这一成就早已情有独钟。他说:"这两位教授已经被提名多次。从1991年他们发表那篇论文时,我们就开始关注了。"曾经获得诺贝尔奖的德国科学家胡贝尔曾经说过:我们不关心某个科学领域的应用技术突破,我们只想踏踏实实地搞好我们的基础研究。这种鼓励基础创新的精神正是设立诺贝尔奖的宗旨所在。     

前脑生长抑素样神经元对大鼠颈部食管前运动神经元的支配——PRV和SOM荧光双标记法研究

用ＰＲＶ和ＳＯＭ免疫荧光双标记法研究了前脑中ＳＯＭ样神经元对孤束核中食管前运动神经元的支配。当ＰＲＶ注射于大鼠颈部食管后,在大脑皮质前部嗅沟背侧的无颗粒型岛叶皮质后部和嗅沟腹侧的梨状前皮质前部可见较多ＰＲＶ和ＳＯＭ双标记细胞。在终纹床核、内侧视前区、外侧视前区和正中视前区、终板血管器、穹隆下器、以及嗅结节等处也可见少量ＰＲＶ和ＳＯＭ双标记细胞。本文推测脑对颈部食管运动的调节是由广泛的中枢神经系统结构来完成的     

Science:海马体之外还有形成记忆的新系统

正直到现在,海马体仍然被认为是与形成和唤醒记忆有关的最重要脑部区域,其他区域只起到次要作用。但是发表在国际学术期刊Science上的一项新研究发现脑部的内嗅皮质区域在其中发挥着新的独立作用。奥地利科学技术研究所的科学家们发现大鼠的内嗅皮质能够进行运动记忆的重放不需要经过海马体。当空间记忆形成,内嗅皮质区域的细胞特别是网格细胞会发挥导航系统一样的作用。它们为海马体提供位置信息并提供一些动物移动距离     

嗅觉的分子生物学基础

嗅觉是动物对挥发性物质的感觉过程。嗅质分子、嗅质结合蛋白以及嗅质受体是完成嗅觉感受最初阶段的3个要素。嗅质分子一般为小分子挥发性物质,需要先与嗅质结合蛋白结合以助溶,再与受体结合,通过与视觉类似的过程在嗅觉神经元中引起电信号：该电信号传至中枢神经系统,产生嗅觉。嗅质受体编码基因数目庞大,其假基因化程度与物种生存对嗅觉的依赖程度存在一定关系。     

传入神经阻滞对成年大鼠嗅球中小白蛋白的影响

目的: 研究传入神经阻滞对成年大鼠嗅球小白蛋白(PV)的影响情况.方法: 用免疫组化方法检测损伤嗅上皮对嗅球PV的表达的影响.结果: 损伤嗅上皮导致损伤鼻孔同侧嗅球中PV阳性细胞数目减少.结论: 嗅球中PV表达的降低是受传入神经阻滞影响的.     

顶鼻康吉鳗嗅囊形态的光镜与扫描电镜观察

用光学显微镜和扫描电镜观察了5尾不同体长顶鼻康吉鳗标本嗅囊的形态结构。结果表明：顶鼻康吉鳗嗅囊近卵圆型;嗅囊长径与眼径的比值为1．3～1．6;单个嗅囊的嗅板数为82～122片;嗅板厚度约100μm;嗅板垂直对称地排列于嗅轴两侧,不同部位的嗅板大小和形状不一致;嗅板从嗅轴向两侧分出,至嗅囊腔顶部几乎相互接触;嗅板远离嗅轴端和向嗅囊腔一侧游离,其余部分与嗅囊膜相连;嗅板向嗅囊腔的游离缘分布有许多嗅孔;未观察到次级嗅板,但在嗅板的表面具有脊状隆起和凹陷;嗅板表面密被纤毛,包括非感觉纤毛、感觉纤毛和微绒毛,嗅板远离嗅轴的端部还观察到一种大型的杆状纤毛。嗅板表面存在大量纤毛表明,顶鼻康吉鳗嗅囊的水动力机制应属纤毛摆动型（isosmates）。     

嗅鞘细胞的不同纯化方法及结果

培养的嗅鞘细胞的最终纯度受到多种因素的影响,如嗅鞘细胞的取材来源、分离方法等等;对培养的嗅鞘细胞进行纯化可获得高纯度的嗅鞘细胞。纯化嗅鞘细胞的方法有许多种,主要有单纯差速贴壁法、免疫吸附法、化学药物抑制法、无血清饥饿法等,现在的实验研究更趋向于以上2-3种方法联合应用对嗅鞘细胞进行纯化,这些联合纯化方案主要是在采用单纯差速贴壁方法的基础上再次运用其他一种或几种方法进行嗅鞘细胞的纯化。就获取的嗅鞘细胞的最终纯度而言,许多方法取得了可观的效果。但不同的纯化方法各有利弊,除了价格不同外,不同的纯化方法对嗅鞘细胞的生物活性造成不同程度的影响。因此在选择纯化方法时,应综合考虑各方面因素,根据研究目的和实际需要选择合理的方案进行纯化。本文通过查阅各数据库中与嗅鞘细胞的分离培养及纯化有关的文献和其他相关书籍,来探讨纯化嗅鞘细胞的不同方法以及这些纯化方法对嗅鞘细胞最终纯度的影响。     

天然水体中两种主要异嗅物质的来源及迁移转化研究进展

近年来,水中嗅味问题逐渐引起关注。研究发现,天然水体中异嗅物质主要是微生物和藻类的挥发性次级代谢产物。总结了天然水体中常见的两种异嗅物质土臭素(GSM)和二甲基异莰醇(MIB)的来源及其在生物体内的合成途径。介绍了异嗅物质通过吸附、挥发、光解、生物降解等一系列作用在饮用水水源中的迁移转化以及其进入水体生物的途径。     

尿液气味刺激后棕色田鼠主嗅球和副嗅球的神经元活动

本实验利用免疫组织化学方法,以FOS阳性反应作为神经元活动的标志,研究了棕色田鼠在受到同性和异性尿液刺激后主嗅球和副嗅球的神经元活动,表明两大嗅觉系统均有感知社会性化学信号的功能.通过比较棕色田鼠在同性和异性尿液刺激后副嗅球和主嗅球的嗅小球细胞层(GL)、僧帽细胞层(MIT)、颗粒细胞层(GRL)中FOS阳性神经元数量,发现不同性别尿液刺激后棕色田鼠的副嗅球各细胞层FOS阳性神经元数量比对照组明显增加;棕色田鼠受到异性尿液刺激后其副嗅球各细胞层的FOS阳性神经元数量均多于同性尿液刺激组.不同性别尿液刺激后棕色田鼠的主嗅球各细胞层FOS阳性神经元数量相较于对照组有增加或增加显著;异性尿液刺激组主嗅球各细胞层的FOS阳性神经元数量均多于同性尿液刺激组.说明棕色田鼠的副嗅球和主嗅球均参与了通过尿液介导的性别个体的识别.     

注意机制在嗅球学习过程中的作用

神经生物实验表明, 气味信息在嗅球中是多通道并行处理的, 并且是可学习的, 学习结果依赖于学习时的认知环境. 对于不同类型的突触, 其突触前脉冲作用于突触后的有效时间不同. 按嗅球的生理结构, 构建了一个嗅球模型, 其中神经元间的不同类型的突触连接具有不同的脉冲有效时间. 模拟结果表明这一模型实现了嗅球中信息的多通道处理. 在此基础上, 进一步研究了认知环境对气味学习的影响, 并以不同的反馈频率来表征不同的注意状态. 为满足嗅球中多通道信息编码方式对学习律的要求, 提出了一个兼顾脉冲定时和平均发放速率的反对称的Hebb学习律. 模拟结果表明, 气味在嗅球中的敏感化和习惯化, 可能是在统一的学习律指导下的学习在不同注意状态下产生的结果.     

兔嗅球与嗅上皮之間的部位投射关系

本工作的目的在于用誘发电位的方法检查嗅上皮与嗅球之間是否具有部位投射关系。所用的方法是以单次电震刺激兔的嗅上皮,在嗅球表面記录其电反应。在反应区的中央部位可以見到振幅較大的負相誘发电位,在它的边緣部則为振幅很小的正相电位。根据刺激不同部位的嗅上皮在嗅球表面所引起的反应分布,可以看出它們之間虽有部分重迭,但是还存在有一定的部位投射关系:鼻腔上部的嗅上皮投射到嗅球的背面;后部的嗅上皮投射到嗅球的腹面;內側及外側面的嗅上皮則分別与嗅球的內側及外侧面有关。这种投射关系的机能意义,目前还不明了。