哺乳动物的主嗅球大量接受来自基底前脑的斜角带核水平支(horizontal limb of diagonal band of Broca)的胆碱能神经元投射,这些胆碱能投射被认为与动物的行为状态如注意力等密切相关。之前的研究表明胆碱能信号可以增强与小鼠嗅觉相关的分辨和学习能力,但斜角带核水平支的胆碱能神经元怎样调控主嗅球各种神经元的兴奋性和气味反应至今仍存有一定的争议。为了探究这个问题,我们采用光遗传学手段特异性激活这些胆碱能神经元,同时结合电生理记录分析主嗅球神经元的兴奋性和气味反应变化,除此之外,通过标记神经元和分析其形态与位置,我们能够确定细胞类型并采用进一步的对应研究。实验结果发现特异性光激活斜角带核水平支的胆碱能神经元可以抑制主嗅球中几乎所有类型神经元的兴奋性,包括僧帽/丛状细胞、球周细胞和伽马氨基丁酸能的颗粒细胞。这种抑制作用在10Hz刺激时已具有显著性,并会随着激光频率增加而变强。在气味反应变化方面,胆碱能神经元的激活能够锐化大部分僧帽/丛状细胞的调谐曲线,却总体广泛增强了球周细胞和颗粒细胞的气味反应。这些实验结果表明来自基底前脑的胆碱能系统可以显著调控小鼠主嗅球中神经元的兴奋性,并且支持了胆碱能系统活性可以增强嗅觉辨别能力的假设。内侧缰核-脚间核通路是连接动物边缘前脑和中脑单胺中心的关键结构,许多基因在其中有着特异性的表达,而且这条通路也是不同物种中较为保守的结构。以往的研究推测这条通路参与了许多行为的调节,例如焦虑、痛觉和压力反应等,但是其确切的行为学功能还并不清楚。我们采用光遗传学手段特异性激活胆碱能神经元,同时结合清醒小鼠在体电生理记录以及药理学等手段,对这条通路进行了研究。结果发现转基因小鼠内侧僵核腹侧的胆碱能神经元可以被特定的厌恶性刺激源激活,行为学实验也显示这条通路和焦虑相关行为有一定的联系。我们猜想这条通路或许能够检测动物的整体状态并且介导内源性行为来应对不同的生存条件。为了进一步验证这个假设,我们正在在体动物中使用多通道电极来记录和收集更多稳定的电生理信号以及合格的细胞,此外内侧僵核中胆碱能神经元间的同步化等电生理学特性也是研究关注的方向。行为学方面,我们在特定的转基因小鼠品系中使用特异性激活和抑制的方法,对动物进行更高难度的行为学范式测试,同时药理学手段也平行使用来验证得到的实验结果并提供更多的功能学暗示。总体上我们的研究工作初步揭示了内侧缰核-脚间核通路中胆碱能系统可能的行为学功能,并为进一步的探索和阐释提供了一些有意义的参考。