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动物摄取某种具有新异味觉的食物后,如果导致恶心、呕吐、腹泻等内脏不适,动物便可“记住”这种食物的味觉特征,减少或拒绝摄取具有相同味觉特征的食物,这种行为变化过程称为味觉厌恶学习(CTA)。
当动物对某种味刺激(如糖精)形成CTA后,对其他类似刺激(如蔗糖、果糖、麦芽糖等)也可以同样产生厌恶,此种现象称为CTA的泛化。如果此后仅其中一种味刺激与非条件刺激(US)相结合,而其他类似刺激不与US结合,经重复若干次后,动物会厌恶与US结合的味刺激,而嗜好不与US结合的刺激,这一过程或现象称为CTA的分化。
研究表明,臂旁核(PBN)是内脏传入信息和味觉信息发生联合的重要部位。内脏刺激和不同味觉刺激诱导的PBN内FOS样免疫反应(FLI)神经元的数目不同。但是,动物在建立CTA并产生泛化,以及经分化训练,动物对相似味刺激产生不同嗜好性后,味质和嗜好性对PBN内c-fos表达有何影响,味质和嗜好性之间有无交互作用,以及与CTA泛化与分化相关的脑部位等未见报道。为此,本工作以成年SD大鼠为实验对象,以口腔灌流糖精或蔗糖溶液作为CS,腹腔内注射LiCl为US,在动物对两种甜味刺激产生CTA泛化后,将其中一种与US结合,另一种不与US结合,进行分化训练;大鼠对两种甜味刺激在行为学上表现出明显不同的嗜好性后,经口腔插管给以糖精或蔗糖溶液,2h后灌流固定,取脑作连续冰冻切片,进行免疫组织化学染色,观察不同味质和不同嗜好性对PBN各亚核内c-fos表达的影响,并进一步采用鹅膏蕈氨酸兴奋性毁损的方法,研究了与泛化、分化相关的脑部位。
结果:1.经口腔插管向大鼠口腔内给以糖精或蔗糖作为CS,腹腔内注射LiCl作为US,经2次训练后,所有大鼠对糖精和蔗糖都表现出强烈厌恶;在进行分化学习训练3~5次后,大鼠仅对与US结合的味溶液表现出厌恶反应。
2.味觉刺激诱导的FLI神经元在大鼠脑内的分布比较广泛,与味觉传导和CTA形成相关的核团,如GC、AMY、PBN、NTS、AP等均有阳性神经元分布。
3.在对照组大鼠的PBN内,蔗糖诱导的c-fos表达水平除在cls内高于糖精外,在其他各亚核,糖精和蔗糖刺激诱导的FLI神经元数均无显著差异。
4.大鼠对蔗糖或糖精形成CTA后,蔗糖和糖精诱导的c-fos表达,在Sac组的els和ems内,以及Suc组的ils、els、ems和cms内,都显示出明显差异,并且无论是条件刺激还是泛化刺激,都是蔗糖诱导的表达水平高于糖精。
5.大鼠形成CTA后,条件刺激诱导的PBN内c-fos表达,与正常组相比也显示出差异,els、vls、ems、cms内的FLI神经元数显著多于正常组,cls、ils内的FLI神经元数显著少于正常组。
6.大鼠对糖精和蔗糖产生分化后,除dls和vls外,其他亚核内的c-fos表达水平因嗜好性及味质不同而变化。在ils和ems,蔗糖诱导的c-fos表达高于糖精,但在els和cms,糖精诱导的表达高于蔗糖;嗜好性刺激引起ils、cls和cms内c-fos高表达,厌恶性刺激引起ems和els内的高表达。
7.用鹅膏蕈氨酸毁损PBN、BLA后,大鼠不能建立CTA;毁损Rt、OFC、AMY前部,对大鼠的CTA建立及其泛化和分化均无影响;CeA、VPM毁损后,CTA的建立减慢,但对泛化与分化的影响不大。
结论:1.FLI阳性神经元广泛分布在GC、AMY、PBN、NTS、AP等与味觉传导及CTA形成密切相关的脑区,提示这些脑区c-fos的表达可能与CTA形成以及泛化与分化具有密切关系。
2.正常大鼠对糖精和蔗糖溶液的味觉刺激,表现为相似的摄取行为,糖精和蔗糖诱导的PBN大部分亚核内c-fos表达也无差异,提示正常大鼠PBN内的c-fos表达对近似味觉刺激的差别不敏感。
3.大鼠对蔗糖或糖精形成CTA后,对两种味溶液均表现出厌恶反应,但蔗糖和糖精诱导的PBN内c-fos表达出现差异,并在所有显示出差异的亚核内,都是蔗糖诱导的c-fos表达水平较高,说明CTA建立后,PBN内某些神经元对味觉刺激的反应发生了可塑性变化,并增强了某些神经元对相似味刺激的辨别力,味刺激物的能量成分可能在味觉辨别中发挥着重要作用。
4.CTA分化以后的c-fos表达显示,嗜好性与味质的影响在ils和cms内各自独立,在els和ems内存在交互作用,说明PBN内存在味质辨别和报酬评价的代表区,两种代表区有交迭,ems和els对味质和报酬信息的整合有重要作用。
5.CTA分化过程与CTA获得过程具有不同的脑机制,对于CTA分化相关的脑部位还有待进一步研究探讨。