机械感知检测听觉,触觉和本体感觉中的物理力。在这里,我们表明labellar mechanoreception连接两个马达电路,以促进和终止果蝇喂养。使用膜片钳记录,我们在内标签的味道钉和外标签的味道刷毛中识别出机械感觉神经元(MSN),两者都依赖于相同的机械感受器NOMPC(无机械感受器电位C)来转换机械偏转。连接不同的脑电机电路,刷毛MSN驱动标签扩散,以方便喂食和钉MSNs引起长鼻收缩终止喂养。苦味以相反的方式调节这两个机械感应电路,防止鬃毛MSN扩散标签,并通过挂钉MSN促进长鼻收缩。这些标记线电路一起使标签钉和鬃毛MSN能够使用相同的机械感受器来指导相反的进食行为,并在形成喂食决策时差异地整合味觉信息。

引言

喂养对于生存和繁殖至关重要。是否进食的决定受到食物的化学和物理特性的影响,并且口器配备有一组感觉神经元来评估这些特征。已经充分研究了接触化学感受或味觉在检测食物化学成分中的作用(1-4)。在果蝇和哺乳动物中,通过不同的味觉受体检测到甜味和苦味,其活化分别引起味觉接受和回避行为(5)。相比之下,食物的物理特征如何影响喂养才刚刚开始得到说明(6-8)。原则上,口腔机械感知能够在摄取之前和摄入期间评估食物,提供有关食物可用性,位置和质地的信息。已知机械感觉神经元(MSN)支配不同的口器,如嘴唇和舌头(9),但是不同口器中的MSN是否以及如何在喂食中发挥不同的作用仍然不清楚。

遇到食物后来源,一只饥饿的苍蝇依次停止行走,伸展它的长鼻,展开它的标签叶,吸食物,然后缩回它的长鼻(10)。已经阐明了其中一些喂养事件的分子和电路基础(11-15)。果蝇(Drosophila labellum)有31种味道刷毛和35种栓子,除了MSN(1,2)外,每种都有一到四个味觉受体神经元(GRN)。总共有两个标签(16)中有大约130个MSN。最近,据报道,NANCHUNG表达(6)和没有表达机械感受器C(NOMPC)的标记神经元(7)可以检测食物质地。此外,据报道,标签中表达跨膜样通道(TMC)蛋白的多树突神经元也可检测食物质地(8)。然而,其饲养控制背后的神经回路和突触机制仍然未知。此外,130种标签性MSNs在味觉钉和刷毛中是否以及如何在喂养中发挥不同作用仍然未知。在这里,我们讨论果蝇喂养中机械感受的以下三个问题:(i)是否以及如何将穗和鬃毛MSN检测到不同的食物特征,(ii)是否以及如何将穗和鬃毛MSN指导不同的喂养行为,以及(iii)如何钉住

这里,通过结合膜片钳记录,光遗传学工具,电路追踪和行为研究,我们研究了果蝇喂养中口腔机械感受的电路基础。我们发现,在喂食过程中,机械感受而不是化学感受控制了标签的传播。通过在果蝇MSNs上开发膜片钳记录,我们确定了味道钉MSN,并发现它们以及刷毛MSN依赖于机械转导通道NOMPC进行机电转换。我们的电路跟踪显示,挂钉MSN和刷毛MSN连接两个不同的馈电电路。鬃毛MSN的光遗传激活引起标记扩散,而peg MSN的激活驱使长鼻收缩。值得注意的是,这两种机械驱动的行为受到苦味的相反调节。因此,标签线机械感知的标记线布线使得苍蝇能够使用单一类型的机械感应通道控制两个不同的进食回路。

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