嗅覚ニューロンにおける拮抗的な臭気相互作用は、自由に呼吸するマウスで広く見られる

Antagonistic odor interactions in olfactory sensory neurons are widespread in freely breathing mice.

• Joseph D Zak
• Gautam Reddy
• Massimo Vergassola
• Venkatesh N Murthy

抄録

嗅覚ニューロン（OSN）のユニークで重複する個体群をそれぞれ活性化する分子の複雑な混合物が匂いのランドスケープに含まれています。多くの動物で何百ものOSNサブタイプが存在するにもかかわらず、臭気入力の重複した性質は、刺激のエンコーディングの初期段階で神経反応の飽和につながる可能性があります。このような受容体-リガンド相互作用のレベルでの拮抗のような正常化メカニズムによって、飽和による情報損失が緩和される可能性があり、その存在と有病率は不明のままである。嗅球糸球体内のOSN軸索末端と自由呼吸マウスの嗅上皮内のOSN細胞体をイメージングすることにより、我々は、二種類の匂いの混合物で広く拮抗的な相互作用を発見した。最大12の臭気成分の複雑な混合物では、拮抗的相互作用はより強く、混合物の複雑さが増すにつれて、より一般的になっています。したがって、拮抗は、OSNにおける臭気混合物のエンコーディングの一般的な特徴であり、飽和を減らし、情報伝達を増加させるために活性を正常化するのに役立ちます。

Odor landscapes contain complex blends of molecules that each activate unique, overlapping populations of olfactory sensory neurons (OSNs). Despite the presence of hundreds of OSN subtypes in many animals, the overlapping nature of odor inputs may lead to saturation of neural responses at the early stages of stimulus encoding. Information loss due to saturation could be mitigated by normalizing mechanisms such as antagonism at the level of receptor-ligand interactions, whose existence and prevalence remains uncertain. By imaging OSN axon terminals in olfactory bulb glomeruli as well as OSN cell bodies within the olfactory epithelium in freely breathing mice, we find widespread antagonistic interactions in binary odor mixtures. In complex mixtures of up to 12 odorants, antagonistic interactions are stronger and more prevalent with increasing mixture complexity. Therefore, antagonism is a common feature of odor mixture encoding in OSNs and helps in normalizing activity to reduce saturation and increase information transfer.