应激往往会引起动物体内环境的应答性变化。根据应激的剧烈程度不同,这种变化对生物体有着不同程度的影响,从轻微影响生活质量到严重危及生命。虽然应激对人类健康的影响已被广泛研究,但是目前对应激诱导认知功能缺损的分子和神经机制还知之甚少。针对慢性应激影响、调控学习记忆的遗传模式动物模型也不多见。本实验室的前期工作建立了一种以震荡应激为主要应激源的黑腹果蝇慢性应激模型。前期研究发现在对果蝇进行连续不可预知的震荡处理后,果蝇的嗅觉学习能力显著地变差;并且慢性震荡应激对嗅觉学习的损害是由处理过程中过度活跃的多巴胺能神经信号所诱发的。在此基础上,本文主要展开了以下几个方面研究工作:1.进一步界定慢性震荡应激对果蝇的影响。行为学鉴定发现慢性震荡应激诱导的学习缺陷可以持续至少三天以上,暗示着慢性应激可以诱导果蝇进入一种长期内在状态。除了嗅觉学习记忆,本文还观测了果蝇在慢性震荡应激处理之后的强迫游泳测试、雄蝇求偶行为以及stop-for-sweet测试的表现。检测结果暗示着慢性震荡应激除了会诱发果蝇的认知功能缺陷之外,还会导致性欲减弱、快感缺失及行为绝望等类抑郁行为表现。此外,果蝇大脑中的两种重要应激相关神经调质,多巴胺和章胺的含量在慢性震荡应激处理之后也显著下降。章胺是昆虫的去甲肾上腺素类似物。去甲肾上腺素与多巴胺与抑郁症都有着密切的关系。这些实验证据表明,本实验室所建立慢性震荡应激范式可以诱发果蝇进入类抑郁状态。2.界定介导震荡应激损害嗅觉学习的蘑菇体相关神经环路。本文利用遗传编码的神经阻断和神经激活工具对投射到嗅觉记忆神经中枢蘑菇体的多巴胺神经元进行了筛选。筛选结果表明MB-MP1/PPL1-γ1pedc是介导震荡应激损害厌恶性嗅觉学习的关键多巴胺神经元。进一步研究还发现了与MB-MP1有突触连接的MB-MVP2/MBON-γ1pedc>α/β和KCα/β的神经元活性对慢性震荡应激诱导学习缺陷同样很重要。之前已有研究证明,MP1功能性地抑制MVP2的神经活性;而MVP2是一个抑制性的GABA神经元,其轴突投射到α/β小叶。本文的实验证据支持了如下模型:在慢性震荡应处理过程中,震荡引起MB-MP1过度活跃,而过度活跃的MB-MP1多巴胺信号通过由MB-MVP2和KCα/β组成的神经通路调制蘑菇体神经网络,诱发导致学习能力缺陷。3.慢性二氧化碳应激对嗅觉学习和记忆的损害作用。本研究以引起果蝇强烈逃避行为的2%二氧化碳为主要应激源建立了一个全新的果蝇慢性应激模型。慢性二氧化碳应激处理同样会特异性地诱发嗅觉学习和记忆的缺陷。而且,人工激活二氧化碳嗅觉受体神经元可以代替二氧化碳作为应激源引起慢性应激诱导的学习缺陷。进一步的行为学和遗传学解析结果表明慢性二氧化碳应激特异性地损害组成中时程记忆的麻醉敏感记忆(ASM)。而且,老龄果蝇的嗅觉学习能够耐受慢性二氧化碳应激处理。这说明慢性二氧化碳应激与自然衰老所损害的嗅觉记忆是相同类型的。4.慢性七氟醚应激对嗅觉学习和记忆的损害作用。以能够导致果蝇麻痹的七氟醚作为主要应激源对果蝇进行慢性应激处理同样会特异性地引起果蝇的嗅觉学习缺陷。这暗示着果蝇可以用作研究七氟醚多次麻醉后认知功能障碍的遗传模式动物模型。