果蝇中从主动脉到胰岛素分泌细胞的内部状态传感器

生物体内部状态被感知并传递至大脑的细胞回路，以及这些回路如何引发适当的生理和行为反应，迄今在很大程度上仍未得到阐明。此前，我们利用果蝇幼虫的整动物电子显微镜重建，鉴定出一种主动脉感觉器官：其胞体位于脑外围，树突分支分布于前主动脉壁，其轴突投射至前脑并与胰岛素产生细胞（IPCs）形成突触。在本文中，我们对这一感觉器官的完整解剖结构和连通性进行了表征。我们显示，主动脉感觉神经元最强的直接突触接触对象是IPCs以及产生Dromyosuppressin（DMS）的神经分泌细胞，而与利尿激素44（DH44）的直接接触则较弱。它们还与调节吞咽的肠神经5-羟色胺能神经元（Se0ens）以及果蝇学习与记忆中心——蘑菇体中的两个单个神经元DAN-j1和MBON-d3——形成直接接触。钙成像显示，这些神经元可被果糖激活；而光遗传学操控表明，它们的活动会影响IPCs、DH44细胞和DMS细胞中的肽含量。通向脑内的多突触通路经过两个形态学上不同的中间神经元家族。其中一类由Hugin前脑神经元构成，靶向神经内分泌系统，并与苦味以及病原体诱导的摄食抑制相关。另一类由BAmas投射神经元构成，靶向蘑菇体的多巴胺能输入神经元和输出神经元。因此，主动脉感觉通路将内部血淋巴状态耦合到两个平行的中枢系统——内分泌状态控制系统和与蘑菇体相关的价值更新系统——并为一种代谢记忆提供了候选基础结构；通过这种记忆，摄食后的状态能够反馈并影响未来的摄食选择。

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