2025年10月10日，中国科学院动物研究所张云峰研究员团队在国际权威期刊《美国国家科学院院刊》（PNAS）上发表题为“A midbrain-to-ventral-striatum dopaminergic pathway orchestrates odor-guided insect predation in mice”文章。该研究首次在分子、细胞与神经环路层面系统揭示了小鼠如何通过敏锐的嗅觉系统判断猎物的营养状态，并做出精准捕食决策的神经编码机制。

在自然环境中，动物常常需要依赖气味来评估食物的营养价值。为了深入探索这一行为背后的神经基础，研究团队构建了一套模拟自然捕食的行为实验系统，以棉铃虫幼虫为研究对象展开实验。令人惊讶的是，无论处于空腹还是饱腹状态，小鼠都显著倾向于捕食“已进食”的幼虫，而这一行为高度依赖于其主嗅觉系统的完整功能。研究团队运用气相色谱-质谱联用技术，从幼虫体表挥发物中精准鉴定出两种关键化学信号：在正常进食幼虫体表含量较高的亚油酸（LA），以及在饥饿幼虫体表显著富集的(Z)-9-二十三碳烯[(Z)-9-TE]。行为学实验进一步证实，LA对小鼠具有吸引作用，而(Z)-9-TE]则引发回避反应，且这两种效应均呈现浓度依赖性。进一步研究发现，起源于腹侧被盖区（VTA）、投射至内侧嗅结节（mOT）的多巴胺神经通路，是调控气味偏好的核心枢纽。通过化学遗传学技术精准调控该通路活性，研究人员成功实现了对小鼠行为选择的双向操控：抑制通路会削弱小鼠对LA的偏好，而激活通路则能让小鼠转而偏好原本回避的(Z)-9-TE。在细胞机制层面，研究团队借助光纤记录技术发现，mOT区的D1型和D2型多棘投射神经元分别对LA和(Z)-9-TE表现出特异性反应。药理学实验证实，D1受体介导了对LA的趋近行为，而D2受体则参与了对(Z)-9-TE的回避反应，二者形成了一种精妙的“跷跷板”式平衡调控机制（图1）。值得一提的是，LA和(Z)-9-TE诱发的表型在布氏田鼠和褐家鼠等野生啮齿类动物中同样存在，提示此两种化合物的生物学效应可能具有跨物种的保守性。

综上所述，该项研究如同一把钥匙，首次从分子、细胞到神经环路层面，解锁了小鼠依据气味判断猎物价值的“决策黑箱”。其中揭示的“跷跷板”式神经平衡机制，为动物觅食决策行为提供了新的见解。而更值得注意的是，关键气味分子LA与(Z)-9-TE的发现及其生物学效用的跨物种有效性，直接将前沿脑科学与实际应用相连，为未来开发诸如“驱虫香水”或“诱捕信标”等绿色技术绘制了充满想象力的科学蓝图。

中国科学院动物研究所硕士生王文强、赣南医科大学钟燕彪、王茂源、北大人民医院谭瑞义与首都医科大学附属北京儿童医院刘佳为共同第一作者。复旦大学余逸群教授、宾夕法尼亚大学Minghong Ma教授与中国科学院动物研究所张云峰研究员（最后通讯）为共同通讯作者。这项研究得到了多位专家的大力支持，包括中国科学院动物研究所张健旭研究员、中国科学院动物研究所王琛柱研究员与河北医科大学史海水教授。该研究得到以下项目资助：国家重点研发计划（项目编号：2024YFD1400500；2024YFD1400503），国家自然科学基金（项目编号：82371515），中国科学院动物研究所自主部署科研项目（项目编号：2024IOZ0105），动物多样性保护与有害生物综合治理国家重点实验室自主部署课题（项目编号：SKLA2505），河北省早期生命健康促进重点实验室开放课题（项目编号：ELHP-KF202501）农业虫害鼠害综合治理研究国家重点实验室开放课题（项目编号：IPM2301）。特别感谢中国科学院动物研究所陈金锋研究员在稿件修订过程中提供的统计分析支持。

文章来源：https://doi.org/10.1073/pnas.2514847122

图1.多巴胺信号通路调控小鼠觅食行为的“跷跷板”模型