嗅觉对人和动物都具有非常重要的意义。动物利用嗅觉来寻找食物、标记领地、识别同类、躲避天敌等。嗅觉也给人类提供了关于食物以及环境等多方面的信息。嗅觉影响人和动物的摄食行为和社会行为,反过来,不同的营养状态、注意状态等会影响嗅觉感知过程。嗅球(olfactory bulb, OB)是嗅觉系统的第一级中枢,它不仅接受外界气味刺激,将气味信息传入到高级中枢,同时,它也接受大量来自高级中枢发出的离心纤维(centrifugal fiber)的反馈调节和调制。因此,OB不仅在传递和处理嗅觉信息的过程中占据重要地位,而且OB的活动在很大程度上受到脑状态的调控。本论文的主要日的是在病理(以阿尔茨海默病,Alzheimer’s disease, AD为例)和生理(饥饿/饱食、清醒/麻醉、气味辨别学习等)脑状态下,通过电生理记录(局部场电位,local field potentials, LFPs),行为学,免疫组织化学,噬神经病毒神经环路示踪、微透析等方法来揭示动物在不同脑状态下,OB活动的基本特性以及是如何对气味刺激进行编码和处理的。具体内容包括以下几个方面：1)通过记录AD转基因小鼠和野生型小鼠两侧OB的LFPs,我们发现AD小鼠两侧OB自发LFPs各频段活动的同步性都较野生型低,而气味诱发LFPs只有beta频段活动的同步性较野生型低。该研究提示,两侧OB中beta频段活动的同步性可能对AD的诊断提供有意义的信息。2)通过电生理记录LFPs,免疫组化显示神经元活动的方法研究了模拟饱食状态(腹腔注射NAPE)下,OB神经元基本活动特性以及对气味刺激的响应情况。发现动物在饱食状态下OB基础活动降低,对气味刺激的反应减弱,探索性嗅闻活动减少。进一步通过微透析分析发现,NAPE抑制OB活动的作用可能是通过增加抑制性神经递质(GABA)的释放来实现的。3)通过比较小鼠在清醒和麻醉状态下两侧OB LFPs的能量和活动同步性,我们发现自发和气味诱发活动中low gamma振荡活动的能量和同步性都发生了显著改变。进一步通过损毁前联合去除离心纤维对两侧OB的投射后,发现两侧OB gamma频段的能量升高,活动同步性也升高。提示,low gamma比high gamma振荡活动更易受脑状态的调控,而且清醒状态下离心纤维投射使两侧OB gamma活动的同步性降低。本研究为low gamma和high gamma振荡活动具有不同的来源提供了实验证据。4)通过比较小鼠"Go/No-go"行为学习前后两侧OB自发和气味诱发活动中各频段的能量和活动同步性的变化,我们发现气味辨别学习对OB自发和气味诱发的beta和low gamma振荡的能量以及两侧OB之间活动的同步性都有显著影响,而且胆碱能离心纤维投射在其中发挥了重要作用。该研究为动物在被动或主动嗅闻气味的过程中,OB如何编码奖赏有关和无关的气味信息提供了资料,并证实了动物两侧OB间的功能连接受到学习过程的影响。