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成年人学习和记忆的关键在于星形胶质细胞

贝勒医学院的研究人员揭示,大脑中丰富的细胞星形胶质细胞在调节学习和记忆中涉及的神经回路中起着直接作用。这一发现发表在《Neuron》杂志上。

“越来越清楚的是,在健康成人大脑中,星形胶质细胞远不止是支持细胞。它们在许多复杂和基本的功能中起着直接的作用,包括通过突触的神经元通讯和神经回路功能的调节,”文章通讯作者、贝勒干细胞和再生医学中心成员、神经外科教授Benjamin Deneen博士说。“在这项研究中,我们展示了星形胶质细胞在正常脑功能中的新作用。”

以往的研究表明,星形胶质细胞具有独特的细胞、分子和功能特性。它们占据不同的大脑区域,显示出区域特殊性。有证据表明转录因子——参与控制基因表达的蛋白质——调节星形胶质细胞的多样性。Deneen和他的同事们希望更好地了解一种已知的星形胶质细胞发育调节因子NFIA在成年小鼠脑功能中的作用。

研究人员使用了一种小鼠模型,通过基因工程在整个大脑缺失成年星形胶质细胞NFIA基因。然后分析了几个大脑区域,寻找星形胶质细胞形态学、生理学和基因表达特征的改变。

“我们发现NFIA缺陷的星形胶质细胞呈现出缺陷的形状和功能改变,”Deneen说。“令人惊讶的是,尽管NFIA基因在所有脑区都被清除了,但只有海马区的星形胶质细胞发生了严重的改变。其他区域,如大脑皮层和脑干,没有受到影响。”

海马中的星形胶质细胞也有较少的钙活性——钙是星形胶质细胞功能的指标——以及识别神经元释放的神经递质的能力降低。NFIA缺陷的星形胶质细胞与神经元的联系也不如正常的星形胶质细胞。

,所有这些形态和功能的改变都与动物学习和记忆能力的缺陷有关,这提供了一个证据,证明星形胶质细胞在某种程度上控制了介导学习和记忆的神经回路。

“大脑中的星形胶质细胞在生理上接近神经元,并与神经元交流。神经元释放出星形胶质细胞能够检测和响应的分子,我们认为NFIA缺陷的星形胶质细胞不能像正常的星形胶质细胞一样‘听’神经元,因此,它们不能通过提供有效的记忆电路功能和神经元传递所需的支持来做出适当的反应。因此,电路中断,导致学习和记忆受损。”

 

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