星狀腦細(xì)胞顯示出獨(dú)特的活動(dòng)模式

人們體驗(yàn)世界的方式是由于大腦中神經(jīng)元之間復(fù)雜而錯(cuò)綜復(fù)雜的相互作用而產(chǎn)生的?，F(xiàn)在，2022 年 2 月 9 日發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》上的一項(xiàng)研究表明，星形膠質(zhì)細(xì)胞——大腦中的星形非神經(jīng)元細(xì)胞——也可能在處理信息甚至記憶方面發(fā)揮重要作用。

使用先進(jìn)的成像和分析技術(shù)，沖繩科學(xué)技術(shù)研究生院 (OIST) 的研究人員在清醒小鼠的大腦中以前所未有的細(xì)節(jié)和速度記錄了單個(gè)星形膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)傳導(dǎo)。

他們的發(fā)現(xiàn)，包括與神經(jīng)元中所見(jiàn)的超快信號(hào)以及與不同行為相對(duì)應(yīng)的信號(hào)活動(dòng)模式，表明星形膠質(zhì)細(xì)胞可能在我們大腦的許多功能中發(fā)揮關(guān)鍵作用，包括我們?nèi)绾嗡伎?、移?dòng)和學(xué)習(xí).

“如果這些影響屬實(shí)，它將從根本上改變我們對(duì)神經(jīng)科學(xué)的看法，以及大腦的工作方式，”第一作者、前博士生 Leonidas Georgiou 博士說(shuō)。OIST 光學(xué)神經(jīng)影像部門(mén)的學(xué)生。

當(dāng)我們想象我們的大腦時(shí)，我們通常會(huì)想象一個(gè)凌亂的長(zhǎng)長(zhǎng)的線狀神經(jīng)元，它們?cè)诖竽X的不同區(qū)域相互發(fā)送電信號(hào)。但神經(jīng)元只占我們大腦細(xì)胞的一半。在混亂的神經(jīng)元之間的所有剩余空間中塞滿了許多其他類(lèi)型的腦細(xì)胞，包括星形膠質(zhì)細(xì)胞。

“與神經(jīng)元相比，星形膠質(zhì)細(xì)胞很少受到關(guān)注。人們認(rèn)為星形膠質(zhì)細(xì)胞只是輔助細(xì)胞，為神經(jīng)元提供營(yíng)養(yǎng)并清除它們的廢物，”資深作者兼光學(xué)神經(jīng)成像部門(mén)負(fù)責(zé)人 Bernd Kuhn 教授說(shuō)。

但近年來(lái)，越來(lái)越多的證據(jù)表明，星形膠質(zhì)細(xì)胞可以聆聽(tīng)突觸神經(jīng)元之間發(fā)送的化學(xué)信息，并且可以用自己的信號(hào)做出反應(yīng)，從而為我們的大腦如何接收和響應(yīng)信息提供了額外的復(fù)雜性。

盡管如此，之前在星形膠質(zhì)細(xì)胞中檢測(cè)到的信號(hào)比在神經(jīng)元中看到的信號(hào)慢十倍左右，因此科學(xué)家們認(rèn)為這些細(xì)胞對(duì)于信息處理來(lái)說(shuō)太慢了。

然而，通過(guò)開(kāi)發(fā)一種新的工具包，可以以前所未有的細(xì)節(jié)研究清醒小鼠的星形膠質(zhì)細(xì)胞活動(dòng)，OIST 的研究人員首次表明星形膠質(zhì)細(xì)胞在體內(nèi)產(chǎn)生與神經(jīng)元一樣快的信號(hào)，持續(xù)時(shí)間不到 300 毫秒.

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