為了創(chuàng)造新的記憶，我們的腦細胞必須首先找到彼此。小突起從神經(jīng)元的長枝觸角末端萌發(fā)，將神經(jīng)元對接在一起，使其可以說話。這些細胞震顫的端口——被稱為突觸，以萬億的數(shù)量遍布整個大腦——使我們能夠代表新的知識。但科學家們仍在研究這些聯(lián)系是如何形成的，以應對新的經(jīng)驗和信息?，F(xiàn)在，舊金山加州大學威爾神經(jīng)科學研究所的科學家們研究發(fā)現(xiàn)了一種驚人的新方法，可以幫助大腦的免疫細胞發(fā)揮作用。
近年來，科學家發(fā)現(xiàn)，大腦特異性免疫細胞(稱為小膠質細胞)可以幫助消除神經(jīng)元之間不必要的聯(lián)系，可能是通過吞噬突觸并將其分解。然而，這項發(fā)表在2020年7月1日《細胞》雜志上的新研究發(fā)現(xiàn)，小膠質細胞也可以做相反的事情——切斷細胞之間密集的蛋白質網(wǎng)絡，清理空間，讓神經(jīng)元可以找到彼此，形成新的突觸。研究人員表示，繼續(xù)研究小膠質細胞的這一新作用可能最終會為某些記憶障礙帶來新的治療靶點。
神經(jīng)元生活在蛋白質等分子的膠體網(wǎng)絡中，有助于維持大腦的三維結構。這種支架，統(tǒng)稱為細胞外基質(ECM)，長期以來一直是神經(jīng)科學領域的事后想法。幾十年來，研究人員一直專注于神經(jīng)元。最近，支持神經(jīng)元的細胞很大程度上認為細胞外基質并不重要。
但神經(jīng)生物學家開始意識到，構成大腦約20%的ECM實際上在學習和記憶等重要過程中發(fā)揮作用。比如在大腦發(fā)育的某個時刻，鞏固的ECM似乎阻止了嬰兒新神經(jīng)元連接的快速變化，似乎將大腦的優(yōu)先級從對周圍新世界適應性強的新方向轉移，隨著時間的推移，知識保持得更加穩(wěn)定?？茖W家們還想知道細胞外基質在晚年的硬化是否與衰老引起的記憶挑戰(zhàn)相對應。
這項研究的第一作者，加州大學舊金山分校的生物醫(yī)學研究生菲阮說：“細胞外基質總是存在的?！薄叭欢?，一定有人研究過這個?！?
Nguyen和他的顧問，舊金山加州大學精神病學和行為科學系副教授Anna Molofsky博士，通過實驗首次發(fā)現(xiàn)ECM對研究海馬體非常重要，海馬體是學習和記憶的關鍵大腦結構。產生了意想不到的結果。知道小膠質細胞會破壞過時的突觸，他們希望破壞小膠質細胞的功能會導致海馬區(qū)突觸數(shù)量急劇增加。相反，突觸數(shù)量減少。他們以為會在小膠質細胞的胃中發(fā)現(xiàn)一些分解的突觸，但發(fā)現(xiàn)了一些細胞外基質。
莫洛夫斯基說：“在這種情況下，小膠質細胞吃的東西與我們預期的不同?！?它們正在吞噬突觸周圍的空間——清除障礙以幫助形成新的突觸."
研究發(fā)現(xiàn)，小膠質細胞在開始發(fā)揮功能之前會等待神經(jīng)元發(fā)出的信號，這是一種叫做IL-33的免疫分子，表明新突觸形成的時間到了。當研究人員使用遺傳工具來阻止這種信號時，小膠質細胞無法履行其ECM切碎職責，這導致小鼠大腦神經(jīng)元之間的新連接減少，并使小鼠難以長時間記住一些細節(jié)。當研究人員改變以提高白細胞介素-33信號水平時，新突觸的數(shù)量增加了。在老年小鼠中，大腦老化已經(jīng)減緩了新連接的形成，增加白細胞介素-33有助于將新突觸的數(shù)量推向更年輕的水平。
這項研究的合著者、精神病學副教授Mazen Kheirbek博士說，這項研究對于理解(也許是一天的治療)我們在與年齡相關的疾病(如阿爾茨海默病)中遇到的各種記憶問題可能非常重要，這些問題涉及情緒和情緒回路。但是這些發(fā)現(xiàn)對于某些類型的情緒記憶問題可能也很重要，這些問題有時會發(fā)生在焦慮相關疾病中。
為了確定白細胞介素-33的變化如何影響記憶，研究人員教老鼠區(qū)分焦慮誘導盒(老鼠在其中受到輕微的腳震)和中性盒。一個月后，正常老鼠在休克相關的盒子里比在中性盒子里表現(xiàn)出更多的恐懼。然而，白細胞介素-33受損的小鼠在兩個盒子中都表現(xiàn)出高度恐懼，這表明它們已經(jīng)失去了確定何時害怕和何時安全所需的精確記憶。
Kheirbek將這種過于普遍的反應與夜間在停車場被搶劫可能造成的創(chuàng)傷所導致的恐懼進行了比較。有些人可能無法區(qū)分那種可怕的記憶和新的、威脅較小的經(jīng)歷，但會有一種普遍的恐懼，這使得他們很難隨時進入任何停車場。他說：“在很多焦慮癥，尤其是創(chuàng)傷后應激障礙中，缺乏這種擁有非常準確的情緒記憶的能力?！薄斑@是一種過度普遍的恐懼，實際上會干擾你的生活。”
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