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成人星形胶质细胞是学习和记忆的关键

成人星形胶质细胞是学习和记忆的关键

贝勒医学院(Baylor College of Medicine)的研究人员发现,星形胶质细胞是大脑中数量最多的细胞,它在调节学习和记忆的神经回路方面发挥着直接作用。这项发现发表在《神经元》杂志上。

“越来越清楚的是,在健康的成人大脑中,星形胶质细胞远比支持细胞重要得多。它们在各种复杂和基本的功能中发挥直接作用,包括通过突触进行神经元通讯和调节神经回路功能,”贝勒干细胞和再生医学中心成员、神经外科学教授本杰明·德宁博士说。“在这项研究中,我们发现了星形胶质细胞在正常大脑功能中的新作用。”

以前的研究表明,星形胶质细胞具有独特的细胞、分子和功能特性。它们占据了不同的大脑区域,表明了区域专门化。有证据表明,转录因子——参与控制基因表达的蛋白质——调节了星形细胞的多样性。Deneen和他的同事试图更好地了解转录因子NFIA在成年小鼠大脑功能中的作用,NFIA是一种已知的星形细胞发育调节因子。

“我们发现,缺乏nfia的星形胶质细胞呈现出有缺陷的形状和功能改变,”丹·L·邓肯综合癌症中心(Dan L Duncan Comprehensive Cancer Center at Baylor)的成员、罗素·j·和玛丽安·k·布拉特纳(Marian K. Blattner)主席德宁(Deneen)说。“令人惊讶的是,虽然NFIA基因在大脑的所有区域都消失了,但只有海马体中的星形胶质细胞发生了严重的改变。”大脑皮层和脑干等其他区域没有受到影响。”

海马体中的星形胶质细胞也有较低的钙活性——钙是星形胶质细胞功能的一个指标——同时也降低了检测神经元释放的神经递质的能力。缺乏nfia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那么紧密。

重要的是,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,这首次证明了星形胶质细胞在一定程度上控制着调节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并与神经元交流。神经元释放出能被星形胶质细胞检测并作出反应的分子,”Deneen说。“我们认为,缺乏nfia的星形胶质细胞不能像正常的星形胶质细胞那样‘倾听’神经元,因此,它们不能通过提供有效的记忆回路功能和神经元传递所需的支持来做出适当的反应。”结果,大脑回路被破坏,导致学习和记忆受损。”

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