在大脑中，神经元和星形胶质细胞协同工作以处理信息并实现复杂的行为和认知能力。星形胶质细胞具有许多功能，例如控制血脑屏障、为神经组织提供营养并支持其修复。星形胶质细胞的一个有趣特征是它们形成连接细胞的大型网络。这些耦合由特定的膜孔组成，这些膜孔由一组称为连接蛋白的蛋白质形成。并且通过这些连接，星形胶质细胞可以通过交换各种离子和小分子相互交流。
关闭星形胶质细胞耦合会破坏空间记忆的形成
由苏黎世大学 (UZH) 药理学和毒理学研究所的 Aiman Saab 和 Bruno Weber 领导的一组神经科学家发现，在小鼠的成年大脑中，星形胶质细胞的耦合有助于海马体的神经功能，海马体是一个大脑区域，参与空间记忆的形成。“我们发现，在成年期，完整的星形胶质细胞网络对于该大脑区域的神经稳态、突触可塑性和空间认知能力至关重要，”该研究的最后一位作者 Aiman Saab 说。
为了阐明星形胶质细胞网络的功能相关性，研究人员生成了一个小鼠模型，其中负责将星形胶质细胞连接在一起的两个关键连接蛋白可以选择性地失活。一旦相应的基因被关闭，星形胶质细胞就会失去维持细胞间网络的能力，并且星形胶质细胞与星形胶质细胞的耦合会在几周内被破坏。
完整的星形胶质细胞网络是成年小鼠大脑功能的关键
星形胶质细胞网络的破坏改变了海马神经元的兴奋性及其在突触处的信号传递。此外，这些存储突触信息所需的特殊神经元连接的加强也受到了损害。这伴随着动物空间学习和记忆的显着缺陷。“众所周知，星形胶质细胞功能与塑造认知能力有关。我们的研究现在表明，完整的星形胶质细胞网络对于成年小鼠的空间记忆形成至关重要，”该研究的第一作者 Ladina Hösli 说。
与神经退行性疾病和神经精神疾病的惊人相似之处
此外，大脑的初级免疫细胞也受到星形胶质细胞耦合缺失的影响。在小鼠中观察到的这些所谓的小胶质细胞的激活类似于阿尔茨海默病等神经退行性疾病和抑郁症等神经精神疾病中记录的变化。“星形胶质细胞和小胶质细胞不仅改变了它们的形态，我们还发现了与疾病相关的小胶质细胞特有的特定标志物的变化，”Hösli 说。
由于正常的大脑老化也与星形胶质细胞耦合的变化有关，这些神经胶质细胞的变化可能会导致与年龄相关的学习和记忆衰退。“我们的研究表明，在成人大脑中，星形胶质细胞连接蛋白的功能和完整的神经胶质网络可能对星形胶质细胞和小胶质细胞共同维持神经稳态的方式很重要，”Aiman Saab 说。在下一步中，研究人员旨在了解当星形胶质细胞耦合受到干扰时小胶质细胞的功能如何改变。
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