新发现！Nature：大脑中的星形胶质细胞或在机体记忆提取中扮演着关键角色

记忆的形成和回忆一直是科学家们尚未完全解开的谜题。在细胞层面，记忆痕迹（engrams）是由一群神经元组成的，它们在学习事件中被激活，从而控制记忆的回忆。然而，最近一项发表在《自然》（Nature）杂志上的研究报告“Learning-associated astrocyte ensembles regulate memory recall”，彻底改变了我们对记忆的理解。这项由贝勒医学院等机构的研究人员进行的研究表明，大脑中的星形胶质细胞（astrocytes）——一种非神经元细胞类型——也参与了记忆的储存和提取，并与记忆痕迹的神经元群协同作用。

星形胶质细胞的新角色

长期以来，记忆的形成和回忆被认为仅涉及被某些经历激活的神经元痕迹。然而，研究者Benjamin Deneen教授和他的团队发现，星形胶质细胞在生理和功能上与神经元紧密互动，这对正常的细胞功能至关重要。更重要的是，星形胶质细胞在记忆的储存和提取中也发挥着重要作用，这一点以前并未被充分研究。

实验设计与发现

为了研究星形胶质细胞在记忆中的作用，研究人员开发了一套全新的实验室工具。他们设计了一个实验，让小鼠在特定情境下感到恐惧并“僵硬”（freeze）。当这些小鼠再次被放入相同的环境中时，它们会再次“僵硬”，但如果换到不同的环境中，它们就不会“僵硬”，因为这不是它们习惯于感到恐惧的地方。

博士后研究员Wookbong Kwon解释说，在学习过程中（例如恐惧实验），大脑中的一群星形胶质细胞会表达c-Fos基因。这些表达c-Fos的星形胶质细胞随后会在大脑区域中调节回路功能。有趣的是，这些星形胶质细胞在物理上与记忆痕迹神经元非常接近，并且在功能上也存在密切联系。激活星形胶质细胞可以特异性地刺激记忆痕迹神经元中的突触活性或通信。星形胶质细胞和神经元之间的交流是双向且相互依赖的。

海马体神经元的化学发生激活或能诱导星形胶质细胞亚群中c-Fos的表达

星形胶质细胞与记忆

当小鼠处于与恐惧无关的环境中时，它们不会“僵硬”。然而，当在非恐惧环境中激活这些小鼠的星形胶质细胞时，它们会出现“僵硬”的现象，这表明星形胶质细胞的激活可以触发记忆。为了进一步理解星形胶质细胞在记忆提取中的具体作用，研究人员对NFIA基因进行了研究。他们发现，学习事件激活的星形胶质细胞中NFIA蛋白的表达水平会升高。阻断这些星形胶质细胞中的NFIA基因会抑制记忆的回忆，而且这种抑制具有一定的记忆特异性。Kwon指出，当在学习事件期间剔除星形胶质细胞中活跃的NFIA基因时，小鼠无法回忆起与该学习事件相关的特定记忆，但可以回忆起其他记忆。

研究者认为，与学习相关的星形胶质细胞群可能是特定于学习事件的。例如，调节恐惧经历回忆的星形胶质细胞群与参与不同学习经历的星形胶质细胞群不同，也与神经元细胞群不同。这项研究全面揭示了参与记忆形成和回忆的大脑活动，并为研究记忆丧失（如阿尔茨海默病）和记忆反复出现且难以抑制（如创伤后应激障碍）的多种疾病提供了一个新的视角。

综上所述，这项研究识别出了与学习相关的星形胶质细胞群，它们可以作为一种可塑性的形式，足以激发记忆的回忆。星形胶质细胞不仅是记忆痕迹的一部分，还在记忆的储存和提取中扮演着关键角色。这项发现为我们理解记忆的复杂机制提供了新的线索，并为未来的研究开辟了新的道路。（生物谷Bioon.com）

参考文献：

Williamson, M.R., Kwon, W., Woo, J. et al. Learning-associated astrocyte ensembles regulate memory recall. Nature (2024). doi：10.1038/s41586-024-08170-w.