Nature子刊：深圳湾实验室甘文标团队揭示大脑如何保护学会的技能不丢失

长期以来，我们都知道，运动学习涉及神经网络中突触强度的动态调整。突触在反复激活后会增强的活动依赖性突触强化（Synaptic Potentiation）是记忆和技能形成的基本过程。但同样重要的是，大脑必须要有能力防止这些突触在强化后出现不适当的突触去强化（Synaptic Depotentiation），以确保新获得的技能得以保留而非丧失。

在运动学习（Motor Learning，指通过反复练习和经验积累，个体逐渐掌握、优化和巩固运动技能的过程）期间，控制这种突触强化与突触去强化之间微妙平衡的分子和细胞机制，在很大程度上仍然是个谜。

2025 年 10 月 13 日，深圳湾实验室甘文标团队在 Nature 子刊 Nature Neuroscience 上发表了题为：Astrocytic Ca²⁺ prevents synaptic depotentiation by limiting repetitive activity in dendrites during motor learning 的研究论文。

这项开创性研究揭示了星形胶质细胞内的钙离子（Ca²⁺ ）信号转导在与学习相关的突触过程中充当“守门人”的角色，特别是在运动学习任务中防止突触去强化。这一新发现极大地改变了我们对星形胶质细胞如何在活体大脑中维持和优化突触强度的理解，表明它们在塑造运动技能获取所依赖的神经回路方面具有至关重要的作用。

星形胶质细胞的钙离子（Ca²⁺ ）活动，可调控活动依赖的突触可塑性，但其在活体大脑的学习相关突触变化中的作用，目前仍不明确。

突触强化（Synaptic Potentiation），是大脑通过反复刺激和经验积累增强神经元连接的过程，而突触去强化（Synaptic Depotentiation），则是其相反现象，表现为神经元连接因长期未使用而逐渐减弱。

在这项最新研究中，研究团队发现，运动训练可诱导小鼠大脑运动皮层第 5 层锥体神经元顶端树突的突触强化（Synaptic Potentiation），同时引发星形胶质细胞 Ca²⁺  水平的升高。降低星形胶质细胞 Ca²⁺  水平会导致运动训练期间的突触去强化（Synaptic Depotentiation），并进而损害运动表现的改善。

值得注意的是，突触去强化现象仅发生在部分具有重复树突 Ca²⁺  活动的树突上。在这些树突上，在树突 Ca²⁺  活动之前已激活的树突棘会经历 CaMKII 依赖的体积缩小。此外，腺苷受体的激活可阻止由星形胶质细胞 Ca²⁺  减少引起的重复树突 Ca²⁺  活动和突触去强化，这表明星形胶质细胞释放的 ATP 和腺苷信号参与了这一过程。

从转化医学角度来看，这些发现为靶向星形胶质细胞信号通路以治疗中风、神经退行性疾病或运动功能障碍综合征等疾病开辟了新途径，通过调控星形胶质细胞的 Ca²⁺  或腺苷受体活性，可能有助于恢复正常的突触功能，并通过增强学习和恢复期间功能性突触的稳定来促进康复效果。

综上所述，这些发现揭示了星形胶质细胞 Ca²⁺  通过限制学习过程中的重复树突活动来防止突触去强化的功能。这些见解不仅对运动学习有着深远的影响，而且对于全面理解大脑内细胞和分子相互作用如何最终促成认知、技能获取和记忆巩固的综合过程也具有重要意义。星形胶质细胞 Ca²⁺  在防止突触去强化方面的作用，体现了神经胶质细胞伙伴关系对于功能性大脑可塑性至关重要的复杂性和精妙性，标志着神经科学发现的一个令人兴奋的新篇章。