示意圖 作者提供

11月16日，陸軍軍醫(yī)大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院副研究員張寬課題組、研究員諶小維課題組與德國慕尼黑工業(yè)大學(xué)團(tuán)隊(duì)等合作，在《自然-神經(jīng)科學(xué)》上發(fā)表論文，發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)過程可誘導(dǎo)皮層星形膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生新的鈣信號，該信號由尼古丁受體所介導(dǎo)，對記憶維持至關(guān)重要。

記憶是如何維持的？人們對其詳細(xì)機(jī)制尚不清楚，相關(guān)研究主要集中于神經(jīng)元在記憶維持中的作用。

研究發(fā)現(xiàn)，記憶的維持需要在特定神經(jīng)環(huán)路中，神經(jīng)元之間形態(tài)和功能連接（突觸連接）的增強(qiáng)。因此，任何能夠改變神經(jīng)元突觸連續(xù)強(qiáng)度的因素，都可能影響記憶維持。

星形膠質(zhì)細(xì)胞是哺乳動物大腦內(nèi)分布最廣泛的一種細(xì)胞類型。它可以通過調(diào)控胞內(nèi)鈣離子濃度而對神經(jīng)元的活動產(chǎn)生應(yīng)答，進(jìn)而釋放“膠質(zhì)遞質(zhì)”，并調(diào)控突觸功能。

另外，星形膠質(zhì)細(xì)胞還表達(dá)多種類型的神經(jīng)遞質(zhì)受體。通過這些受體，它可對包括聲音、光線、氣味及痛覺在內(nèi)的多種感覺刺激產(chǎn)生“鈣應(yīng)答”。因此，它很可能參與了記憶的形成和維持。

但是，由于技術(shù)手段限制，很難在活體動物對單個(gè)星形膠質(zhì)細(xì)胞進(jìn)行識別，更無法在整個(gè)學(xué)習(xí)記憶過程中，同步記錄星形膠質(zhì)細(xì)胞鈣信號的動態(tài)過程。

“近年來，通過與其他團(tuán)隊(duì)合作，我們成功開發(fā)了星形膠質(zhì)細(xì)胞雙光子活體鈣成像技術(shù)，可以在群體細(xì)胞-單細(xì)胞-亞細(xì)胞（細(xì)胞突起或終足）多個(gè)尺度上，實(shí)現(xiàn)對活體動物大腦星形膠質(zhì)細(xì)胞鈣信號的功能成像和分析。我們還開發(fā)了自由清醒動物星形膠質(zhì)細(xì)胞鈣信號光纖記錄技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對星形膠質(zhì)細(xì)胞鈣活動的同步記錄。”論文第一作者張寬告訴《中國科學(xué)報(bào)》。

利用這些技術(shù)條件，作者首次發(fā)現(xiàn)了學(xué)習(xí)過程所誘導(dǎo)的星形膠質(zhì)細(xì)胞鈣信號。該信號被由感覺刺激激活的星形膠質(zhì)細(xì)胞尼古丁受體所介導(dǎo)，與記憶行為同步維持或消失。特異性敲除星形膠質(zhì)細(xì)胞尼古丁受體可明顯破壞記憶維持過程。

張寬表示，研究結(jié)果表明星形膠質(zhì)細(xì)胞尼古丁受體對于記憶維持十分重要。這為人們理解記憶維持的機(jī)制闡明了新方向，也為記憶功能障礙干預(yù)提供了新靶標(biāo)。

“未來，我們將繼續(xù)圍繞星形膠質(zhì)細(xì)胞在多種認(rèn)知行為中的生理功能開展研究。同時(shí)，結(jié)合多種神經(jīng)退行性疾病模型，探討其星形膠質(zhì)細(xì)胞病理生理機(jī)制以及其潛在的星形膠質(zhì)細(xì)胞干預(yù)靶點(diǎn)。”他說。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41593-021-00949-8

恐懼學(xué)習(xí)訓(xùn)練可誘導(dǎo)星形膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生鈣信號

恐懼學(xué)習(xí)訓(xùn)練可誘導(dǎo)自由清醒動物星形膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生鈣信號

星形膠質(zhì)細(xì)胞學(xué)習(xí)相關(guān)鈣信號可長期維持

特異性敲除星形膠質(zhì)細(xì)胞尼古丁受體降低恐懼記憶行為

（以上圖片由課題組提供）

來源：《自然—神經(jīng)科學(xué)》、中國科學(xué)報(bào)