4月16日

窃听脑细胞的喋喋不休:新工具了解星形胶质细胞如何监听神经元

偷听脑细胞的谈话 — 这张图片是艺术家对星形胶质细胞的再现。闪光代表钙含量的变化。资料来源:加州大学洛杉矶分校Baljit S. Khakh博士。

我们所做的一切——所有的动作、思想和感觉——都是神经元之间交流的结果，最近的研究表明，有些对话可能并不那么私密。被称为星形胶质细胞的脑细胞可能会偷听，甚至参与其中的一些讨论。但一项新的小鼠研究表明，星形胶质细胞可能只在部分时间内调整——特别是当神经元对某事感到兴奋时。这项研究发表在神经元这项研究得到了美国国立卫生研究院下属的国家神经疾病和中风研究所(NINDS)的支持。

在很长一段时间里，研究人员认为星形星形胶质细胞(这个名字来自希腊单词“星”)只是神经元的支持细胞。

事实证明，这些细胞有许多重要的工作，包括向神经元提供营养物质和信号分子，调节血液流动，以及从突触中清除称为神经递质的大脑化学物质。突触是两个神经元之间的信息传递点。在这个连接点上，神经递质从一个神经元释放出来，影响另一个神经元的电特性。星形胶质细胞的长臂位于突触旁边，在那里它们可以监视神经元之间正在进行的对话。

近年来，已有研究表明星形胶质细胞也可能在神经元通信中发挥作用。当神经元释放神经递质时，星形胶质细胞内的钙水平会发生变化。钙在许多过程中都是至关重要的，包括从细胞中释放分子，以及激活细胞内的大量蛋白质。这种星形细胞钙信号对大脑功能的作用仍然是一个谜。

在这项研究中，加州大学洛杉矶分校的Baljit S. Khakh博士和他的同事们想知道，当星形胶质细胞对神经元活动做出反应时，它们内部钙水平的变化。使用钙指示染料，研究人员第一次能够成像整个星形胶质细胞中钙水平的变化。以前，一次只能看到细胞的某些区域，这提供了一个不完整的图像。

星形胶质细胞监听神经元的视频

Khakh博士说，这项工作最重要的成果之一是所使用的方法。“我们使用这些钙指标表明，我们可以在整个星形胶质细胞中成像钙。这为研究界提供了一套新的工具来使用和扩展这些发现，”他说。

“人们对了解星形胶质细胞如何促进神经元之间的交流有着浓厚的兴趣，但直到最近，这种精确水平的研究才成为可能，”nds的项目主管埃德蒙·塔利博士说。他补充说:“Khakh博士的研究是一个令人兴奋的基础或基础研究项目的一个例子，它可能对星形胶质细胞生物学的转变领域做出重要贡献。”

在这些实验中，研究人员专注于苔藓纤维通路，它连接海马体的两个区域，该结构涉及学习和记忆。“这一途径具有独特的结构，尽管已经得到了很好的研究，但星形胶质细胞在这一回路中的作用以前还没有被探索过。这项研究提供了对这种特殊回路中的星形胶质细胞的第一个真正详细的了解，”Khakh博士说。

Khakh博士的团队激活神经元(通过各种技术让它们释放神经递质)，然后在邻近的星形胶质细胞中寻找反应。随着钙含量的上升，星形胶质细胞会迅速发光。他们发现两种神经递质，谷氨酸和氨基丁酸，触发星形胶质细胞从其内部储存中释放钙。重要的是，研究人员发现钙含量只有当大量神经递质被释放时，整个星形胶质细胞才会增加。