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突发压力下发懵、不知所措? 星形胶质细胞帮助你恢复镇定!
【字体: 大 中 小 】 时间:2023年04月08日 来源:AAAS
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在急性压力下,鲜为人知的大脑星形胶质细胞如何抑制过度兴奋的神经元?
周一早上满满当当的收件箱会让你晕头转向。你花了一点时间深呼吸,让你的头脑足够清醒,可以静下心来逐一查看电子邮件。这种镇静作用的产生要归功于一种新发现的大脑回路,它涉及一种不太为人所知的脑细胞——星形胶质细胞。根据加州大学旧金山分校的新研究,在急性压力下,是星形胶质细胞协调并缓和过度活跃的神经元之间的喋喋不休。他们在新一期的《自然神经科学》杂志上发表了新的研究成果:去甲肾上腺素(一种神经递质,可以被认为是大脑的肾上腺素)将星形细胞活性与皮层状态的调节联系起来——它向神经元发送信息让神经元更加警觉的同时,也向星形胶质细胞发送信息,让过度活跃的神经元平静下来。这种新的大脑回路在调节注意力和感知方面发挥着作用,可能是治疗注意力缺陷多动障碍(ADHD)的关键。
在这项研究之前,人们一直认为大脑活动只是随着时间的推移而平静下来,因为大脑中去甲肾上腺素的含量会逐渐消失。该研究的资深作者、生物化学和生物物理学助理教授 Kira Poskanzer博士说:“当你感到震惊或不知所措时,你的大脑中正在进行大量的活动,以至于你无法吸收更多的信息。。。我们已经证明,事实上,是星形胶质细胞拉动了手刹,将大脑推向更放松的状态。”
缺失的一块
星形胶质细胞是编织在大脑神经元之间的星形细胞,呈网状。它们的许多星状臂将单个星形胶质细胞连接到数千个突触——这些突触是神经元之间的连接。这种结构使星形胶质细胞能够窃听神经元并调节它们的信号。这些细胞传统上被认为是神经元的简单支持细胞,但过去十年的新研究表明,星形胶质细胞对各种神经递质有反应,并可能在阿尔茨海默病等神经疾病中发挥关键作用。
感知,即大脑如何处理感官体验,这取决于一个人(或任何其他动物)当时所处的状态。例如,如果你在室内舒适地呆着时听到雷声,这种声音可能会让你放松,你的大脑甚至会把它屏蔽掉。但如果你在徒步旅行中听到同样的声音,你的大脑可能会变得更加警觉,专注于安全。“我们对感官刺激的感知存在差异,是因为我们的大脑在处理信息时存在差异,这是基于我们所处的环境和状态,”Poskanzer是Kavli基础神经科学研究所的成员。她表示:“我们的团队正试图了解在这些不同的环境下,大脑中的这种处理过程是如何不同的。”这篇论文的第一作者Michael Reitman博士在做这项研究时还是Poskanzer实验室的研究生,他想知道星形胶质细胞的活动是否可以解释大脑如何从去甲肾上腺素的爆发中恢复。他表示:“在解释我们的大脑如何从急性压力中恢复时,似乎缺少了一个核心部分。”“附近还有其他对去甲肾上腺素敏感的细胞,它们可能有助于协调周围神经元的活动。”
完成谜题
为了做到这一点,Poskanzer和Reitman观察了小鼠在服用刺激与去甲肾上腺素反应相同受体的药物时的反应。然后,他们测量了小鼠瞳孔放大的程度,并观察了视觉皮层的大脑信号。但他们的发现似乎有悖于直觉:这种药物非但没有刺激老鼠,反而使它们放松。Poskanzer说:“考虑到我们现有的模型,这个结果真的没有意义,这让我们想到另一种细胞类型可能在这里很重要。”“事实证明,这两件事在一个反馈电路中捆绑在一起。考虑到每个星形胶质细胞可以与多少神经元对话,这个系统使它们成为我们感知的非常重要和微妙的调节器。”研究人员认为,星形胶质细胞可能对大脑中的其他神经递质起着类似的作用,因为能够顺利地从一种大脑状态过渡到另一种状态对生存至关重要。“我们没有预料到周期会是这样,但现在它很有意义。”“
自然神经科学