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星狀細胞是記憶和學習的關鍵

大腦中的星狀細胞是記憶和學習的關鍵
  • 星狀細胞是大腦中最豐富的細胞,直接調節記憶和學習能力。 

  • 先前人們認為星狀細胞只是在大腦中發揮支持作用。

  • 轉錄因子 nfia 調節星狀細胞的發育。

  • 在這項研究中,缺乏 nfia 基因的小鼠海馬體中的星狀細胞有缺陷,但其他大腦區域的星狀細胞則沒有受到影響。

  • 由於神經迴路功能和通訊中斷,星狀細胞的變化與學習和記憶能力的缺陷有關。 

本文發表在貝勒醫學院新聞:

貝勒醫學院的研究人員發現,星狀細胞是大腦中最豐富的細胞,在調節涉及學習和記憶的神經元迴路中發揮直接作用。 研究結果發表在《神經元》雜誌。

「越來越清楚的是,星狀細胞不僅僅是健康成人大腦中的支持細胞。 它們在各種複雜和基本的功能中發揮直接作用,包括透過突觸進行的神經元通訊和神經迴路功能的調節,」通訊作者、神經外科教授、幹細胞和再生中心成員 Benjamin Deneen 博士說。貝勒醫學。 “在這項研究中,我們展示了星形膠質細胞在正常大腦功能中的新作用。”

先前的研究表明,星形膠質細胞由具有獨特細胞、分子和功能特性的不同群體組成。 它們佔據不同的大腦區域,顯示區域專業化。 有證據顯示轉錄因子(參與控制基因表現的蛋白質)調節星狀細胞的多樣性。 deneen 和他的同事希望更了解轉錄因子 nfia(已知的星狀細胞發育調節因子)在成年小鼠大腦功能中所扮演的角色。

研究人員使用了一個經過基因工程改造的小鼠模型,該模型在整個大腦的成年星狀細胞中缺乏 nfia 基因。 他們分析了幾個大腦區域,尋找星狀細胞形態、生理和基因表現特徵的變化。

「我們發現缺乏NFIA 的星形膠質細胞呈現出有缺陷的形狀和改變的功能,」Deneen 說,他是Russell J. 和Marian K. Blattner 博士的主席,也是貝勒Dan L Duncan 綜合癌症中心的成員。 「令人驚訝的是,儘管所有大腦區域的 NFIA 基因都被消除了,但只有海馬體中的星狀細胞發生了嚴重改變。 其他區域,例如皮質和腦幹,則沒有受到影響。

海馬迴中的星狀細胞的鈣活性也較低(鈣是星狀細胞功能的指標),檢測神經元釋放的神經傳導物質的能力也降低。 nfia 缺陷的星狀細胞也不像正常星狀細胞與神經元密切相關。

重要的是,所有這些形態和功能的改變都與動物學習和記憶能力的缺陷有關,這提供了第一個證據表明星形膠質細胞在某種程度上控制著介導學習和記憶的神經元迴路。

「大腦中的星狀細胞在物理上靠近神經元並與神經元進行交流。 神經元釋放星狀細胞可以檢測到並做出反應的分子,」Deneen 說。 「我們認為,缺乏NFIA 的星形膠質細胞無法像正常星形膠質細胞一樣『傾聽』神經元的聲音,因此,它們無法透過提供有效的記憶電路功能和神經元傳遞所需的支持來做出適當的反應。 結果,電路被破壞,導致學習和記憶受損。

該研究發表於 神經元 2020 年 4 月。 



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