大腦中的星形細胞使記憶變得靈活。海馬星形膠質(zhì)細胞協(xié)同釋放 D －絲氨酸和谷氨酸，調(diào)節(jié)突觸可塑性和認知靈活性。

韓國基礎(chǔ)科學研究院12月20日消息

“衡量智力的標準是改變的能力”

——阿爾伯特·愛因斯坦

由于我們生活在一個動態(tài)變化的環(huán)境中，我們的大腦不僅要學習新事物，還要修改現(xiàn)有的記憶，這一點很重要。這通常被稱為“認知靈活性”（cognitive flexibility）。如果沒有這種能力，我們就無法適應變化了的環(huán)境，而且很容易因為僅僅依靠過去的記憶而做出錯誤的選擇。

韓國基礎(chǔ)科學研究院（Institute for Basic Science，IBS）認知與社會性研究中心的研究人員在 C． Justin LEE 的領(lǐng)導下報告稱，大腦中的星形細胞調(diào)節(jié)認知靈活性。具體來說，他們發(fā)現(xiàn)星形膠質(zhì)細胞同時調(diào)節(jié)和整合附近突觸可塑性的能力對促進認知靈活性很重要。研究于近日發(fā)表在《生物精神病學》（Biological Psychiatry）雜志上。

研究于2021年10月20日發(fā)表在《Biological Psychiatry》（最新影響因子：13．382）雜志上

人們認為，在自閉癥、精神分裂癥和阿爾茨海默病的早期階段，大腦障礙患者的認知靈活性較低是由N －甲基－ D －天冬氨酸受體（NMDARs）功能降低引起的。雖然 NMDARs 是突觸可塑性的重要受體，并被許多激動劑和共激動劑激活，但其中一種共激動劑 D －絲氨酸的來源一直存在爭議。

通過星形膠質(zhì)細胞特異性基因調(diào)控，研究人員發(fā)現(xiàn)星形膠質(zhì)細胞實際上可以合成 D －絲氨酸，并通過名為 Best1 的鈣激活通道釋放 D －絲氨酸。結(jié)合之前關(guān)于星形膠質(zhì)細胞可以通過 Best1 釋放谷氨酸的知識，D－絲氨酸和谷氨酸的共同釋放表明，星形膠質(zhì)細胞是 NMDAR 活性和突觸可塑性的理想調(diào)節(jié)器。

特別是，研究人員發(fā)現(xiàn)，異突觸長期抑制（LTD）是一種由星形膠質(zhì)細胞介導的現(xiàn)象，在附近的突觸變得活躍時，不活躍的突觸變?nèi)�，對認知靈活性至關(guān)重要。

“由于每個星形膠質(zhì)細胞與超過 10 萬個突觸接觸，星形膠質(zhì)細胞可以控制多個突觸，并同時整合突觸可塑性，”該研究的第一作者 KOH Wuhyun 說。

星形膠質(zhì)細胞

在報告中，他們研究了 Best1 基因敲除（Best1 KO）小鼠模型，該模型由于 NMDAR 功能降低而缺乏異突觸 LTD。在莫里斯水迷宮（Morris Water Maze）實驗中，小鼠試圖找到一個隱藏的平臺，Best1 KO 小鼠在最初的學習過程中表現(xiàn)與野生型小鼠相似。然而，當平臺被轉(zhuǎn)移到另一側(cè)時，Best1 KO 小鼠在記憶修改方面表現(xiàn)出問題。

有趣的是，在學習初期注射 D －絲氨酸改善 Best1 KO 小鼠 NMDAR 功能后，在隨后的實驗中恢復了記憶修改問題。這一發(fā)現(xiàn)表明，記憶靈活性是由最初的學習時間決定的，這與之前提出的只有在需要記憶修改時才會發(fā)生突觸可塑性的理論不同。

此外，研究人員發(fā)現(xiàn)去甲腎上腺素及其受體 α1－AR 可以激活星形膠質(zhì)細胞，并導致 D －絲氨酸和谷氨酸的共同釋放。這意味著記憶的靈活性可以由學習期間的集中程度和喚醒程度決定。

C． Justin LEE表示：“以前的研究主要集中在特定的突觸對刺激的變化上。在學習過程中，一個突觸的變化會引起附近突觸的變化，這一現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)表明，找出其他突觸發(fā)生了什么，對于理解學習和記憶形成的機制很重要�！彼�補充說，“希望這項研究將為如何減輕或治療自閉癥、精神分裂癥和早期失智癥的癥狀提供有價值的見解，這些癥狀被認為會降低認知靈活性�！�

參考文獻

Source：Institute for Basic Science

Star cells in the brain render memory flexible

Reference：

Wuhyun Koh， Mijeong Park， Ye Eun Chun， Jaekwang Lee， Hyun Soo Shim， Mingu Gordon Park， Sunpil Kim， Moonsun Sa， Jinhyeong Joo， Hyunji Kang， Soo－Jin Oh， Junsung Woo， Heejung Chun， Seung Eun Lee， Jinpyo Hong， Jiesi Feng， Yulong Li， Hoon Ryu， Jeiwon Cho， C． Justin Lee． Astrocytes Render Memory Flexible by Releasing D－Serine and Regulating NMDA Receptor Tone in the Hippocampus． Biological Psychiatry， 2021； DOI： 10．1016／j．biopsych．2021．10．012

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