超越神经元连接:《Nature》首次全景绘制大脑星形胶质细胞的可塑性长程网络


神经元轴突一直以来都被认为是大脑各区域之间功能连接的主要媒介。然而,星形胶质细胞介导的通信所发挥的作用却一直未得到充分重视。星形胶质细胞通过缝隙连接相互交流,但这种交流的范围和特异性仍知之甚少。

星形胶质细胞的缝隙连接对于记忆形成、突触可塑性、神经元信号协调以及闭合视觉和运动关键期都至关重要。这些发现表明,这种形式的通信对于中枢神经系统正常发育和功能至关重要。尽管星形胶质细胞缝隙连接网络非常重要,但对其进行研究一直颇具挑战性。目前的方法,如切片电生理学,会破坏网络连接并因组织损伤而引入干扰因素。

2026年4月22日,纽约大学Moses V. Chao团队在Nature在线发表题为Astrocytes connect specific brain regions through plastic networks的研究论文,该研究开发了一种基于载体的方法,能够在清醒、活动的动物体内标记通过星形胶质细胞缝隙连接流动的分子,以克服这些限制。然后,研究人员使用全脑组织透明化技术来成像这些完整的三维星形胶质细胞网络。

利用星形胶质细胞网络示踪剂来可视化星形胶质细胞的缝隙连接通讯过程(图源自Nature

该研究发现,鼠脑中存在着多个星形胶质细胞网络。这些网络具有选择性地连接特定区域的特点,而非随意扩散,并且其大小和结构各不相同。该研究观察到局部网络局限于单个脑区,而长距离网络则能有效地将大脑的多个区域连接起来,跨越两个大脑半球,且往往呈现出不同于已知神经网络的模式。

该研究还证明,在感觉剥夺的情况下,成年鼠脑中的星形胶质细胞网络会发生结构重组。这些发现揭示了远距离脑区之间的一种通信模式,这种模式是由连接着缝隙连接的星形胶质细胞的可塑性网络所介导的。

总之,该研究首次在全脑尺度上,清晰揭示了另一类重要脑细胞——星形胶质细胞——所形成的复杂、结构化且具有可塑性的长距离通信网络。这项发现不仅挑战了“神经元是脑区间功能连接唯一媒介”的传统观点,更为理解大脑的整体运作机制开辟了全新的疆域。

参考消息:https://www.nature.com/articles/s41586-026-10426-6


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