塔夫茨大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種以前未知的星形膠質(zhì)細(xì)胞所執(zhí)行的功能，這種類型的細(xì)胞占大腦中所有細(xì)胞的近一半。據(jù)研究人員稱，在小鼠身上發(fā)現(xiàn)被稱為星形膠質(zhì)細(xì)胞的新功能，為神經(jīng)科學(xué)研究開辟了一條全新的途徑，可能導(dǎo)致對(duì)各種疾病的治療，從癲癇到阿爾茨海默病到創(chuàng)傷性腦損傷。

這一切都?xì)w結(jié)為星形膠質(zhì)細(xì)胞如何與神經(jīng)元互動(dòng)，神經(jīng)元是大腦和神經(jīng)系統(tǒng)的基本細(xì)胞，接收來自外部世界的輸入。通過一套復(fù)雜的電和化學(xué)信號(hào)，神經(jīng)元在大腦的不同區(qū)域之間以及大腦和神經(jīng)系統(tǒng)的其他部分之間傳遞信息。

直到現(xiàn)在，科學(xué)家們認(rèn)為星形膠質(zhì)細(xì)胞是重要的。星形膠質(zhì)細(xì)胞“指導(dǎo)”軸突的生長(zhǎng)，軸突是神經(jīng)元細(xì)長(zhǎng)的突起，用于傳導(dǎo)電脈沖。它們還控制著神經(jīng)遞質(zhì)，這些化學(xué)物質(zhì)使整個(gè)大腦和神經(jīng)系統(tǒng)的電信號(hào)得以傳遞。此外，星形膠質(zhì)細(xì)胞建立血腦屏障，并對(duì)傷害作出反應(yīng)。

但它們似乎并不像所有重要的神經(jīng)元那樣具有電活性，直到現(xiàn)在。

根據(jù)4月28日發(fā)表在《自然神經(jīng)科學(xué)》上一篇論文，通訊作者、塔夫茨大學(xué)醫(yī)學(xué)院和生物醫(yī)學(xué)研究生院的神經(jīng)科學(xué)副教授Chris Dulla說：“星形膠質(zhì)細(xì)胞的電活動(dòng)改變了神經(jīng)元的功能。我們發(fā)現(xiàn)了一種大腦中兩個(gè)最重要的細(xì)胞相互'交談’的新方式。由于對(duì)大腦如何工作有太多的未知，發(fā)現(xiàn)控制大腦功能的新的基本過程是開發(fā)神經(jīng)系統(tǒng)疾病新療法的關(guān)鍵?！?/p>

除了Dulla和主要作者M(jìn)oritz Armbruster之外，該研究的其他作者包括塔夫茨大學(xué)醫(yī)學(xué)院的Saptarnab Naskar、Mary Sommer、Elliot Kim和Philip G. Haydon；塔夫茨生物醫(yī)學(xué)研究生院細(xì)胞、分子和發(fā)育生物學(xué)項(xiàng)目的Jacqueline P. Garcia；以及其他機(jī)構(gòu)的研究人員。

為了做出這一發(fā)現(xiàn)，該團(tuán)隊(duì)使用了全新的技術(shù)來設(shè)計(jì)一種技術(shù)，使他們能夠看到并研究腦細(xì)胞相互作用的電特性，而這在以前是無法觀察到的。

“有了這些新工具，我們基本上發(fā)現(xiàn)了生物學(xué)的全新方面，”醫(yī)學(xué)院神經(jīng)科學(xué)研究副教授Armbruster說?！半S著更好的工具的出現(xiàn)--例如，新的熒光傳感器正在不斷開發(fā)--我們將更好地了解我們以前甚至沒有想到的事情?！?/p>

“新技術(shù)用光來成像電活動(dòng)，”Dulla解釋說?！吧窠?jīng)元的電活動(dòng)非?；钴S，新技術(shù)使我們能夠看到星形膠質(zhì)細(xì)胞的電活動(dòng)也是如此?！?/p>

Dulla將星形膠質(zhì)細(xì)胞描述為“確保大腦中一切正常，如果出了問題，如果有傷害或病毒感染，它們會(huì)檢測(cè)到它，試圖做出反應(yīng)，然后試圖保護(hù)大腦免受傷害。我們接下來要做的是確定當(dāng)這些侮辱發(fā)生時(shí)，星形膠質(zhì)細(xì)胞如何變化”。

神經(jīng)元之間的“交流”是通過釋放稱為神經(jīng)遞質(zhì)的化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行的?？茖W(xué)家們知道，星形膠質(zhì)細(xì)胞控制著神經(jīng)遞質(zhì)，幫助確保神經(jīng)元保持健康和活躍。但新研究顯示，神經(jīng)元也會(huì)釋放鉀離子，從而改變星形膠質(zhì)細(xì)胞的電活動(dòng)以及它控制神經(jīng)遞質(zhì)的方式。

“因此，神經(jīng)元正在控制星形膠質(zhì)細(xì)胞正在做什么，它們來回'溝通’?！彼f：“神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細(xì)胞以一種以前不知道的方式相互'交談’。”

星形膠質(zhì)細(xì)胞-神經(jīng)元串?dāng)_的發(fā)現(xiàn)提出了許多問題，即在大腦病理以及學(xué)習(xí)和記憶的發(fā)展中，相互作用是如何發(fā)揮作用的。他說：“這讓我們重新思考星形細(xì)胞所做的一切，以及星形膠質(zhì)細(xì)胞具有電活性這一事實(shí)如何可能影響到廣泛的神經(jīng)系統(tǒng)疾病?！?/p>

例如，在阿爾茨海默病中，星形膠質(zhì)細(xì)胞不控制神經(jīng)遞質(zhì)，盡管那是它們的基本工作，Dulla解釋說。創(chuàng)傷性腦損傷和癲癇也會(huì)出現(xiàn)類似問題。多年來，科學(xué)家們認(rèn)為也許問題是由一種蛋白質(zhì)的缺失造成的，或者是由一種突變導(dǎo)致蛋白質(zhì)不能發(fā)揮作用。

Armbruster說：“細(xì)胞外鉀在大腦中的堆積，已經(jīng)被假設(shè)為是導(dǎo)致癲癇和偏頭痛病癥的原因。這項(xiàng)新研究使我們更好地了解星形膠質(zhì)細(xì)胞如何清除這種積聚并幫助維持興奮的平衡。”

研究人員現(xiàn)在正在篩選現(xiàn)有的藥物，看看它們是否能夠操縱神經(jīng)元-星形細(xì)胞的相互作用?！巴ㄟ^這樣做，我們是否有一天可以幫助人們更快、更好地學(xué)習(xí)？我們能否在腦損傷發(fā)生時(shí)修復(fù)它？”Dulla問道。

用于這一發(fā)現(xiàn)的新技術(shù)不僅開辟了思考星形膠質(zhì)細(xì)胞活動(dòng)的新途徑，還為通過大腦進(jìn)行活動(dòng)成像提供了新方法。在此之前，沒有辦法對(duì)大腦中的鉀活動(dòng)進(jìn)行成像，例如，或者研究鉀如何參與睡眠、新陳代謝或大腦中的損傷和感染。

他說：“我們正在把這些工具交給其他實(shí)驗(yàn)室，這樣他們就可以使用同樣的檢測(cè)方法和技術(shù)來研究他們感興趣的問題。科學(xué)家們正在獲得研究頭痛、呼吸、發(fā)育障礙和廣泛的不同神經(jīng)系統(tǒng)疾病的工具?！?/p>