根据一项针对小鼠的新研究，长期以来被认为在脑功能中扮演次要角色的细胞建立了自己的远距离连接。这些通路似乎以此前未被绘制的方式连接了远距离区域。这项题为"星形胶质细胞通过可塑性网络连接特定脑区"的研究发表在《自然》杂志上。
专家通常将大脑描述为一个神经细胞（神经元）网络，神经元之间相互发送信号来传递信息。这些神经元由另一种脑细胞维持，即星形胶质细胞，它们呈星形，负责运送营养物质并清除废物。
星形胶质细胞成为主角
由纽约大学朗格尼医学中心研究人员领导的这项研究揭示，与神经元类似，星形胶质细胞也形成了有组织的网络，使它们能够与大脑中其他特定的星形胶质细胞进行通信，而不仅仅是发送局部的、泛化的信号。在某些情况下，这些通路连接了此前尚未被神经元连接的区域。
"一个多世纪以来，神经科学家一直认为神经元是大脑中的主要角色，"该研究的主要作者梅丽莎·库珀博士说。"然而，我们的发现表明，通常被视为仅仅是支持细胞的星形胶质细胞，也在运行它们自己广泛的信号通路，为脑区如何保持连接增添了另一层机制。"
在早期工作中，库珀博士报告称，在青光眼（一种视觉神经退行性疾病）的小鼠模型中，星形胶质细胞可以将资源从健康神经元周围的星形胶质细胞重新分配到受损神经元。然而，研究团队无法确定这种支持细胞网络是否延伸到整个大脑。
库珀博士是纽约大学格罗斯曼医学院神经科学系的博士后研究员，她表示，这项最新研究首次绘制了由星形胶质细胞构建的活跃的全脑通信网络，并表明这些通路具有高度特异性。
绘制网络的新工具
研究结果依赖于一种定制的追踪工具，该工具使研究团队能够比以往方法更详细地追踪细胞的连接。
在研究中，研究人员使用一种无害病毒将"网络追踪剂"输送到实验室小鼠选定脑区域的星形胶质细胞中。当分子通过称为缝隙连接的微小通道（连接一个星形胶质细胞到另一个）时，这些追踪剂会标记小分子，使研究团队能够看到哪些细胞属于同一信号通路。
然后，科学家们使小鼠的大脑变得透明，并使用专门的显微镜捕捉每个标记的星形胶质细胞的三维图像。通过对数百只小鼠进行此操作，他们能够绘制跨越脑区域的星形胶质细胞网络。追踪工具和大脑清除方法被设计为相对低成本且易于复制，因此其他实验室可以使用它们来研究许多脑疾病中的网络。
在研究的另一部分，团队评估了经过基因工程改造、其星形胶质细胞缺乏缝隙连接的小鼠。通信网络大部分消失，这表明这些通路是活跃的，并依赖于这些物理桥梁。
动态变化的网络可能意味着什么
"通过挑战我们对大脑如何进行远距离通信的理解，我们的结果可能为大脑如何发育、衰老以及在阿尔茨海默病和帕金森病等疾病中的行为提供新的见解，"该研究的共同资深作者Shane A. Liddelow博士说。Liddelow博士是纽约大学格罗斯曼医学院神经科学和眼科系的副教授。
另一项关键发现是星形胶质细胞网络是动态的。当研究团队修剪小鼠脸部一侧的胡须时，处理胡须触觉的区域的一个通路变小并与不同的星形胶质细胞伙伴重新连接。
"星形胶质细胞网络在感觉信号丧失后缩小并重新路由的事实表明它们可能由经验塑造，"该研究的共同资深作者Moses V. Chao博士说。"这也提出了可能性，即我们每个人都有某种程度上独特的连接模式，这些模式是由我们的大脑所学习和经历的塑造而成的，"Chao博士补充道，他是纽约大学格罗斯曼医学院细胞生物学、神经科学和精神病学系的教授。
作者计划研究哪些分子通过这些网络移动，并将他们的追踪工具应用于脑部疾病的模型。Chao博士说，他们还希望研究这些网络在发育和衰老过程中如何变化。
Liddelow博士强调，虽然缝隙连接和星形胶质细胞在人类中存在，但尚不清楚这些网络是否以与小鼠相同的方式连接相同区域。
出版详情
《星形胶质细胞通过可塑性网络连接特定脑区》，《自然》(2026)。DOI: 10.1038/s41586-026-10426-6
期刊信息：《自然》
关键医学概念
星形胶质细胞、缝隙连接、神经元、青光眼
临床类别
神经学
提供方：纽约大学朗格尼医学中心
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