有些记忆会伴随我们多年，塑造我们从经验中学习和适应周围世界的方式。而有些记忆则很快消失，即使它们曾经显得很重要。尽管科学家长期以来一直在研究大脑中记忆是如何形成的，但对于是什么让某些记忆能够持久存在，人们知之甚少。
星形胶质细胞在海马体中密集分布，并积极支持长期记忆的维持。研究表明，星形胶质细胞积极调节与记忆相关的神经回路的稳定性，并且仅选择性刺激星形胶质细胞信号传导就能增强长期记忆的持久性。
由基础科学研究所(IBS)记忆与胶质科学中心的高宇贤博士领导的研究团队，与韩国脑科学研究所(KBRI)的研究人员合作，发现星形胶质细胞在这一过程中起着关键作用。星形胶质细胞是大脑中的星形细胞，传统上被认为只是神经元的支持细胞。发表在《自然·通讯》上的这项研究表明，这些细胞积极帮助决定记忆是否能够长期维持，揭示了一种支持长期记忆持久性的新机制。
几十年来，记忆研究主要集中在神经元上，因为神经元在整个大脑中处理和传递信息。虽然科学家在理解记忆最初如何形成方面取得了重大进展，但随时间推移保存记忆的生物过程仍未被充分理解。持久记忆对于学习、积累经验和正常认知功能至关重要，因此了解大脑在学习后如何稳定记忆非常重要。
与持久性相关的星形胶质细胞蛋白
研究人员确定了一种名为ankyrin-2 (Ank2)的蛋白质，它在星形胶质细胞中高度表达，是记忆持久性的关键调节因子。为了确定星形胶质细胞是否直接有助于长期记忆的维持，他们开发了星形胶质细胞中选择性移除Ank2的小鼠模型。尽管这些小鼠在学习后立即表现出正常的运动能力、类似焦虑的行为、社交能力和近期记忆，但两周后它们的远程记忆明显受损。
这些发现表明，形成记忆和随时间维持记忆依赖于不同的生物机制，扩展了长期以来以神经元为中心的记忆存储理解。
海马体星形胶质细胞通过Ankyrin-2 (Ank2)依赖的信号通路调节记忆持久性。
星形胶质细胞如何巩固记忆回路
研究人员进一步发现，缺乏Ank2的星形胶质细胞发育出更简单的细胞结构，并与附近的专业记忆痕迹神经元(即存储特定记忆的神经元)形成明显更少的物理接触。这些依赖学习的接触被认为有助于稳定长期保存记忆的神经回路。
此外，与长期记忆广泛相关的细胞过程——长时程增强作用(LTP)的维持受到选择性损害，而正常的突触传递保持完整。这些发现共同表明，星形胶质细胞积极帮助稳定保存记忆所需的神经回路，即使在记忆形成很久之后。
光触发信号增强远程回忆
研究团队接下来在分子水平上研究了Ank2如何支持这一过程。他们发现，Ank2对于通过星形胶质细胞的TrkB.T1受体和IP3R2介导的钙信号传导的脑源性神经营养因子(BDNF)信号传导是必需的。当缺乏Ank2时，钙信号减弱，星形胶质细胞无法进行正常的结构重塑，维持与记忆编码神经元接触的能力受损。
研究人员进一步证明，海马体BDNF输注通常能增强长期记忆持久性，但当星形胶质细胞Ank2被删除时，这种效果消失，表明Ank2对BDNF依赖的记忆稳定至关重要。
为了确定仅星形胶质细胞BDNF信号传导是否足以增强记忆，研究团队开发了一种新的光遗传学工具Opto-T1，它使用光选择性激活星形胶质细胞中的TrkB.T1信号传导。该通路的激活促进了星形胶质细胞重塑，维持了长时程增强作用，并显著增强了远程记忆，而不影响近期记忆。这些实验证明，选择性刺激星形胶质细胞足以增强记忆持久性，将星形胶质细胞确定为长期记忆的主动调节者，而非被动支持者。
与脑部疾病的更广泛联系
"我们的研究发现表明，星形胶质细胞不是被动的支持细胞，而是决定记忆能持续多久的主动调节者，"该研究的通讯作者高宇贤说。"通过确定Ank2是星形胶质细胞重塑和BDNF信号传导的关键调节因子，我们发现了一种帮助稳定长期记忆的新机制，为理解和潜在治疗记忆障碍开辟了新途径。"
除了推进我们对记忆的理解外，这些发现还表明，星形胶质细胞功能障碍可能与认知能力下降和涉及记忆受损的神经系统疾病有关。由于Ank2也与自闭症谱系障碍、智力障碍和癫痫有关，研究人员认为，这项研究为理解星形胶质细胞如何调节长期记忆并导致神经系统疾病提供了一个新框架。
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