大脑灵不灵活，就看星形细胞

大脑中的星形细胞使记忆变得灵活。海马星形胶质细胞协同释放D-丝氨酸和谷氨酸，调节突触可塑性和认知灵活性。

　　

   

   

海马星形胶质细胞中钙离子的增加通过Best1诱导D-丝氨酸和谷氨酸的共同释放。CA3神经元释放谷氨酸可通过激活LC端突触前AMPAR诱导局部去甲肾上腺素释放。星形胶质细胞增加NMDAR张力，这对附近突触的同突触和异突触长期抑制(LTD)很重要。

资料来源:基础科学研究所

“衡量智力的标准是改变的能力。”——阿尔伯特·爱因斯坦

由于我们生活在一个动态变化的环境中，我们的大脑不仅要学习新事物，还要修改现有的记忆，这一点很重要。这通常被称为“认知灵活性”。如果没有这种能力，我们就无法适应变化了的环境，而且很容易因为仅仅依靠过去的记忆而做出错误的选择。

韩国大田基础科学研究所(IBS)认知与社会中心的研究人员在C. Justin LEE的领导下报告称，大脑中的星形细胞调节认知灵活性。具体来说，他们发现星形胶质细胞同时调节和整合附近突触可塑性的能力对促进认知灵活性很重要。

据认为，在自闭症、精神分裂症和阿尔茨海默病的早期阶段，大脑障碍患者的认知灵活性较低是由N-甲基-D-天冬氨酸受体(NMDARs)功能降低引起的。虽然NMDARs是突触可塑性的重要受体，并被许多激动剂和共激动剂激活，但其中一种共激动剂D-丝氨酸的来源一直存在争议。通过星形胶质细胞特异性基因调控，研究人员发现星形胶质细胞实际上可以合成d -丝氨酸，并通过名为Best1的钙活化通道释放D-丝氨酸。结合前人已知星形胶质细胞通过Best1释放谷氨酸，D-丝氨酸和谷氨酸的共同释放表明星形胶质细胞是理想的NMDAR活性和突触可塑性调节因子。

特别是，研究人员发现，异突触长期抑制(LTD)是一种由星形胶质细胞介导的现象，在附近的突触变得活跃时，不活跃的突触变弱，对认知灵活性至关重要。

“由于每个星形胶质细胞与超过10万个突触接触，星形胶质细胞可以控制多个突触，并同时整合突触可塑性，”该研究的第一作者KOH Wuhyun说。

在该报告中，他们研究了因NMDARs张力降低而缺乏异突触性LTD的Best1敲除(Best1KO)小鼠模型。在Morris水迷宫实验中，小鼠试图找到一个隐藏的平台，Best1 KO小鼠在初始学习阶段的表现与野生型小鼠相似。然而，当平台被转移到另一侧时，Best1 KO小鼠出现了内存修改问题。

有趣的是，在学习初期注射D-丝氨酸改善Best1 KO小鼠NMDARs张力后，在随后的实验中恢复了记忆修改问题。这一发现表明，记忆灵活性是由最初的学习时间决定的，这与之前提出的只有在需要记忆修改时才会发生突触可塑性的理论不同。

此外，研究人员发现去甲肾上腺素及其受体α1-AR可以激活星形胶质细胞，并导致D-丝氨酸和谷氨酸的共同释放。这意味着记忆的灵活性可以由学习期间的集中程度和唤醒程度决定。

C. Justin LEE表示:“以前的研究主要集中在特定的突触对刺激的变化上。在学习过程中，一个突触的变化会引起附近突触的变化，这一现象的发现表明，找出其他突触发生了什么，对于理解学习和记忆形成的机制很重要。希望这项研究将为如何减轻或治疗自闭症、精神分裂症和早期痴呆症状提供有价值的见解，这些症状被认为会降低认知灵活性。”

杂志

生物精神病学

DOI

10.1016 / j.biopsych.2021.10.012

方法的研究

实验研究

研究的主题

动物

文章标题

Astrocytes render memory flexible by releasing D-serine and regulating NMDAR tone in the hippocampus