综述：化学遗传学和光遗传学工具革新星形胶质细胞在记忆中的研究

这篇综述系统阐述了（光遗传学）optogenetics和（化学遗传学）chemogenetics工具如何通过时空特异性操控星形胶质细胞（astrocytes），揭示其在记忆编码、巩固和提取中的关键作用。重点探讨了Gq/Gi通路调控、三突触（tripartite synapse）功能及（长时程增强）LTP等机制，为神经胶质细胞研究提供了方法论突破。

　　

引言

记忆作为复杂的认知过程，涉及信息编码、存储和提取。传统研究聚焦神经元，近年发现星形胶质细胞通过三突触（pre/postsynaptic神经元+astrocyte processes）调控突触传递、可塑性及行为。这些细胞通过神经递质摄取、胶质递质释放和离子平衡维持，深刻影响神经环路动态，但其缺乏明确亚型分类的特性增加了研究难度。

光遗传学与化学遗传学操控

化学遗传学工具
通过设计受体（DREADDs）实现时空特异性操控：

• Gq通路激活（hM3Dq）：在CA1区增强NMDA依赖的LTP，促进近期恐惧记忆和T迷宫记忆；在杏仁核却抑制记忆提取，显示脑区特异性。
• Gi通路抑制（hM4Di）：CA1区激活损害远程恐惧记忆，通过减少CA1→ACC投射神经元招募；ACC区激活则通过抑制可塑性相关基因损害疼痛相关记忆，可被L-乳酸挽救。

光遗传学工具

• 非选择性通道（ChR2）：CA1区激活通过腺苷A1受体损害近期记忆，但体感皮层重复激活Gq通路（Opto-Gq）增强远程物体识别。
• 光控GPCRs：Opto-Gs在ACC区增强厌恶记忆，突显通路特异性差异。

未来方向

星形胶质细胞印迹
新兴证据表明，星形胶质细胞可形成功能印迹（engram）。NAc区奖励记忆和CA1区恐惧记忆中，特定星形胶质细胞群通过c-Fos和转录因子标记，其Gq通路激活可直接触发记忆提取。

活体成像技术

• 钙成像：BLA区星形胶质细胞Ca²⁺瞬变与冻结行为同步；海马区显示神经元-星形胶质细胞拮抗性活动，任务响应性Ca²⁺信号在mPFC-纹状体环路同步。
• 电压与谷氨酸成像：外周突触快速去极化抑制谷氨酸清除；iGluSnFR技术揭示THC通过腹侧海马星形胶质细胞损害空间记忆。

新型光学工具
光控RAC1调控细胞骨架重组，BLA区激活呈"倒U型"效应——偏离最佳水平均损害恐惧记忆，提示形态动态对功能的精确调控需求。

结论

星形胶质细胞通过多通路、跨脑区参与记忆调控，其工具开发（如Opto-GPCRs）与活体成像（Ca²⁺/电压）正推动该领域进入新维度。未来需整合亚细胞机制与网络动态，解析其在神经精神疾病中的治疗潜力。