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。

韩国基础科学研究院12月20日消息

“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”（cognitive flexibility）。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。

韩国基础科学研究院（Institute for Basic Science，IBS）认知与社会性研究中心的研究人员在 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。研究于近日发表在《生物精神病学》（Biological Psychiatry）杂志上。

研究于2021年10月20日发表在《Biological Psychiatry》（最新影响因子：13．382）杂志上

人们认为，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 的钙激活通道释放 D －丝氨酸。结合之前关于星形胶质细胞可以通过 Best1 释放谷氨酸的知识，D－丝氨酸和谷氨酸的共同释放表明，星形胶质细胞是 NMDAR 活性和突触可塑性的理想调节器。

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。

星形胶质细胞

在报告中，他们研究了 Best1 基因敲除（Best1 KO）小鼠模型，该模型由于 NMDAR 功能降低而缺乏异突触 LTD。在莫里斯水迷宫（Morris Water Maze）实验中，小鼠试图找到一个隐藏的平台，Best1 KO 小鼠在最初的学习过程中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 小鼠在记忆修改方面表现出问题。

有趣的是，在学习初期注射 D －丝氨酸改善 Best1 KO 小鼠 NMDAR 功能后，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。”他补充说，“希望这项研究将为如何减轻或治疗自闭症、精神分裂症和早期失智症的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。”

参考文献

Source：Institute for Basic Science

Star cells in the brain render memory flexible

Reference：

Wuhyun Koh， Mijeong Park， Ye Eun Chun， Jaekwang Lee， Hyun Soo Shim， Mingu Gordon Park， Sunpil Kim， Moonsun Sa， Jinhyeong Joo， Hyunji Kang， Soo－Jin Oh， Junsung Woo， Heejung Chun， Seung Eun Lee， Jinpyo Hong， Jiesi Feng， Yulong Li， Hoon Ryu， Jeiwon Cho， C． Justin Lee． Astrocytes Render Memory Flexible by Releasing D－Serine and Regulating NMDA Receptor Tone in the Hippocampus． Biological Psychiatry， 2021； DOI： 10．1016／j．biopsych．2021．10．012

免责声明

本公众号上的医疗信息仅作为信息资源提供与分享，不用于或依赖于任何诊断或治疗目的。此信息不应替代专业诊断或治疗。在做出任何医疗决定或有关特定医疗状况的指导之前，请咨询你的医生。