细胞显示独特的活动模式

人们体验世界的方式发生由于复杂的和复杂的大脑神经元之间的相互作用。现在,一项研究,发表在2022年2月9日科学的进步,表明astrocytes-star-shaped non-neuronal细胞处理信息的脑子可能也起着重要的作用,甚至记忆。

使用先进的成像和分析技术,研究人员从冲绳科技研究所的研究生院(OIST)记录信号在单星形胶质细胞在一个前所未有的水平的细节和速度在老鼠的大脑清醒。

他们的发现,其中包括超高速信号与神经元和信号活动,对应于不同的行为模式,表明,星形胶质细胞可能扮演着重要的角色在我们大脑的许多功能,包括我们如何思考,行动,和学习。

“如果这些影响是真的,它将从根本上改变我们如何看待神经科学,和大脑的工作方式,”第一作者列奥尼达乔治奥博士说,一位前博士生在OIST光学神经成像单元。

当我们想象我们的大脑,我们通常想象一个杂乱无章的长,平衡神经发送电信号彼此在不同的大脑区域。但神经元只占一半的大脑细胞。塞进所有的剩余空间杂乱的神经元之间的许多其他类型的脑细胞,包括星形胶质细胞。

”相比,神经元,星形胶质细胞得到了很少的关注。人们认为星形胶质细胞只是辅助细胞,为神经元提供营养和消除他们的浪费,”贝恩德•库恩教授说,资深作者、光学神经成像单元。

但近年来,有越来越多的证据表明,星形胶质细胞可以听化学突触神经元之间发送的消息,和可以应对自己的信号,提供额外的复杂性我们的大脑如何接收和响应信息。

不过,以前检测到的信号在星形胶质细胞慢大约十倍比神经元信号,因此科学家们相信信息处理的细胞太慢。

然而,通过开发一个新的工具箱,让清醒小鼠对星形胶质细胞的研究活动以前所未有的细节,研究人员首次在OIST显示,星形胶质细胞体内产生信号是一样快的神经元,持久的少于300毫秒。

他们的工具包依靠新的发现:病毒经常用于基因治疗可以“跳”的神经元星形胶质细胞连接。科学家们使用了一种腺相关病毒包含基因使感染细胞发出荧光。荧光强度的增加存在calcium-an活细胞内信号活动的重要指标。

一旦标记,研究小组能够使用一个强大的、自制的显微镜定位和图像一个星形胶质细胞,在多个天一次长达一个小时,当鼠标在清醒和移动。

科学家使用一种高级计算机程序分析记录图像,允许他们检测从未超高速闪光的钙信号,以公正的方式和评估信号模式。

他们发现,感官刺激,通过挠胡须,导致很少的钙信号,而某些行为,像跑步或散步,导致高水平的活动。

科学家们还发现有某些地区在星形胶质细胞,或热点,更高水平的活动。

“这些热点地图就像指纹以供特定的行为,他们是稳定的随着时间的推移,保持相同的日子,在一段时间内和独特的星形胶质细胞博士说,“乔治奥。

更令人惊讶的是,这个团队注意到,不同的行为与独特的热点模式。

“所以当鼠标是休息,你看到一个模式。然后当鼠标运行时,你看到一个不同的模式”,库恩教授说。

库恩教授提出的一个假设是,这些热点地图可以代表内存engrams-a模式,代表一个特定的行为或记忆。不同神经元网络是活跃在特定的行为或学习和回忆信息,也可以改变附近的星形胶质细胞的活性。内存记忆印痕仍理论,和极具争议,他承认。

“我们仍然不知道如何存储在记忆大脑,但这是让人难以想象的是,它可能包括星形胶质细胞,”他说。“可能好得令人难以置信,但这是一个激动人心的假说跟进。”