為了創(chuàng)造新的記憶，我們的腦細(xì)胞必須首先找到彼此。小突起從神經(jīng)元的長(zhǎng)枝觸角末端萌發(fā)，將神經(jīng)元對(duì)接在一起，使其可以說(shuō)話。這些細(xì)胞震顫的端口——被稱為突觸，以萬(wàn)億的數(shù)量遍布整個(gè)大腦——使我們能夠代表新的知識(shí)。但科學(xué)家們?nèi)栽谘芯窟@些聯(lián)系是如何形成的，以應(yīng)對(duì)新的經(jīng)驗(yàn)和信息?，F(xiàn)在，舊金山加州大學(xué)威爾神經(jīng)科學(xué)研究所的科學(xué)家們研究發(fā)現(xiàn)了一種驚人的新方法，可以幫助大腦的免疫細(xì)胞發(fā)揮作用。
近年來(lái)，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，大腦特異性免疫細(xì)胞(稱為小膠質(zhì)細(xì)胞)可以幫助消除神經(jīng)元之間不必要的聯(lián)系，可能是通過(guò)吞噬突觸并將其分解。然而，這項(xiàng)發(fā)表在2020年7月1日《細(xì)胞》雜志上的新研究發(fā)現(xiàn)，小膠質(zhì)細(xì)胞也可以做相反的事情——切斷細(xì)胞之間密集的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，清理空間，讓神經(jīng)元可以找到彼此，形成新的突觸。研究人員表示，繼續(xù)研究小膠質(zhì)細(xì)胞的這一新作用可能最終會(huì)為某些記憶障礙帶來(lái)新的治療靶點(diǎn)。
神經(jīng)元生活在蛋白質(zhì)等分子的膠體網(wǎng)絡(luò)中，有助于維持大腦的三維結(jié)構(gòu)。這種支架，統(tǒng)稱為細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)，長(zhǎng)期以來(lái)一直是神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的事后想法。幾十年來(lái)，研究人員一直專注于神經(jīng)元。最近，支持神經(jīng)元的細(xì)胞很大程度上認(rèn)為細(xì)胞外基質(zhì)并不重要。
但神經(jīng)生物學(xué)家開(kāi)始意識(shí)到，構(gòu)成大腦約20%的ECM實(shí)際上在學(xué)習(xí)和記憶等重要過(guò)程中發(fā)揮作用。比如在大腦發(fā)育的某個(gè)時(shí)刻，鞏固的ECM似乎阻止了嬰兒新神經(jīng)元連接的快速變化，似乎將大腦的優(yōu)先級(jí)從對(duì)周圍新世界適應(yīng)性強(qiáng)的新方向轉(zhuǎn)移，隨著時(shí)間的推移，知識(shí)保持得更加穩(wěn)定?？茖W(xué)家們還想知道細(xì)胞外基質(zhì)在晚年的硬化是否與衰老引起的記憶挑戰(zhàn)相對(duì)應(yīng)。
這項(xiàng)研究的第一作者，加州大學(xué)舊金山分校的生物醫(yī)學(xué)研究生菲阮說(shuō)：“細(xì)胞外基質(zhì)總是存在的?！薄叭欢?，一定有人研究過(guò)這個(gè)?！?
Nguyen和他的顧問(wèn)，舊金山加州大學(xué)精神病學(xué)和行為科學(xué)系副教授Anna Molofsky博士，通過(guò)實(shí)驗(yàn)首次發(fā)現(xiàn)ECM對(duì)研究海馬體非常重要，海馬體是學(xué)習(xí)和記憶的關(guān)鍵大腦結(jié)構(gòu)。產(chǎn)生了意想不到的結(jié)果。知道小膠質(zhì)細(xì)胞會(huì)破壞過(guò)時(shí)的突觸，他們希望破壞小膠質(zhì)細(xì)胞的功能會(huì)導(dǎo)致海馬區(qū)突觸數(shù)量急劇增加。相反，突觸數(shù)量減少。他們以為會(huì)在小膠質(zhì)細(xì)胞的胃中發(fā)現(xiàn)一些分解的突觸，但發(fā)現(xiàn)了一些細(xì)胞外基質(zhì)。
莫洛夫斯基說(shuō)：“在這種情況下，小膠質(zhì)細(xì)胞吃的東西與我們預(yù)期的不同?！?它們正在吞噬突觸周圍的空間——清除障礙以幫助形成新的突觸."
研究發(fā)現(xiàn)，小膠質(zhì)細(xì)胞在開(kāi)始發(fā)揮功能之前會(huì)等待神經(jīng)元發(fā)出的信號(hào)，這是一種叫做IL-33的免疫分子，表明新突觸形成的時(shí)間到了。當(dāng)研究人員使用遺傳工具來(lái)阻止這種信號(hào)時(shí)，小膠質(zhì)細(xì)胞無(wú)法履行其ECM切碎職責(zé)，這導(dǎo)致小鼠大腦神經(jīng)元之間的新連接減少，并使小鼠難以長(zhǎng)時(shí)間記住一些細(xì)節(jié)。當(dāng)研究人員改變以提高白細(xì)胞介素-33信號(hào)水平時(shí)，新突觸的數(shù)量增加了。在老年小鼠中，大腦老化已經(jīng)減緩了新連接的形成，增加白細(xì)胞介素-33有助于將新突觸的數(shù)量推向更年輕的水平。
這項(xiàng)研究的合著者、精神病學(xué)副教授Mazen Kheirbek博士說(shuō)，這項(xiàng)研究對(duì)于理解(也許是一天的治療)我們?cè)谂c年齡相關(guān)的疾病(如阿爾茨海默病)中遇到的各種記憶問(wèn)題可能非常重要，這些問(wèn)題涉及情緒和情緒回路。但是這些發(fā)現(xiàn)對(duì)于某些類型的情緒記憶問(wèn)題可能也很重要，這些問(wèn)題有時(shí)會(huì)發(fā)生在焦慮相關(guān)疾病中。
為了確定白細(xì)胞介素-33的變化如何影響記憶，研究人員教老鼠區(qū)分焦慮誘導(dǎo)盒(老鼠在其中受到輕微的腳震)和中性盒。一個(gè)月后，正常老鼠在休克相關(guān)的盒子里比在中性盒子里表現(xiàn)出更多的恐懼。然而，白細(xì)胞介素-33受損的小鼠在兩個(gè)盒子中都表現(xiàn)出高度恐懼，這表明它們已經(jīng)失去了確定何時(shí)害怕和何時(shí)安全所需的精確記憶。
Kheirbek將這種過(guò)于普遍的反應(yīng)與夜間在停車場(chǎng)被搶劫可能造成的創(chuàng)傷所導(dǎo)致的恐懼進(jìn)行了比較。有些人可能無(wú)法區(qū)分那種可怕的記憶和新的、威脅較小的經(jīng)歷，但會(huì)有一種普遍的恐懼，這使得他們很難隨時(shí)進(jìn)入任何停車場(chǎng)。他說(shuō)：“在很多焦慮癥，尤其是創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙中，缺乏這種擁有非常準(zhǔn)確的情緒記憶的能力。”“這是一種過(guò)度普遍的恐懼，實(shí)際上會(huì)干擾你的生活?！?
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