长期以来，神经科学领域普遍接受一个核心概念：记忆印迹（engram）。研究人员认为，这些在学习过程中被激活、并在回忆时再次兴奋的神经元集群，是记忆在大脑中的物理载体。数十年来，科学家们通过实验证实，小群神经元在学习时会启动，经历持久的化学和结构变化，并在回忆时重新激活。这些被称为记忆印迹的神经元群，如今已被广泛认为是记忆在大脑中留下的物理痕迹。
然而，记忆的存储机制可能并非如此简单。西班牙卡哈尔神经科学中心的首席研究员Marta Navarrete指出，大脑中的记忆痕迹也涉及星形胶质细胞（astrocytes）。她和她的团队在今年早些时候发表于《自然评论-神经科学》（Nature Reviews Neuroscience）的一篇“观点”（Perspective）文章中，首次提出了“星形记忆印迹（astroengram）”的概念，并指出其在记忆研究中的重要性。Navarrete表示，此前没有人测试过星形胶质细胞是否能够直接存储记忆，而非仅仅提供记忆支持，因此其确切作用尚不明确。
星形胶质细胞在记忆研究中长期被忽视，部分原因在于其活跃性直到1990年的一项研究才被发现，且该领域的研究重心一直集中在神经元上。Navarrete解释说，当前所有理解大脑工作机制的工具都“与神经元细胞相关”，研究人员尚未能评估“是否存在其他类型的细胞”与这种高级脑功能相关。
波士顿大学心理学和脑科学助理教授Steve Ramirez认为，如果神经科学的先驱Ramón y Cajal和Camillo Golgi当初从星形胶质细胞开始研究，该领域或许会更早地关注其在记忆中的作用。尽管Ramirez本人曾通过重新激活特定神经元群来触发记忆回忆，但他现在认为星形胶质细胞也扮演着重要角色。“它们是独立的计算单元，处理着记忆的特定方面，”他说，“可能与神经元并行工作，发挥协同作用，甚至可能完全独立于神经元。”但他强调，这需要进一步的实验证明，关键在于“在何种条件下、何时以及为何”星形胶质细胞参与记忆。
Navarrete团队通过实验为“星形记忆印迹”提供了初步证据。他们首先标记了小鼠在学习过程中激活的星形胶质细胞。随后，利用AstroLight工具和氯氮平N-氧化物（clozapine N-oxide，一种能激活工程化受体的药物）重新激活这些星形胶质细胞。结果显示，小鼠对它们之前偏爱的分配器表现出更强的偏好。日本理化学研究所脑科学中心的团队负责人Jun Nagai（未参与Navarrete的研究）认为，这种重新激活表明星形胶质细胞“控制着记忆网络活动的提取能力”。当Navarrete团队随后沉默了同一组星形胶质细胞时，小鼠对分配器的访问变得更加均匀，这进一步支持了星形胶质细胞在记忆提取中的作用。
Navarrete还引用了贝勒医学院Benjamin Deneen团队的一项研究。该研究在恐惧条件反射过程中，追踪了海马星形胶质细胞中c-FOS基因的表达（c-FOS基因在近期活跃的细胞中会被激活）。当小鼠受到电击时，星形胶质细胞的c-FOS基因被激活。几天后，当研究人员在一个从未对小鼠进行过电击的房间里重新激活这些星形胶质细胞时，小鼠表现出僵直反应，仿佛重温了恐惧。
此外，她还提到了Nagai实验室2025年的一项研究。该研究在恐惧条件反射和记忆回忆过程中，追踪了大脑中星形胶质细胞c-FOS的表达。Nagai发现，单独的恐惧条件反射并不能激活星形胶质细胞的c-FOS，但它导致杏仁核中一部分星形胶质细胞的肾上腺素受体上调，从而使小鼠在第二天回到实验箱时更容易回忆起这段经历。只有在记忆回忆过程中，星形胶质细胞的c-FOS才会激增。
在上述两项研究中，对星形胶质细胞的操控都以与记忆相关的方式改变了动物的行为。Navarrete指出，她的工作符合经典记忆印迹的两个标准：重新激活星形胶质细胞足以改变行为，而沉默它们则会削弱行为。她因此认为，星形胶质细胞对于记忆是“必要且充分的”。
然而，Nagai也指出，这些实验表明神经元可以是记忆的“开/关”开关，但目前还没有实验证明星形胶质细胞也能做到这一点。不过，Nagai承认星形胶质细胞可能有助于控制神经元如何访问记忆，因为他的团队在回忆过程中识别并标记的星形胶质细胞群，有助于保持记忆在每次回忆时的一致性。
“星形记忆印迹”的争论还涉及一个问题，即是否将记忆与情绪状态混淆。蒙特利尔大学Ciaran Murphy-Royal团队的研究发现，敲除小鼠杏仁核中响应肾上腺素类应激信号的星形胶质细胞受体后，小鼠变得无所畏惧，它们会走到高架平台的边缘并向下张望。这至少表明动物对周围环境产生了新的情绪。Murphy-Royal认为，如果星形胶质细胞主要调节情绪状态，那么基于恐惧条件反射的研究可能会使问题复杂化。“如何将情绪状态与记忆本身区分开来，将是我们的挑战，”他说。他还指出，Nagai的星形胶质细胞研究中，钙信号反应的持续时间不超过两周，这对于构成终生记忆的星形胶质细胞而言可能太短。
不列颠哥伦比亚大学细胞与生理科学副教授Mark Cembrowski表示，Navarrete在“观点”文章中提出的“星形记忆印迹”概念，需要证明星形胶质细胞能够触发记忆回忆，并且在没有它们的情况下记忆回忆会中断。“如果能同时满足这两个条件，那么研究就取得了重大进展。”
当前研究面临的挑战还包括工具的局限性。化学遗传学和光遗传学工具虽然在神经元中表现良好，但在星形胶质细胞中的行为却不可预测。Ramirez指出，“一种工具在大脑中产生的结果，不一定能被另一种工具复制。”他解释说，化学遗传学、药物和光遗传学都有其自身的时间尺度和调节大脑的方式。
即使研究人员能够独立控制这两种细胞类型，信号的精确控制也是一个难题。Murphy-Royal说，神经元是相互连接的，激活一组神经元可能会波及邻近的神经元。这个问题在星形胶质细胞中可能更严重，因为它们通过缝隙连接（gap junctions）物理连接，允许钙信号从一个细胞传递到另一个细胞。实验者如果希望激活特定组的星形胶质细胞，其信号可能会泄漏到邻近细胞，从而污染实验结果。
然而，同时控制两种细胞类型的能力正在接近。布法罗大学生理学和生物物理学助理教授Dheeraj Roy表示，目前的工具已经足够成熟，研究人员可以将基因货物加载到工程化病毒中，实现90%到95%的星形胶质细胞特异性靶向，而不会意外影响周围的神经元。Roy原则上认为，研究人员现在可以在同一只小鼠中标记神经元和星形胶质细胞群，然后使用DREADDs技术（Designer Receptors Exclusively Activated by Designer Drugs，一种通过工程化病毒递送、由氯氮平N-氧化物激活的合成受体），在激活星形胶质细胞的同时沉默神经元，以测试星形胶质细胞是否能单独驱动记忆回忆。
但真正的挑战是如何精确捕捉细胞活动，而不是在数小时内进行。Navarrete为此开发了AstroLight工具，Nagai也在其2025年的研究中开发了iβARK工具来抑制星形胶质细胞信号。但Nagai指出，“iβARK在第一个靶向星形胶质细胞中永久表达”，这使得无法精确确定哪个时刻是关键。他认为，需要能够在睡眠期间或回忆之前沉默星形胶质细胞信号，并精确找到所需的时间点。
Nagai强调，未来的实验还需要确认神经元确实被沉默，星形胶质细胞的钙水平确实升高，并且需要跟踪行为超出通常的3到10分钟回忆窗口，以排除人为效应。Navarrete目前正在尝试这类工作——标记在学习过程中激活的星形胶质细胞，然后试图在回忆过程中将它们的活动与神经元活动区分开来。但她指出，目前缺乏纵向工具，“来跟踪相同的星形胶质细胞群数天或数周，并充分理解它们在记忆形成、存储和回忆中的作用。”
即便如此，Ramirez也提醒说，该领域的每个实验都有其局限性。“我们许多揭示记忆如何运作的扰动实验，”可能无法映射到记忆在正常大脑中实际发生的方式。尽管如此，Ramirez仍然认为“星形记忆印迹”的概念将在记忆神经科学中占据一席之地。
他坚定地表示：“我敢打赌，星形胶质细胞在记忆中扮演着因果角色，并且与我们所称的记忆印迹的一切都息息相关。”