导语：脑内驻留的巨噬细胞——小胶质细胞，被认为在突触的精炼和成熟中起着积极作用，影响可塑性和环路水平的连接。本研究表明，先前归因于小胶质细胞的几种神经发育过程可以在没有它们的情况下进行。通过使用一种遗传修饰的、缺乏小胶质细胞的小鼠，研究发现海马CA1区和体感皮层中，在小胶质细胞已被认为起作用的阶段，其内在特性、突触数量和突触成熟基本正常。清醒行为动物中的癫痫易感性和海马-前额叶皮层一致性（在缺乏小胶质细胞富集基因的小鼠中这些过程被破坏）也正常。同样，输入到外侧膝状核的眼特异性分离在小胶质细胞缺失的情况下也正常进行。对神经元和星形胶质细胞的单细胞和单核转录组分析未发现小胶质细胞缺失引起的任何实质性扰动。因此，大脑具有显著的适应性，能够在没有小胶质细胞的情况下执行发育性突触精炼、成熟和连接。
小胶质细胞：突触“园丁”还是“可有可无”的旁观者？
小胶质细胞是中枢神经系统的驻留免疫细胞，长期以来被认为在发育过程中通过“突触修剪”来消除不必要的突触，从而精炼神经环路。这一观点主要基于使用CX3CR1、CR3、TREM2等基因敲除小鼠或CSF1R抑制剂PLX5622清除小胶质细胞的研究，这些研究观察到突触数量增加、环路功能异常等表型。
然而，这些方法存在局限性：基因敲除可能影响其他细胞类型，而PLX5622也影响外周巨噬细胞和淋巴细胞。本研究采用了一种更干净的遗传模型——Csf1r∆FIRE/∆FIRE小鼠，该小鼠特异性缺乏小胶质细胞（但保留其他脑内巨噬细胞和外周单核细胞），且无其他发育缺陷，从而可以直接测试小胶质细胞在脑发育中的必要性。
核心发现：大脑的惊人可塑性——没有“园丁”，花园依然繁茂
1. 海马CA1区突触发育与可塑性正常
在Csf1r∆FIRE/∆FIRE小鼠中，通过免疫组化、共聚焦和STED超分辨显微镜、电生理记录等多种手段，研究发现：
- 树突棘密度和形态：在P14和P28，CA1锥体神经元的树突棘密度、长度、头宽、颈长均无显著差异。
- 基础突触传递：微小兴奋性突触后电流的频率和幅度无变化。
- 突触成熟与可塑性：AMPA/NMDA受体比率、NMDA受体动力学、长时程增强和长时程抑制均正常。
- 神经元内在特性：放电频率-电流曲线、静息膜电位、输入电阻、基强度、动作电位阈值等均无差异。
这些结果直接挑战了先前认为小胶质细胞通过CX3CR1信号调节CA1区突触数量的结论。
2. 外侧膝状体眼特异性投射分离正常
经典理论认为，小胶质细胞通过补体系统（C1q、C3）介导外侧膝状体中来自双眼的输入纤维的分离。然而，在Csf1r∆FIRE/∆FIRE小鼠（其脑内C1qa、C1qb、C1qc mRNA下调>95%）中，眼特异性分离完全正常。这表明，即使在没有小胶质细胞和补体信号的情况下，这一关键的发育精炼过程仍能完美进行。
3. 桶状皮层发育基本正常
在体感皮层桶状区，小胶质细胞被认为参与丘脑-皮层突触的成熟和环路 patterning。但在Csf1r∆FIRE/∆FIRE小鼠中：
- 桶状结构的解剖学组织正常。
- 兴奋性和抑制性突触传递（频率和幅度）正常。
- AMPA/NMDA比率正常，仅在P14时NMDA受体动力学有轻微加快，但到P42时恢复正常。
- 神经元内在特性正常。
唯一的轻微差异是NMDA受体衰减时间常数在P14时略低，但这并未影响整体突触功能或环路组织。
4. 单细胞转录组显示神经元无显著变化
通过单核RNA测序分析P14新皮层的兴奋性和抑制性神经元，发现Csf1r∆FIRE/∆FIRE与野生型小鼠的神经元聚类完全重叠，且未检测到任何显著差异表达的基因（考虑性别因素后亦然）。这表明，在转录水平上，神经元的发育程序未因小胶质细胞缺失而改变。
5. 星形胶质细胞有轻微反应，但无补偿性突触吞噬增加
星形胶质细胞也可能参与突触吞噬。研究发现，在Csf1r∆FIRE/∆FIRE小鼠中，星形胶质细胞有轻微的反应性（GFAP表达略有增加），但并未检测到突触物质（突触素）被星形胶质细胞吞噬的增加。单细胞RNA测序也显示星形胶质细胞转录组变化极小（仅10个基因差异表达）。因此，没有证据表明星形胶质细胞在功能上补偿了小胶质细胞的缺失。
6. 行为与网络功能正常
- 癫痫易感性：戊四氮诱导的癫痫发作潜伏期和持续时间在两组间无差异。
- 长程功能连接：清醒小鼠在虚拟现实环境中探索时，海马与前额叶皮层之间的局部场电位一致性（theta、beta、gamma频段）均无差异。
这表明，缺乏小胶质细胞并不影响脑内长距离环路的协调活动。
结论与意义：对“小胶质细胞中心”发育观的必要修正
这项研究对当前流行的“小胶质细胞是突触修剪和环路精炼的必要驱动者”的观点提出了强有力的挑战。
- 概念突破：证明了大脑发育具有惊人的稳健性和可塑性。即使完全缺乏小胶质细胞这一被认为关键的“园丁”，突触的正常发育、成熟和精炼仍然可以发生。这提示存在冗余的、细胞自主的或由其他细胞类型（如星形胶质细胞，尽管未检测到补偿）介导的机制，足以确保正常发育。
- 方法学警示：该研究强调了使用更特异的遗传工具的重要性。先前使用CX3CR1、CR3、C1q等基因敲除或PLX5622药物观察到的表型，可能并非由于小胶质细胞功能的缺失，而是由于这些基因/药物在其他细胞类型中的非预期效应（如CX3CR1在神经元中的作用，补体在血管生成中的作用，PLX5622对外周免疫细胞的影响）。这为重新解释大量文献提供了依据。
- 功能特异性：研究并不否认小胶质细胞在病理状态（如神经炎症、损伤）或特定发育事件（如胼胝体边界形成）中的关键作用。它指出，在常规的、健康的皮层和海马发育中，小胶质细胞可能并非必需。
- 进化与适应性：结果凸显了中枢神经系统在进化中建立的强大稳健性。发育程序似乎是以“多层保障”的方式设计的，即使移除一个主要参与者（小胶质细胞），仍有备用机制确保关键过程正常进行。
- 临床相关性：对旨在通过调节小胶质细胞来治疗神经发育疾病（如自闭症、精神分裂症）的策略提出了重要提醒。如果小胶质细胞在正常发育中并非必需，那么靶向它们可能无法纠正核心的环路异常，或仅在某些特定条件下有效。
该研究的通讯作者（之一）总结道：“我们的工作颠覆了一个广泛持有的信念：即小胶质细胞是塑造发育中大脑环路的‘大师级园丁’。我们发现，在没有小胶质细胞的情况下，小鼠的大脑在突触数量、成熟度和功能连接方面发育得惊人地正常。这表明大脑具有非凡的内在能力，可以自我布线，即使没有这些被认为至关重要的免疫细胞。” 这项发表于《Nature Neuroscience》的研究，通过使用高度特异性的遗传模型，对领域内长期存在的观点进行了关键性的检验和修正，并揭示了神经发育固有的强大稳健性。