导语： 一个多世纪以来，神经元一直被认为是大脑中长距离通信的唯一建筑师。然而，一项新研究表明，被称为星形胶质细胞的星形支持细胞构建了自己复杂、有组织且范围广阔的网络。使用定制的追踪工具，研究人员绘制了连接遥远脑区的活性星形胶质细胞“网络”，有时甚至连接了那些神经元都未连接的区域。这一发现为我们理解大脑如何保持连接、如何发育以及如何应对疾病增加了一个全新的层面。该研究发表于《自然》。

研究背景：超越神经元的通信

传统观点

• 大脑被描述为神经元的网络，通过发送信号传递信息

• 星形胶质细胞：被视为“支持细胞”，运送营养、清除废物

本研究挑战

• 星形胶质细胞可能也运行着自己广泛分布的信号通路

• 这为大脑区域如何保持连接增加了另一层

核心发现：星形胶质细胞构建长程通信网络

方法

• 定制追踪工具：使用无害病毒将“网络示踪剂”递送至选定脑区的星形胶质细胞

• 原理：示踪剂标记小分子，当它们通过缝隙连接（连接一个星形胶质细胞与另一个）时被标记

• 成像：使小鼠大脑透明化，使用专用显微镜捕获每个被标记星形胶质细胞的3D图像

• 规模：数百只小鼠，绘制跨脑区的星形胶质细胞网络

关键结果

缝隙连接的必要性

• 基因工程去除缝隙连接的小鼠：通信网络大部分消失

• 证明这些通路是活性的，依赖于这些物理桥梁

网络是可塑的：受经验驱动

实验

• 修剪小鼠一侧胡须（改变感觉输入）

• 观察处理胡须触觉区域的星形胶质细胞通路

结果

• 通路缩小并重新连接到不同的星形胶质细胞伙伴

• 表明星形胶质细胞网络在成年大脑中经历结构重组

“星形胶质细胞网络在感觉信号丧失后收缩和重新路由的事实表明，它们可能被经验所塑造。这也提出了可能性：我们每个人可能都有一种独特的连接模式，由我们大脑所学习和经历的东西塑造。”

— Moses V. Chao博士，纽约大学格罗斯曼医学院，研究共同资深作者

对疾病的意义

资源重新分配

• 在青光眼小鼠模型中，星形胶质细胞可以将资源从健康神经元周围的星形胶质细胞重新分配给受损神经元

潜在影响

“通过挑战我们对大脑如何长距离通信的理解，我们的结果可能为它如何在阿尔茨海默病和帕金森病等疾病中发育、衰老和行为提供新的见解。”

— Shane A. Liddelow博士，纽约大学格罗斯曼医学院，研究共同资深作者

对人类大脑的推测

已知与未知

• 已知：缝隙连接和星形胶质细胞存在于人类中

• 未知：网络是否以与小鼠相同的方式连接相同区域

技术突破：为什么现在才发现？

“技术是障碍。星形胶质细胞密集堆积，它们的信号与神经元的‘响亮’电尖峰相比是微妙的。NYU团队必须开发一种特定的基于病毒的示踪剂和一种‘大脑透明化’方法，使组织透明，仅仅为了看到这些网络。”

— 研究背景解读

常见问题解答

Q：如果星形胶质细胞不是神经元，它们如何相互“交谈”？

A：神经元使用电脉冲和突触，而星形胶质细胞使用称为缝隙连接的微小通道，将小分子直接从一细胞传递到另一细胞。这创建了一个可以跨越大脑长距离的“水桶大队”信息传递。

Q：这是否意味着每个人的大脑连接方式不同？

A：是的。因为研究表明星形胶质细胞网络根据感觉经验收缩和重新路由，这表明你的生活史、所学到的东西和经历可能塑造了你大脑中独特的星形胶质细胞连接模式。

Q：为什么花了100年才发现这些网络？

A：技术是障碍。星形胶质细胞密集堆积，它们的信号与神经元的“响亮”电尖峰相比是微妙的。NYU团队必须开发一种特定的基于病毒的示踪剂和一种“大脑透明化”方法，使组织透明，仅仅为了看到这些网络。

研究信息

• 原始论文：Cooper, M.L. et al. "Astrocytes connect specific brain regions through plastic networks." Nature (2026年4月22日). DOI: 10.1038/s41586-026-10426

• 作者：Shira Polan（NYU Langone Health）

• 主要研究机构：NYU Langone Health（纽约大学格罗斯曼医学院）

• 资金：NIH、Cure Alzheimer‘s Fund、Pew Charitable Trusts、Simons Foundation等

结语

这项研究使用定制的病毒示踪剂和大脑透明化成像技术，首次绘制了小鼠大脑中星形胶质细胞的长程通信网络。这些网络通过缝隙连接连接特定脑区，有时连接神经元都未连接的区域，具有选择性（而非无差别扩散），并表现出局部和长程两种模式。去除缝隙连接后网络消失，证明其活性依赖于物理桥梁。修剪胡须（改变感觉输入）后，相关网络缩小并重新连接，表明网络是可塑的、受经验驱动的。这一发现为阿尔茨海默病、帕金森病等神经退行性疾病的研究提供了新视角。