导语： 根据一项在小鼠中进行的新研究，长期以来被认为在大脑功能中起次要作用的细胞构建了自己广泛的连接。这些通路似乎以以前未被绘制的方式连接遥远的大脑区域。这项工作发表于《自然》，题为“星形胶质细胞通过可塑性网络连接特定脑区”。
研究背景：超越神经元
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
| 发现 | 描述 |
|---|---|
| 多个网络 | 多个星形胶质细胞网络穿越小鼠大脑 |
| 选择性连接 | 网络选择性连接特定区域（而非无差别扩散） |
| 局部和长程 | 既有局限于单个脑区的局部网络，也有跨半球互连多个区域的长程网络 |
| 与神经元网络不同 | 通常表现出与已知神经元网络不同的模式 |
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，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，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
未来方向
-
分子研究：哪些分子通过网络移动？
-
疾病模型：将追踪工具应用于脑疾病模型
-
发育和衰老：网络如何随发育和年龄变化
研究信息
-
原始论文：Cooper, M.L. et al. "Astrocytes connect specific brain regions through plastic networks." Nature (2026). DOI: 10.1038/s41586-026-10426
-
研究机构：NYU Langone Health
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，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。