經過幾十年的忽視，神經膠質細胞在塑造網絡活動和行為方麵的重要作用正在重新定義我們對大腦的理解。
幾十年來，神經元一直是大腦研究的核心，因此大腦研究被稱為“神經科學”。另一方麵，神經膠質細胞雖然占大腦細胞的一半以上，但在很大程度上被忽視了。在20世紀80年代和90年代，每發表一篇關於神經膠質的論文，就有近10篇發表在神經元上。如今，這個比例更像是6.5:1。其結果是，對神經元的研究大多是孤立的，而對神經膠質細胞知之甚少。十年後，這可能會被視為神經科學的主要失敗之一。
（齧齒類動物）對神經膠質的理解日益加深
20年前，當我還是一名研究生時，普遍的觀點是，神經膠質細胞隻不過是管家細胞，與大腦的網絡活動、可塑性、信息處理以及最終的任何行為後果都無關。它們被如此忽視的一個重要原因是，神經膠質細胞不像神經元那樣是可興奮的細胞——這意味著它們不會傳遞動作電位或能長距離傳播的電脈衝。動作電位當然是大腦功能的關鍵部分，但如果它們是唯一重要的東西，這是有爭議的（見相關帖子）蛋白質、RNA和DNA在腦細胞間的轉運)今天，神經膠質細胞的出現講述了一個完全不同的故事[1,2]。
在細胞水平上，星形膠質細胞，一種神經膠質細胞，現在已經被發現可以做各種事情。星形膠質細胞總是存在於任何神經元突觸中，在神經傳遞中起著關鍵作用。它們通過各種通道和受體感知神經元的行為，並通過鈣波發出複雜的信號。它們釋放各種各樣的信號來調節神經元之間的傳輸，通過調節血液流動和其他一係列事情來控製神經元可用的資源。星形膠質細胞與突觸的形成數量、修剪方式和修剪方式有關，並通過調節突觸兩側的受體組成來調節突觸強度。
在21世紀初的大部分時間裏，這項研究主要關注單個星形膠質細胞的行為，並假設它們是一種相當同質的細胞類型。事實證明，它們在基因表達和功能上存在巨大的異質性，更大的故事可能是它們作為一個網絡所做的事情。
首先，每個星形膠質細胞連接並調節大量神經元，如果沒有星形膠質細胞，連接和同步就會中斷，至少在小腦[3]。其次，星形膠質細胞通過允許電荷被動傳輸的縫隙連接相互連接。這會如何影響網絡行為？
神經膠質細胞與網絡行為
由於神經科學領域才剛剛意識到神經膠質細胞在大腦功能中的重要性，人們對其了解的不多。同樣重要的是，小鼠和人類大腦之間最大的差異不在於神經元，而在於神經膠質——神經膠質在人類中更強大，基因表達更類似於小鼠神經元。
盡管如此，我們在老鼠身上開始理解的是，神經膠質細胞作為中央網絡參與者，負責某些行為，這與流行思維中的簡單化模型截然不同。例如，如果神經元隻是對刺激做出立即反應，大腦網絡如何將過去融入其計算？有一種觀點認為，神經膠質細胞可能在介導從秒到分鍾的不同時間尺度的反應中發揮作用（神經元的反應通常以毫秒為時間尺度）[4]。
目前尚不清楚這是如何實現的，但一些證據已經開始顯現。已經觀察到的一種現象可能與此有關，這就是所謂的“彈幕放電”——在遠端軸突或遠離細胞體的地方持續或持續數十秒的放電，在大量重複刺激後發生在抑製性神經元中。當然，從經典的整合和激發神經元的角度來看，這是很奇怪的，在刺激發生後的幾毫秒內，神經元在細胞體上開始激發。那麼它是如何發生的呢？具體細節尚不清楚，但你猜到了，星形膠質細胞是這種行為的幕後推手[5]。不知何故，它們在長時間尺度上整合神經活動，以驅動遠端軸突的動作電位。總之，這意味著星形膠質細胞網絡在神經網絡的時空動力學中扮演著重要角色。
還有小膠質細胞。這些是大腦中常駐的巨噬細胞，被認為主要參與免疫反應，它們可以清除垂死的神經元。這些細胞現在也被發現可以控製網絡行為。在老鼠身上去除它們會導致所有地獄般的混亂，網絡活動變得放大和過度同步，導致癲癇發作[6]。
將神經膠質細胞納入模型
關於神經膠質網絡及其與神經元的相互作用，還有很多需要了解的地方。然而，有一點是明確的，那就是我們的大腦網絡模型將需要一次重大的改革。如果不加入神經膠質細胞，任何計算模型都不會與大腦的行為有任何真正的相關性。計算神經科學是圍繞著將神經元網絡建模為獨立的集成單元和火力單元而建立的。從神經網絡到神經膠質網絡需要徹底反思。
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工具書類
[1] Pannasch U.和Rouach N.星形膠質細胞網絡在信息處理中的新角色：從突觸到行為神經症趨勢2013年7月；36(7):405-17.
[2] Kofuji P.和Araque A.星形膠質細胞與行為神經科學年度回顧2021年7月44卷49
[3] Kanner S.等人，星形膠質細胞在功能失調的小腦網絡中恢複連接和同步國家科學院院長美國2018年7月31日；115(31):8025-8030.
[4] Araque A.等人，膠質傳遞素在時間和空間中傳播神經元2014年2月19日；81(4): 728–739.
[5] Deemyad T.等人，。星形膠質細胞整合並驅動抑製子網絡中的動作電位放電s納特公社。2018年10月18日；9(1):4336.
[6] Badimon A.等人，《小膠質細胞對神經元活動的負反饋控製》自然界2020年10月；586(7829):417-423.
今天在穀歌上讀到這篇文章，我既感到鼓舞，也感到沮喪：因為我作為一個被診斷為AD的外行（目前處於MCI階段）讀了足夠多的神經科學文章，了解了神經膠質細胞，我很沮喪，因為我看到他們已經研究了多年，但這些信息還沒有上升到神經科學研究的頂端。我相信這些酷酷的小細胞真的是關鍵的表演者！
如果可能的話，請您隨時告訴我您的進展情況，並讓我知道任何涉及神經膠質細胞的臨床試驗，因為我非常渴望參與！（我每天通過阿爾茨海默氏症協會的試驗匹配計劃回顧臨床試驗，但我還沒有看到涉及神經膠質細胞的試驗。）