陸軍軍醫(yī)大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院副研究員張寬課題組、研究員諶小維課題組與德國慕尼黑工業(yè)大學(xué)團隊等合作,發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)過程可誘導(dǎo)皮層星形膠質(zhì)細胞產(chǎn)生新的鈣信號,該信號由尼古丁受體所介導(dǎo),對記憶維持至關(guān)重要。11月16日,相關(guān)成果發(fā)表于《自然—神經(jīng)科學(xué)》。
記憶維持的詳細機制尚不清楚,相關(guān)研究主要集中于神經(jīng)元在記憶維持中的作用。記憶的維持依賴于特定神經(jīng)環(huán)路中神經(jīng)元之間形態(tài)和功能連接(突觸連接)的增強。因此,任何能夠改變神經(jīng)元突觸連續(xù)強度的因素,都可能影響記憶維持。
星形膠質(zhì)細胞是哺乳動物大腦內(nèi)分布最廣泛的一種細胞類型。它可以通過調(diào)控胞內(nèi)鈣離子濃度對神經(jīng)元活動產(chǎn)生應(yīng)答,進而釋放“膠質(zhì)遞質(zhì)”,并調(diào)控突觸功能。
另外,星形膠質(zhì)細胞還表達多種類型的神經(jīng)遞質(zhì)受體。通過這些受體,它可對包括聲音、光線、氣味及痛覺在內(nèi)的多種感覺刺激產(chǎn)生“鈣應(yīng)答”。因此,它很可能參與了記憶的形成和維持。
但是,由于技術(shù)手段限制,很難在活體動物中對單個星形膠質(zhì)細胞進行識別,更無法在整個學(xué)習(xí)記憶過程中同步記錄星形膠質(zhì)細胞鈣信號的動態(tài)過程。
“近年來,通過與其他團隊合作,我們成功開發(fā)了星形膠質(zhì)細胞雙光子活體鈣成像技術(shù),可以在群體細胞—單細胞—亞細胞多個尺度上,實現(xiàn)對活體動物大腦星形膠質(zhì)細胞鈣信號的功能成像和分析。我們還開發(fā)了自由清醒動物星形膠質(zhì)細胞鈣信號光纖記錄技術(shù),實現(xiàn)了對星形膠質(zhì)細胞鈣活動的同步記錄!闭撐牡谝蛔髡邚垖捀嬖V《中國科學(xué)報》。
利用這些技術(shù)條件,作者首次發(fā)現(xiàn)了學(xué)習(xí)過程所誘導(dǎo)的星形膠質(zhì)細胞鈣信號。該信號被由感覺刺激激活的星形膠質(zhì)細胞尼古丁受體所介導(dǎo),與記憶行為同步維持或消失。特異性敲除星形膠質(zhì)細胞尼古丁受體可明顯破壞記憶維持過程。
張寬表示,研究結(jié)果表明星形膠質(zhì)細胞尼古丁受體對于記憶維持十分重要。這為理解記憶維持的機制闡明了新方向,也為記憶功能障礙干預(yù)提供了新靶標。(劉如楠)