Nat Neurosci：发现大脑“**反应者”，对可塑性的关键作用
2019-10-27 佚名 中国生物技术网
众所周知，大脑是具有高度可塑性的。当睡眠时，它有助于学习和记忆的巩固，并将废物清除。觉醒时，通常是由一系列神经调节物质，这些物质能改变神经元和神经胶质细胞的细胞膜性质以及电活动情况。但是，科学家对大脑维持组织稳态的机制及其在突触可塑性发挥的作用还知之甚少。
众所周知，大脑是具有高度可塑性的。当睡眠时，它有助于学习和记忆的巩固，并将废物清除。觉醒时，通常是由一系列神经调节物质，这些物质能改变神经元和神经胶质细胞的细胞膜性质以及电活动情况。但是，科学家对大脑维持组织稳态的机制及其在突触可塑性发挥的作用还知之甚少。
北京时间10月22日，发表在《Nature Neuroscience》上的一篇新研究首次表明，在重组神经细胞间的连接，以及抵抗感染和修复损伤方面起着关键作用小胶质细胞，在睡眠期间也是活跃的，而且，它在突触可塑性中也发挥着重要作用。
这项基于小鼠的研究发现，大脑的可塑性对自闭症谱系障碍、精神分裂症和痴呆症等疾病，以及大脑抵抗感染和修复中风或其他创伤性损伤后的能力都有影响。
该研究通讯作者、美国罗切斯特大学医学中心(URMC)德尔蒙特神经科学研究所教授Ania Majewska博士说：“普遍观点认为，小胶质细胞过程的动力学对动物的行为状态不敏感。我们的研究表明，大脑中调节睡眠和清醒状态的信号也起到了开关的作用，使免疫系统打开或关闭。”
小胶质细胞作为大脑的第一反应者，在大脑和脊髓中“巡逻”，并迅速采取行动消灭感染或吞噬死亡细胞组织的碎片。直到这项最新研究才得知，这些细胞在可塑性中也发挥着重要作用。可塑性是指神经元之间的复杂网络和在发育过程中的不断连接，以支持学习、记忆、认知和运动功能。
在此前的研究中，Majewska的实验室已经展示了小胶质细胞是如何与突触相互作用的。突触是一个神经元的轴突与相邻神经元连接和交流的结合点。小胶质细胞有助于维持突触的健康和功能，并在神经细胞不再是大脑功能所必需时切断连接。
这项最新研究指出了去甲肾上腺素的作用。去甲肾上腺素是一种神经递质，在中枢神经系统中发出唤醒和压力信号。当我们睡觉时，这种化学物质在大脑中低水平存在，当水平增加时，会唤醒我们的神经细胞，并使我们醒来并变得机敏。研究表明，去甲肾上腺素也作用于特定的受体——β2肾上腺素能受体。该受体在小胶质细胞中高水平表达。当这种化学物质存在于大脑中时，小胶质细胞就会进入一种冬眠状态。
图片来源：《Nature Neuroscience》
这项研究采用了先进的成像技术，可以让研究人员直接观察活体大脑的活动。研究表明，当小鼠暴露在高水平的去甲肾上腺素时，小胶质细胞变得不活跃，无法对局部损伤做出反应，并退出它们在重新连接大脑网络中的角色。
该研究第一作者、URMC的博士后研究员Rianne Stowell说：“这项工作表明，睡眠期间神经回路的重塑强化和损伤的修复可能在一定程度上是由小胶质细胞与大脑动态相互作用的能力所介导的。这项研究还表明，小胶质细胞对调节大脑功能的信号非常敏感，并且它的动力学和功能是由动物的行为状态调节的。
这项研究进一步证实了睡眠与大脑健康之间的重要关系，并有助于解释睡眠障碍与阿尔茨海默症和帕金森氏症等神经退行性疾病发作之间已建立的关系。
原始出处：Rianne D. Stowell, Grayson O. Sipe, Ryan P. Dawes, et al. Noradrenergic signaling in the wakeful state inhibits microglial surveillance and synaptic plasticity in the mouse visual cortex. Nat Neurosci. 21 October 2019
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谢谢了，学习
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